CFG樁替代水泥攪拌樁在廣珠貨運(yùn)鐵路軟基處理中的應(yīng)用

王 喜

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西太原 030032)

1 工程概況

廣珠鐵路貨運(yùn)鐵路由廣州樞紐江村編組站牽出，經(jīng)佛山、江門(mén)至珠海高欄港，正線全長(zhǎng)187 km，沿線處于沖積平原區(qū)，主要為菜地、苗圃、魚(yú)塘，局部為居民或廠房等，地表水稍發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜。

廣珠鐵路Ⅱ標(biāo)起訖里程為DK16+500—DK60+900，全長(zhǎng)為44.4 km，其中 DK28+080.00—DK28+320.47段軟土路基處于魚(yú)塘地段。原設(shè)計(jì)軟基處理采用水泥攪拌樁加固，攪拌樁樁徑0.5 m，正三角形布置，樁間距1.0～1.2 m，樁長(zhǎng)4～18 m，水泥攪拌樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.2 MPa，單樁極限承載力不小于156 kN。成樁試驗(yàn)結(jié)果表明水泥攪拌樁不能滿足設(shè)計(jì)要求，后采用CFG樁，成樁試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，CFG樁樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和單樁承載力均能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

2 水泥攪拌樁和CFG樁成樁試驗(yàn)

2.1 水泥攪拌樁成樁及檢測(cè)

對(duì)DK28+080.00—DK28+320.47段軟土路基進(jìn)行了水泥攪拌樁現(xiàn)場(chǎng)試樁試驗(yàn)，水泥攪拌樁的水泥用量、施工工藝和施工參數(shù)為:水泥采用英德龍山水泥有限公司海螺牌P.C32.5水泥，摻量為52 kg/m。施工工藝為兩噴四攪，注漿壓力為0.4～0.6 MPa，鉆進(jìn)速度為0.7～1.1 m/min;提升速度為0.6～1.2 m/min;漿液水灰比為0.55(不大于0.60)。水泥攪拌樁試樁達(dá)到齡期后，單樁承載力、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 水泥攪拌樁單樁承載力檢測(cè)結(jié)果

表2 水泥攪拌樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

水泥攪拌樁單樁承載力檢測(cè)結(jié)果顯示，DK28+089.3處9#-8號(hào)樁和DK28+109.1處28#-12號(hào)樁單樁豎向極限承載力小于設(shè)計(jì)值156 kN，且沉降量較大。水泥攪拌樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果顯示，在被檢測(cè)的2根水泥攪拌樁中，水泥土芯樣不均勻，夾泥嚴(yán)重;通過(guò)對(duì)芯樣的上、中、下3塊進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，各個(gè)試塊的無(wú)側(cè)限抗壓值均小于設(shè)計(jì)值1.2 MPa，水泥攪拌樁抽芯芯樣見(jiàn)圖1和圖2。因此，水泥攪拌樁成樁的樁體連續(xù)性、均勻性均較差，且樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和單樁承載力均不能滿足設(shè)計(jì)要求，該段路基不適于采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟土處理。

圖1 DK28+089.3處9#-8號(hào)水泥攪拌樁

圖2 DK28+109.1處28#-12號(hào)水泥攪拌樁

2.2 水泥攪拌樁承載力不足原因分析

根據(jù)DK28+080.00—DK28+320.47段鉆探地質(zhì)情況和試驗(yàn)結(jié)果顯示，地基軟土層為粉質(zhì)黏土，且塑性指數(shù)偏大，黏性強(qiáng)，水泥攪拌樁樁機(jī)鉆頭攪不開(kāi)，有效進(jìn)漿量不足，攪拌不均，大量漿液溢出地表，成樁效果差，見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 水泥攪拌樁施工過(guò)程中黏土包裹樁機(jī)鉆頭情況

圖4 水泥攪拌樁施工過(guò)程中水泥漿溢出情況

2.3 CFG樁替代水泥攪拌樁施工

經(jīng)過(guò)對(duì)水泥攪拌樁試樁不能滿足設(shè)計(jì)要求的原因分析，決定用CFG樁替代水泥攪拌樁，并進(jìn)行CFG樁試樁。

2.3.1 施工工藝

施工用水泥為海螺牌P．C32.5袋裝水泥，碎石用官窯石場(chǎng)的碎石;砂使用官窯砂場(chǎng)的中砂;粉煤灰用黃埔電廠的Ⅱ級(jí)粉煤灰。

CFG試樁的配合比為水泥∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶粉煤灰 =1∶3.17∶4.75∶0.83∶0.25。每立方混凝土用料量為:水泥240 kg;細(xì)骨料760 kg;粗骨料1 140 kg;水200 kg;粉煤灰60 kg。

1)就位。樁機(jī)按設(shè)計(jì)樁位就位。

2)沉管。沉管先開(kāi)主動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，離合沉樁鋼索卷筒，脫離加壓鋼索卷筒的離合器，進(jìn)行靜壓沉管，當(dāng)靜壓沉管壓力不夠時(shí)(此時(shí)表現(xiàn)出樁架前部被提起)啟動(dòng)振動(dòng)錘，邊振動(dòng)邊加壓沉管，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度為止，停止振動(dòng)和卷?yè)P(yáng)機(jī)。

3)混合料攪拌及灌注。用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合水泥、粉煤灰、碎石混合料，檢查其坍落度，坍落度控制在100～160 mm，拌合時(shí)間不得少于1.0 min。

4)拔管。沉管至設(shè)計(jì)深度后，灌入混凝土直至加滿整個(gè)料斗，開(kāi)始振動(dòng)錘振動(dòng)，留振5～10 s使混凝土振實(shí)后，再加混凝土到進(jìn)料斗平，然后邊振邊拔，每拔1 m左右，停止振動(dòng)10 s左右，使拔樁速度控制在0.8 m/min至1.2 m/min的范圍內(nèi)，保證混凝土的密實(shí)度。一般情況下，一次灌入的混凝土量是不夠的，要根據(jù)樁的長(zhǎng)度進(jìn)行二、三次灌混凝土，拔管到一定高度時(shí)，在空中邊拔管邊灌入足夠的混凝土，必須注意二次灌注混凝土?xí)r，管內(nèi)至少要保留1.5 m的高度。另外，為了保證樁的頂部混凝土質(zhì)量，要求灌注成功的樁頂面高程比設(shè)計(jì)高程高出50 cm。

5)樁機(jī)移位。樁機(jī)移至下一樁位，重復(fù)進(jìn)行上述步驟的施工。

6)施工流程如圖5所示。

圖5 CFG樁振動(dòng)沉管灌注施工流程

2.3.2 CFG樁試樁質(zhì)量檢測(cè)

CFG樁試樁達(dá)到齡期后，對(duì)DK28+099.5處15#-10號(hào)樁和DK28+113.8處26#-13號(hào)樁進(jìn)行單樁承載力和抽芯檢測(cè)，單樁承載力、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

表3 CFG樁單樁承載力檢測(cè)結(jié)果

表4 CFG樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

CFG樁單樁承載力檢測(cè)結(jié)果顯示，DK28+099.5處15#-10和DK28+113.8處26#-13號(hào)樁單樁豎向極限承載力大于設(shè)計(jì)值934 kN，且沉降量較小，滿足設(shè)計(jì)要求。

CFG樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果顯示，DK28+099.5處編號(hào)為15#-10和DK28+113.8處編號(hào)為26#-13的CFG樁抽芯、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果為:在被檢測(cè)的2根CFG樁中，芯樣均勻、完整，樁身連續(xù);通過(guò)對(duì)芯樣的上、中、下3塊進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，各個(gè)試塊的無(wú)側(cè)限抗壓值均大于設(shè)計(jì)值7.2 MPa，抽芯芯樣見(jiàn)圖6和圖7。

根據(jù)CFG樁檢測(cè)結(jié)果，芯樣均勻、完整，樁身連續(xù);且樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和單樁承載力均能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，其施工工藝、參數(shù)可用于對(duì) DK28+080.00—DK28+320.47段軟土路基的施工處理。

3 結(jié)語(yǔ)

軟土路基處理之前一定要進(jìn)行地質(zhì)鉆探，而且鉆探的孔數(shù)要達(dá)到一定的頻率和數(shù)量，針對(duì)不同的地質(zhì)條件采取不同的軟基處理措施。軟土路基確定了加固處理措施后，一定要按規(guī)范要求進(jìn)行工藝性試樁，試樁經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格后才能進(jìn)行大面積施工。

圖6 DK28+099.5處編號(hào)為15#-10號(hào)CFG樁

圖7 DK28+113.8處編號(hào)為26#-13號(hào)CFG樁

廣珠鐵路貨運(yùn)鐵路軟基處理通過(guò)試樁，采用CFG樁替代水泥攪拌樁，成功地對(duì)本段軟土路基進(jìn)行了加固，為后續(xù)的施工贏得了時(shí)間。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部．TB10414—2003 J285—2004 鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:人民鐵道出版社，2004．

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部．TB10218—2008 J808—2008 鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程［S］．北京:人民鐵道出版社，2008．

［3］王樹(shù)棟，婁國(guó)充．水泥攪拌樁在天津沿海軟基加固中的應(yīng)用［J］．鐵道建筑，2008(10):88-89．

［4］龐拓．CFG樁基在武廣鐵路客運(yùn)專(zhuān)線軟基處理中的應(yīng)用［J］．鐵道建筑，2008(8):84-85．