鐵路CFG樁地基處理技術(shù)的應(yīng)用研究

毛 宏

(天津市吉星工程技術(shù)咨詢有限公司，天津 300000)

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鐵路CFG樁地基處理技術(shù)的應(yīng)用研究

毛 宏

(天津市吉星工程技術(shù)咨詢有限公司，天津 300000)

針對鄭焦城際鐵路工程中閆河框架橋的地基承載力偏低的情況，采用CFG樁地基處理技術(shù)進行軟土地基加固處理，結(jié)合此例對采用CFG樁進行地基處理的應(yīng)用進行了詳細的研究，明確了控制樁基質(zhì)量的要點。

鐵路CFG樁，地基處理，質(zhì)量控制

0 引言

CFG樁是目前應(yīng)用比較廣泛的復(fù)合地基技術(shù)，是在20世紀(jì)80年代末開發(fā)的一項新的地基加固技術(shù)，現(xiàn)已大量運用于各級鐵路及高層和超高層建筑的地基處理技術(shù)中。鄭焦城際鐵路工程是鄭州至焦作的客運專線，設(shè)計時速250 km/h，該線路中位于焦作市境內(nèi)的一座跨越閆河和塔南路的框架中橋，其原始基底承載力不能滿足線路相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合該實例的軟土加固方式，我們對CFG樁地基處理技術(shù)進行了詳細的應(yīng)用研究。

1 施工技術(shù)

1.1 基本資料及概念

下面將對具體的處理方式進行介紹和分析。

CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂，加水拌和形成的一種樁基礎(chǔ)，是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，樁和樁間土、褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基，它是一種深基礎(chǔ)，主要參數(shù)有樁長、樁徑、樁距，可使承載力受到較大幅度的影響，一般為250%～300%。其中，樁徑d一般設(shè)計為350 mm～600 mm，通過優(yōu)化設(shè)計程序，按d由350 mm～600 mm循環(huán)取值可以計算出最優(yōu)化樁徑。樁距S=(3～6)d，該值的確定取決于具體設(shè)計工點所要求的復(fù)合地基承載力、土性及施工機具。樁長的確定是通過承載力計算反推計算樁長，取決于上部結(jié)構(gòu)對沉降的要求、土質(zhì)情況和設(shè)備能力等，應(yīng)選擇承載力相對較高的土層作為樁端持力層。CFG樁的適用范圍為處理砂土、粉土、黏性土和已固結(jié)的素填土等地基，對軟土地基尤為明顯，但是對于淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土是否適用，應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的經(jīng)驗或現(xiàn)場試驗來確定。與普通振動沉管灌注樁一樣，CFG樁施工工藝簡單，與振沖碎石樁相比，CFG樁無場地污染，振動影響也小。所用材料僅需少量水泥，便于取材。由于樁體材料可摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不需配筋以及可充分發(fā)揮樁間土的承載力，工程造價相對低廉，經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。閆河框架橋位于市區(qū)，對環(huán)境影響要求較高，且根據(jù)其地質(zhì)資料分析，符合CFG樁的適用范圍，故選用CFG樁進行地基加固處理，樁徑取50 cm、樁間距為120 cm，樁端打入持力層約1 m，樁長取9 m。

1.2 作用機理

在CFG樁復(fù)合地基中，上部荷載傳來的荷載由樁體、樁周土和褥墊層共同承擔(dān)。同其他復(fù)合地基形式一樣，CFG樁主要作用機理為樁體作用、擠密作用、褥墊層作用、排水加速固結(jié)作用。其中墊層作用是CFG樁復(fù)合地基的核心技術(shù)，它使樁間土的有效解除應(yīng)力增加，提高了樁周土的抗剪強度，使得樁體承載力得到提高，同時對于地基的不均勻沉降也有一定的補償作用。

2 施工工序

CFG樁地基處理施工工藝流程見圖1。

3 材料要求

1)水泥：用于客運專線地基處理的CFG樁等級一般為C15～C20，其水泥標(biāo)號一般選用42.5號。水泥進場時應(yīng)有出廠合格證并在現(xiàn)場按規(guī)范要求進行取樣檢驗。

2)粉煤灰：原料是煤電廠排出的一種工業(yè)廢料，是磨至一定細度的粉煤灰在煤粉爐中燃燒后，由吸塵器收集的細灰。閆河框架中橋采用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁，該機具采用的粉煤灰的細度一般不大于45%，且選用Ⅲ級或Ⅲ級以上等級的粉煤灰。進場時同樣要求必須有合格證，并在現(xiàn)場取樣檢驗。

3)石子、石屑：長螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁粗骨料可選用卵石、碎石或卵石與碎石混合的骨料。摻入石屑是為填充碎石的孔隙，使其級配良好。

4)泵送劑根據(jù)實際情況選擇是否摻加，嚴(yán)禁超量摻入泵送劑。

4 施工工藝及機具

CFG樁的施工工藝應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定，常見的施工工藝有：長螺旋鉆孔灌注樁成樁、長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁和振動沉管灌注成樁。

1)長螺旋鉆孔灌注樁成樁工藝采用螺旋鉆機成孔，其成孔過程不用泥漿或套管護壁，有設(shè)備簡單、成樁速度快、噪聲低、無振動、對樁間土擾動小等特點，它適用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密實以上的砂土和粒徑不大的礫砂層，要求樁長范圍內(nèi)無地下水，以免造成塌孔；

2)長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁是由長螺旋鉆機、混凝土泵和強制式混凝土攪拌機組成的，該工法近幾年在國內(nèi)使用廣泛，屬非擠土成樁工藝，適用于黏性土、粉土、砂土及對環(huán)境(噪聲、泥漿等)污染要求嚴(yán)格的場地；

3)振動沉管灌注成樁是利用振動鉆錘將樁管沉入土中成孔，適用于一般粉土、黏性土及素填土。振動和噪聲污染嚴(yán)重，不適用于近城區(qū)的施工。

由于閆河框架橋位于焦作市內(nèi)，對噪聲及泥漿污染控制要求嚴(yán)格，結(jié)合地質(zhì)情況和線路要求，選擇使用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁。

5 施工控制要點

5.1 技術(shù)控制

CFG樁的施工在合理選用成孔工藝后，還應(yīng)對幾方面進行重點控制：

1)配合比試驗及坍落度控制，配合比在施工前嚴(yán)格按設(shè)計要求來試驗確定，施工時按配合比配料；

2)施工拔管速度控制，正常的拔管速度應(yīng)為1.2 m/min～1.5 m/min，如遇到淤泥或淤泥質(zhì)土，應(yīng)適當(dāng)放慢速度；

3)樁頂標(biāo)高控制，樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計要求的樁頂標(biāo)高至少0.5 m；

4)采用正確的打樁順序，對于密集樁群，由中間向兩邊或四周施打；當(dāng)一側(cè)毗鄰建筑物或重要構(gòu)筑物時，由毗鄰建筑物處向另一側(cè)施打；根據(jù)設(shè)計標(biāo)高和樁長，宜先深后淺、先長后短；

5)施工偏差控制，樁徑允許偏差為20 mm，樁長為100 mm，施工垂直度偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑；

6)褥墊層正確設(shè)置，材料宜選用中砂、粗砂、級配砂石或碎石，粒徑宜為8 mm～20 mm，不宜選用卵石。

5.2 安全控制

施工人員進場前，應(yīng)進行安全教育和培訓(xùn)，合格后方可進入現(xiàn)場作業(yè)。特種作業(yè)人員，須持證上崗。

鉆機安裝、拆卸過程中，須有專職人員進行現(xiàn)場指揮，確保無危險隱患，防止發(fā)生事故。

鉆機提升時，應(yīng)有專人清理鉆桿上的泥土，防止泥土掉落砸傷工作人員或設(shè)備。

施工用電應(yīng)嚴(yán)格遵守用電相關(guān)規(guī)定。

6 質(zhì)量檢測

施工中應(yīng)對每一根樁成樁時間、樁長、發(fā)生的特殊情況等進行詳細記錄，施工質(zhì)量檢測應(yīng)結(jié)合這些記錄資料進行樁數(shù)、樁位、樁長、褥墊層厚度、樁體試塊抗壓強度等檢查。CFG樁竣工驗收時，主要對樁基無損和單樁承載力進行檢測。樁基無損檢測的抽檢數(shù)量為施工樁數(shù)的10%；單樁承載力，采用復(fù)合地基載荷試驗對樁基施加壓力，一般在施工完成后28 d后進行，檢測數(shù)量為施工樁數(shù)的2‰，每個工點不小于3根。

7 結(jié)語

CFG樁地基處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國鐵路建設(shè)，了解其特點及施工工藝，熟悉常見問題和控制要點，對于具體工點如何選用施工工藝和機具并且順利施工有著重要意義。經(jīng)過對閆河框架橋施工記錄等各種質(zhì)量檢驗資料和成樁的檢驗檢測，符合相關(guān)規(guī)范及要求。

[1]李彰明.軟土地基加固與質(zhì)量監(jiān)控.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]陳祥福，徐至鈞，汪國烈.地基處理新技術(shù)與工程應(yīng)用精選.北京：中國水利水電出版社，2013.

[3]龔曉南.地基處理技術(shù)及發(fā)展展望.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[4]TB 10002.5—2005，鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范.

Application research on railway CFG pile foundation processing technology

Mao Hong

(TianjinJixingEngineeringTechnologyConsultingCo.,Ltd,Tianjin300000,China)

In light of low Yan river frame bridge foundation bearing capacity conditions of Zheng-Jiao urban railway engineering, the paper applies CFG pile foundation processing technology, specifically studies the application of CFG pile processing foundation by combining with the example, and finally identifies the pile foundation quality control points.

railway CFG pile, foundation treatment, quality control

1009-6825(2015)18-0076-02

2015-04-11

毛 宏(1986- )，女，助理工程師

TU473

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