淺談CFG樁在潮汕站地基固處理中的應(yīng)用

厙鐵原

摘 要：本文結(jié)合廈深鐵路（廣東段）Ⅳ標(biāo)潮汕站地基處理的具體實(shí)踐，就CFG樁的施工關(guān)鍵工序和技術(shù)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：CFG樁施工；關(guān)鍵工序；技術(shù)控制

中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司施工的廈深鐵路廣東段潮汕站起始樁號(hào)：DK205+745.747～DK208+633.941，長(zhǎng)2.888km。站場(chǎng)范圍內(nèi)地基處理采用CFG樁，預(yù)應(yīng)力管樁加固、挖除換填。其中CFG樁138.2萬(wàn)米、預(yù)應(yīng)力管樁49.8萬(wàn)米，挖除換填7.3萬(wàn)方。

CFG樁是英文Cement Fly -ash Gravel Pile的縮寫，意為水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的可變強(qiáng)度樁。通過調(diào)整水泥摻量及配比，其強(qiáng)度等級(jí)在C15-C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。

潮汕站CFG樁1382063延長(zhǎng)米，設(shè)計(jì)樁徑0.5m，樁間距1.5m。樁體材料為碎石、粉煤灰、普通硅酸鹽水泥，混合料28天強(qiáng)度不小于10MPa。采用長(zhǎng)螺旋成孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁的施工方法。路基一隊(duì)負(fù)責(zé)站場(chǎng)DK205+745.747～DK207+500段樁施工，路基2隊(duì)負(fù)責(zé)站場(chǎng)DK207+500，0～DK208+624.395段樁施工。每隊(duì)配備14臺(tái)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)，14臺(tái)混凝土輸送泵及相應(yīng)人員。混合料由拌合站集中拌合，砼攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，砼泵泵送成樁?，F(xiàn)就CFG樁施工的關(guān)鍵工序和技術(shù)控制進(jìn)行介紹。

1 自然特征

1.1 地形地貌

廈深鐵路位于閩粵兩省東南沿海地帶，地貌為中低山丘陵及堆積平原區(qū)，總的地勢(shì)西北高，東南低，山脈多呈北北東～南南西走向延伸，與海岸線大致平行。植被發(fā)育。堆積平原區(qū)海拔一般在0.5～15米之間，地勢(shì)平坦，相對(duì)高差1～3米。本線范圍內(nèi)為潮汕平原及三角洲平原。

1.2 地質(zhì)特征

本工區(qū)所在的堆積平原區(qū)為沖積、海積或混合型成因，巖性以淤泥、淤泥質(zhì)黏性土、黏土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)紗、中粗砂、卵礫石為主。具有高壓縮性和欠固結(jié)性、低承載力等特點(diǎn)，土層工程地質(zhì)條件差。

1.3 水文特征

本區(qū)地下水主要類型有孔隙潛水、基巖裂隙水，第四系砂類土為主要賦水層。除第四系沖洪積層孔隙潛水、斷層帶裂隙水較發(fā)育外，一般地下水不發(fā)育。

1.4 氣象特征

沿線屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。年平均氣溫在21～23 ℃之間。常年溫度較高，日夜溫差小，極端氣溫變幅不大。

冬春季風(fēng)風(fēng)向主要為北東東向，夏季東南風(fēng)盛行，平均風(fēng)速為2.7米/秒。常受熱帶氣旋侵襲，熱帶氣旋風(fēng)力一般在10級(jí)以上。每年5～10月常有臺(tái)風(fēng)，風(fēng)力在8級(jí)以上。

年平均降水量在1300～2100毫米之間，主要集中在汛期4～9月，占全年降水量的81.7%。降雨特點(diǎn)是春夏以峰面雨為主，7～9月多臺(tái)風(fēng)雨。

2 施工準(zhǔn)備

施工前首先采用靜力觸探法沿線路縱向每100m檢驗(yàn)2點(diǎn)，對(duì)地基地質(zhì)資料進(jìn)行核查，結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇合適的施工機(jī)械和施工方法。

2.1施工前應(yīng)制定CFG樁布樁圖，圖中注明樁位編號(hào)。測(cè)量放線，準(zhǔn)確確定樁位，檢查施工場(chǎng)地的控制樁點(diǎn)是否會(huì)受施工振動(dòng)的影響。

2.2確定施工機(jī)具和配套設(shè)備。

2.3施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求由試驗(yàn)室進(jìn)行配合比試驗(yàn)，選定合適的配合比，施工時(shí)嚴(yán)格按配合比配制混合料。

2.4CGF樁共計(jì)劃試樁2根，以復(fù)核地質(zhì)資料、設(shè)備、施工工藝是否適宜，核定選用的技術(shù)參數(shù)。

3 施工工藝

CFG樁采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔。工藝流程：試樁→施工放線→樁機(jī)就位→調(diào)平機(jī)身→鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高→泵壓混合填料→鉆具提出孔口及清土→移機(jī)至下一樁位

CFG樁施工采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工。鉆機(jī)就位后，啟動(dòng)馬達(dá)，螺旋鉆桿鉆入地下，鉆孔過程做好記錄。鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，開始泵壓混合料，混合料下到孔底后開始均勻提鉆。根據(jù)泵入混合料量控制提鉆速度，保證鉆頭矛尖始終埋在混合料中，以防斷樁。具體步驟如下：

3.1 放線

施工前按照樁位平面布置圖統(tǒng)一進(jìn)行測(cè)放樁位線，樁位中心點(diǎn)用釬子插入地下，并用白灰明示，樁位偏差小于50mm。

3.2 成孔

長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔，一般先慢后快，鉆進(jìn)速率按3.0m～4m/min控制，在施工時(shí)做好記錄，避免形成螺旋孔，成孔至設(shè)計(jì)深度，確保樁端進(jìn)入持力層滿足設(shè)計(jì)要求，施工樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高不少于0.5m，在試樁過程中根據(jù)鉆機(jī)具體情況確定最佳的垂直度控制手段，以保證樁身垂直度偏差小于1%。

3.3 砼灌注

成孔至設(shè)計(jì)深度后，現(xiàn)場(chǎng)指揮員應(yīng)通知鉆機(jī)停鉆提升鉆桿，速率按2.3m～2.8m/min控制，認(rèn)真做好施工記錄，并同時(shí)通知司泵開始灌注砼并保持連續(xù)灌注。灌注砼至樁頂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)超過樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm左右，以保證樁頂標(biāo)高和樁頂砼質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)要求：灌注砼之前，應(yīng)檢查管路是否順暢穩(wěn)固；CFG樁件施工中，每臺(tái)班均制作檢查試件，施工前，應(yīng)用水泥砂漿濕潤(rùn)管路。

3.4 施工過程中應(yīng)認(rèn)真填寫施工記錄，每日留取試塊1～2組。

3.5 清土及剔樁

①第一步清土在罐壓樁施工完畢后立即將多余砼鏟除；

②第二步在成樁后3～7天左右剔樁，避免因樁身強(qiáng)度較大時(shí)剔樁困難；

③清土采用小型機(jī)械設(shè)備及人工開挖、運(yùn)輸，避免斷樁及對(duì)地基土的擾動(dòng)；

④清土預(yù)留至少20cm人工清除，找平；

⑤清槽后人工截樁，鋼釬沿徑向楔入樁體，直至上部樁體斷開，樁頂采用小釬修平；

⑥因剔樁造成樁頂開裂、斷裂，按樁基混凝土接樁規(guī)定，斷面鑿毛，刷素水泥漿后用高一級(jí)混凝土填補(bǔ)并振搗密實(shí)。

4.施工中的注意事項(xiàng)

4.1 CFG樁成孔

①鉆孔開始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門，操縱下移鉆桿，鉆頭觸及地面時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)鉆機(jī)。鉆進(jìn)先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差及時(shí)糾正。

②樁機(jī)操作手和現(xiàn)場(chǎng)讀尺人員要密切配合，鉆機(jī)每鉆進(jìn)1m，要及時(shí)做好鉆機(jī)進(jìn)尺及土層變化的記錄，當(dāng)顯示已進(jìn)入硬土層時(shí)，要控制進(jìn)尺，確保嵌入深度滿足設(shè)計(jì)要求。

③樁身進(jìn)入持力層的深度要求，滿足設(shè)計(jì)要求。

④鉆孔至設(shè)計(jì)高程后，對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

⑤發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符，要及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位。

⑥在成孔過程中發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或鉆進(jìn)難鉆時(shí)，應(yīng)放慢進(jìn)尺，防止樁孔偏差、位移及鉆具損壞。當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，一般才用靜止提拔。

4.2 施工過程中，應(yīng)做以下的觀測(cè)

①施工場(chǎng)地標(biāo)高觀測(cè)。施工前測(cè)定原地面的標(biāo)高，注意要有足夠的數(shù)量和代表性。打樁過程是否發(fā)生地面隆起現(xiàn)象，以此推斷斷樁情況的發(fā)生。

②樁頂標(biāo)高的觀測(cè)：對(duì)樁頂上升量較大的樁（大于10mm）或懷疑發(fā)生質(zhì)量事故的斷樁應(yīng)挖開查看，或作為小應(yīng)變檢測(cè)的重點(diǎn)。

③保護(hù)樁長(zhǎng)的設(shè)置

④嚴(yán)格按設(shè)計(jì)設(shè)置保護(hù)樁長(zhǎng)，設(shè)置保護(hù)樁長(zhǎng)遵照如下原則：

⑤設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高離地表的距離不大時(shí)（不大于1.5m），保護(hù)樁長(zhǎng)可取50～70cm ，上部再用土封頂。

⑥樁頂標(biāo)高離地表的距離較大時(shí)，可設(shè)置70～100cm的保護(hù)樁長(zhǎng)，然后上部再用粒狀材料封頂直到接近地表。

5.CFG樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)及效果檢驗(yàn)

5.1 過程檢測(cè)

①施工過程質(zhì)量檢驗(yàn)主要應(yīng)檢查施工記錄、混合料坍落度、樁數(shù)、樁位偏差、樁頂標(biāo)高、褥墊層厚度及其質(zhì)量和樁體試塊抗壓強(qiáng)度。

②樁位允許偏差：0～50mm、樁身傾斜不大于1%、樁體有效直徑不小于設(shè)計(jì)值。

5.2 施工后質(zhì)量檢測(cè)

施工結(jié)束，一般成樁28d后進(jìn)行身完整性、土以及復(fù)合地基檢測(cè)。CFG樁施工后土層也會(huì)得到擠密，強(qiáng)度會(huì)增加。

①樁間土檢測(cè)：施工后取土做室內(nèi)土工試驗(yàn)，考查土的物理力學(xué)指標(biāo)的變化。

②樁間土擠密：做現(xiàn)場(chǎng)靜力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，與地基處理前進(jìn)行比較。

5.3 CFG樁身檢測(cè)

成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺(tái)機(jī)械一個(gè)臺(tái)班做一組（3塊）100mm×100mm×100mm的試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，測(cè)定28d抗壓強(qiáng)度。

樁身完整性：抽取不少于總樁數(shù)10%的樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)樁身的完整性。

單樁靜載試驗(yàn)測(cè)定樁的承載力：不少于總樁數(shù)的0.5～1%。

復(fù)合地基承載力：

復(fù)合地基承載力試驗(yàn)在施工結(jié)束28d后進(jìn)行。試驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的0.5～1%，每個(gè)單體工程的試驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于3根。選擇試驗(yàn)點(diǎn)時(shí)本著隨機(jī)分布的原則進(jìn)行。

6.結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)以上關(guān)鍵工序進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)控制，中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司潮汕站CFG樁施工合格率100%，優(yōu)良率98.5%，完全滿足了設(shè)計(jì)要求，并為整體工程優(yōu)質(zhì)高效展開奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。