分析CFG樁試樁在高鐵路基施工中的應用

齊剛

【摘 要】CFG樁在我國大量高鐵工程建設施工中應用，應用實踐說明，CFG樁容易在承載力和施工工藝方面出現(xiàn)問題。因此，在施工應用方面，研究分析CFG樁試樁是十分必要的。文章對CFG樁試樁在高鐵路基施工中的應用進行了討論。

【關鍵詞】CFG樁；試樁；高鐵路基施工

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它主要是由粉煤灰、碎石以及石屑和一定量的水泥加水拌合成混合料，然后用螺旋鉆管內泵壓施工制成的粘結強度較高的樁基。CFG樁借助自身粘結性、樁周摩擦力、樁端承載力、樁間土水平承載力形成復合剛性地基共同受力，具有沉降小、穩(wěn)定快等特點，適用于飽和及非飽和粘性土、松散砂土、粉土的加固，而且還能用于擠密效果較差的土體。

一、工程案例

現(xiàn)以某高速鐵路中某段路基中的3根CFG樁作為試樁。此地段中路基CFG樁依照正方形進行布局，樁身直徑為0.5m，樁間距為1.8m，樁長為2.47—16.66m，樁身混合料的強度設計等級是C20。

二、試樁內容

1、對試樁現(xiàn)場的地質進行勘察

對CFG樁進行試樁工作，首先應該對土層分布情況和土層力學性能進行了解，為持力層選擇與復合地基承載力和沉降分析提供一定的依據(jù)。

2、成樁工藝試驗

首先，應該對成樁工藝試驗的施工設備和施工工藝適應性進行檢驗；獲取混凝土泵送的速度，鉆桿提升的速度，混凝土的坍落度、保水性和不同土層、不同深度的施工電流等數(shù)據(jù)，為選擇合理有效的施工工藝提供一定的依據(jù)，積累施工現(xiàn)場的組織和管理經(jīng)驗，不斷磨合施工機械設備與施工隊伍。

3、樁身質量檢測

對樁身的完整性進行檢測，對樁身的混合料強度進行檢測，為優(yōu)化混凝土配合比與施工參數(shù)提供一定的依據(jù)。

4、單樁承載力檢測

驗算樁側摩阻力、樁端阻力，了解樁的承載性能，為合理選擇持力層提供一定的依據(jù)。

三、施工工藝

1、施工準備

測量準備：施工之前進行精確的測量，依據(jù)樁位的平面圖放出樁位，樁位中心點用釬子插入地下，并且用白灰明示，CFG施工順序如圖1。

技術準備：CFG施工采用縱退橫移的順序施作，為了預防損壞成樁，應該制定較為合理的施工工藝，選擇較為合理的施工機械，并且配備足夠數(shù)量的人員。

原材料選擇：選擇使用的水泥、碎石、粉煤灰、水、砂等應該符合設計方面的有關要求，并且依照有關要求進行檢驗（每立方米的材料用量：水泥202kg、粉煤灰87kg、砂833kg、碎石1060kg、水165kg、外加劑3.18kg）。

現(xiàn)場準備：CFG樁在施工開展之前，應該進行場地平整工作，分層回填細粒土直至樁頂標高，然后鋪設0.5m工作墊層，才可以進行打樁。

2、鉆機就位

鉆機就位一定要做到穩(wěn)固與平整，保證其在施工的過程中不發(fā)生移動與傾斜。就位后對鉆桿的垂直度與位置進行校正，在鉆機的兩側吊垂球進行校正、調整鉆桿垂直度，并且在鉆桿或者鉆架上標記，對鉆孔深度標尺進行標記，方便施工中觀測記錄，垂直度容許偏差為1%，對上述步驟進行檢查，符合要求后進行鉆孔工作。在第一根樁鉆孔時不宜太快，應考慮到地層對鉆機的影響情況，以核對在該地層條件下的鉆進參數(shù)。

3、鉆孔

在鉆孔開始之前，應該關閉鉆頭的閥門，向下移動鉆桿直至鉆頭觸及到地面時，啟動馬達進行鉆進，先慢速后快速。在鉆口感的過程中，若發(fā)現(xiàn)鉆桿難鉆或者是搖晃時，應該放慢進尺，避免樁孔位移與傾斜，甚至損壞鉆桿與鉆具。當鉆頭到達設計樁長預定標高時，關閉電機，在鉆機塔身做出鉆機動力頭底面停止位置標識，作為控制成孔深度的依據(jù)。

4、孔深及垂直度檢查

在鉆孔達到一定的標高時，要對孔深與垂直度偏差進行檢查，填寫試樁的相關記錄，報請監(jiān)理工程師檢查。

5、灌注混合料

（1）混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土罐車運送到工地混合料塌落度控制在160——200mm。

（2）混合料灌注，采用高壓輸送泵泵送混合料。

（3）成樁，成樁過程必須連續(xù)，避免中途停機。

（4）拔管，當鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，禁止先拔管后泵料，拔管速度為2——3m/min，拔管過程中確保不讓芯管露出混合料面，避免造成斷樁現(xiàn)象。

6、成樁驗收

對于灌注的混合料，應該制作試件，并且進行為期28天的抗壓強度檢驗；對于每根樁總體的混合料質量進行有關檢驗，保證混合料的灌注量大于設計中規(guī)定的應灌注的總質量；確定樁的長度能夠保證有效樁體的設計高程并且有大于30cm的保護樁體。

7、CFG樁施打方法：采用跳樁法施工，避免造成相鄰樁斷樁，同時避免串孔現(xiàn)象出現(xiàn)。

（1）布置樁點：

場地清理整平，按樁點設計布置圖放樣布點。

（2）鉆機就位：

移動鉆機就位，用塔機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心。

（3）混合料攪拌：

按試驗配合比進行配料并攪拌混合料。每盤料攪拌時間不小于120s?；旌狭咸涠瓤刂圃?60—180mm，成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。

（4）鉆進成孔：

關閉鉆頭閥門，移動鉆桿至鉆頭觸及地面，啟動馬達先慢后快鉆進，減少鉆桿搖晃，檢查鉆孔的偏差。在成孔過程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，可放慢進尺，避免導致樁孔偏斜、移位，甚至使鉆桿、鉆具損壞。當鉆頭到達設計樁長預定標高時，在動力頭底面停留位置相應的鉆機塔身處作醒目標記，作為施工時控制孔深的依據(jù)。當動力頭底面達到標記處樁長即滿足設計要求。施工時還需考慮施工工作面的標高差異，作相應增減。

（5）灌注及拔管：

灌注前試驗人員對拌和料進行檢查，如坍落度檢測，制作150×150×150mm規(guī)格28d抗壓強度試塊。成孔到達設計樁底（穿透無壓縮層以下0.5m）停止鉆進。泵送混合料，當鉆桿芯充滿混合料后開始拔管，不可先拔管后泵料。混合料的泵送量與拔管速度相匹配，拔管速度控制在2—3m/min。施工樁頂標高宜高于設計標高50cm。灌注成樁后，樁頭進行保護。

（6）移機：一根樁施工完畢后，鉆機移位，進行下一根樁施工。

（7）棄土處理：CFG樁施工時，必須進行清表，表土直接運往棄土場。樁體施工完成2—3h后，挖除打樁棄土，棄土運往棄土場棄置。

四、施工注意事項

（1）在施工過程中，應該保證排氣閥能夠正常工作，定期對排氣閥進行有關檢查，防止其被水泥漿堵塞。

（2）當樁機移機到下一個樁位進行施工時，應該依據(jù)其軸線或者周圍樁位置對需要施工的樁位進行復核，保證樁位的準確性。

（3）鉆桿應該運用靜止提拔，施工過程中應該對鉆桿提拔的速度與混凝土泵送量進行嚴格的控制，并且保證其能夠連續(xù)，在施工中禁止出現(xiàn)超速提拔。

（4）長螺旋鉆孔管內泵壓混合料成樁施工在鉆至設計深度后，應該準確地掌握提拔鉆桿的時間，混合料的泵送量應該與拔管速度相配合，保證管中具備一定高度的混合料，在遇到飽和粉土層或者是砂土，需要停泵待料。

五、試樁檢驗

1、檢驗內容

（1）對單樁低應變動力進行檢測，保證樁的完整性。

（2）進行靜荷載試驗，對樁的單樁承載力進行確定。

2、檢驗方法

（1）靜荷載試驗

施工現(xiàn)場進行單樁荷載試驗運用的是慢速維持荷載的方法?，F(xiàn)場的單樁豎向承載力試驗依照承載力設計值的兩倍加載，承壓板是1.5m×1.5m的鋼質方板，如圖2所示。運用采用堆載、液壓油泵加載、百分表量測。依據(jù)量測的結果制作Q-S曲線、s——lgt曲線、單樁承載力特征值對應沉降的分布圖，判斷單樁承載力特征值和沉降能否達到設計的有關要求。

（2）低應變反射波法檢測

反射波法是以一維波動方程為理論基礎的樁基檢測方法，波在樁體傳播過程中遇到樁身內存在的明顯波阻抗差異的界面（如樁底、斷樁、離析、夾泥等），或樁身截面變化（如縮頸、擴頸），將產生反射波，如圖3。樁頂?shù)募铀俣葌鞲衅鹘邮諄碜詷渡聿煌课坏姆瓷湫盘?，通過濾波及分析處理后，得到速度時程曲線，即可計算平均波速。根據(jù)被測波型、波速、結合工程地質及施工記錄，就能綜合判斷樁身的完整程度。根據(jù)測試數(shù)據(jù)、圖形，判斷樁是否完整、屬于幾類樁。

結語

通過CFG樁試樁在高鐵路基施工中的應用，進一步說明了分析CFG樁試樁是十分必要的，復核了設計地質資料，確定了設備、施作方法、混合料配合比、坍落度、攪拌時間、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系數(shù)等各項工藝參數(shù)，對于類似的CFG樁施工應用具有重大的指導意義。

參考文獻：

[1]TB10106-2010，鐵路工程地基處理技術規(guī)程[S]。

[2]JGJ79-2002，建筑地基處理技術規(guī)范[S]。