高速鐵路軟土地基處理工程中CFG樁的應(yīng)用

張彥龍 中鐵二十二局集團(tuán)有限公司中級(jí)工程師

1 工程案例分析

在某鐵路工程里程DK441＋500～DIK444＋350中，沿線地基的條件十分特殊，軟土和松軟土所占的數(shù)量較大。因此，在該標(biāo)段的施工過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工的實(shí)際情況進(jìn)行地基的處理工作，采用相關(guān)的技術(shù)手段來對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，避免施工完成后軟土地基產(chǎn)生下降的情況，從而對(duì)鐵路的運(yùn)營造成不良的影響。由于軟土地基在施工的過程中具有一定的特殊性，所以應(yīng)嚴(yán)格按照行業(yè)內(nèi)的規(guī)范進(jìn)行施工，根據(jù)相關(guān)勘測資料與數(shù)據(jù)分析，該標(biāo)段的施工最終選擇長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料的方式進(jìn)行處理與施工[1]。

2 CFG樁的施工工藝流程分析

2.1 施工方法

首先，應(yīng)做好測量放線的工作，該工作是CFG樁施工的基礎(chǔ)，也是在施工開始之前必須特別重視的工作內(nèi)容之一。工作人員應(yīng)先進(jìn)行清槽處理，然后使用全站儀等精密性的儀器進(jìn)行側(cè)放清土標(biāo)高以及邊線的處理。一般而言，保證放線工作的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)選擇施工部位的基坑邊線和內(nèi)部兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行放線處理，以5～10 m為間隔依次在指定的位置打入一定規(guī)格的鋼筋材料，兩根鋼筋之間可以拉小線，但是在這個(gè)過程中一定要確保其清土標(biāo)高以及邊線標(biāo)高的合理性。

其次，安排鉆機(jī)進(jìn)入到施工現(xiàn)場中，并且按照施工的總體要求到達(dá)指定位置，做好相關(guān)設(shè)備的檢查與核驗(yàn)。在到達(dá)位置后要對(duì)鉆機(jī)的垂直情況進(jìn)行仔細(xì)地檢查，盡可能地保證鉆桿與樁位中心線實(shí)現(xiàn)良好的重合，保證其工作質(zhì)量，再進(jìn)行混合料的攪拌工作[2]?；旌狭蠎?yīng)當(dāng)按照業(yè)內(nèi)的施工強(qiáng)度要求，按照已經(jīng)計(jì)算出來的配合比進(jìn)行充分地?cái)嚢?，要?8 d齡期的混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度。混合料的塌落度一般控制在160～200 mm之間，其中需要我們注意的是，混合料的運(yùn)輸需要由專門的攪拌運(yùn)輸車完成。

再次，要進(jìn)行鉆進(jìn)成孔的工作。在該工作開始之前，應(yīng)先將鉆頭的閥門關(guān)閉，漸漸向下移動(dòng)，使鉆桿能夠直接接觸到地面，然后再由工作人員啟動(dòng)馬達(dá)來開始正式的施工作業(yè)。鉆進(jìn)成孔一般要遵循由慢到快的工作原則，這樣可以充分地保證鉆桿的穩(wěn)定性，而且可以對(duì)施工過程中不盡人意的地方進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。在鉆進(jìn)作業(yè)過程中，鉆桿非常容易產(chǎn)生大幅度的搖晃，如果出現(xiàn)這種情況，工作人員應(yīng)在原有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低鉆進(jìn)速度，避免因大幅度的搖晃而產(chǎn)生樁孔偏斜的情況。

最后，要進(jìn)行灌注以及拔管的工作。在鉆進(jìn)成孔達(dá)到標(biāo)高后，要立刻停止鉆進(jìn)工作，并且由工作人員適當(dāng)?shù)叵蛏咸嵘@頭，保證鉆頭與孔底之間的距離，保持在10 cm的范圍內(nèi)，這樣可以輕松地打開鉆頭底部的閥門，為混合料的輸送提供了順暢的通道。在拔管的過程中應(yīng)嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來進(jìn)行操作處理，嚴(yán)格禁止出現(xiàn)先拔管后送料的行為。同時(shí)，拔管的速度應(yīng)當(dāng)控制在2～4 m/min之間，在混合料的灌注過程中，工作人員應(yīng)對(duì)混合料的數(shù)量進(jìn)行監(jiān)控，避免因混合料的供應(yīng)不足而產(chǎn)生停機(jī)待料的情況[3]。

此外，在樁體施工完畢后，要做好移機(jī)工作，但需要注意的是，只有當(dāng)這一根樁滿足了行業(yè)內(nèi)的各項(xiàng)要求后，才能將鉆機(jī)移動(dòng)到下一根樁的施工中。CFG樁的施工工作量是非常大的，在施工的過程中非常容易出現(xiàn)渣土堆積的情況，尤其是在支撐腳作用下樁會(huì)出現(xiàn)位移的情況，所以在移動(dòng)鉆機(jī)之前必須對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核與校驗(yàn)，避免出現(xiàn)大幅度的位移情況。

2.2 成樁檢驗(yàn)

在CFG樁施工完畢后，應(yīng)當(dāng)組織專業(yè)的人員進(jìn)行成樁的檢驗(yàn)工作，其中需要注意的是，在CFG樁的施工過程中，每臺(tái)班都應(yīng)當(dāng)對(duì)配合的混合料作出全面的檢查，除了要實(shí)現(xiàn)28 d強(qiáng)度外，還需要對(duì)地基的承載力情況進(jìn)行重點(diǎn)檢查與核驗(yàn)。

2.3 施工工藝的主要控制要點(diǎn)

需要對(duì)樁的長度以及垂直度的相關(guān)情況進(jìn)行良好的控制，在控制之前需要結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)信息計(jì)算出樁底標(biāo)高與地面標(biāo)高之間的差值，并且在對(duì)應(yīng)的位置清楚地標(biāo)注出來。這樣有助于工作人員觀察樁長的變化，從而保證CFG樁的長度能夠達(dá)到行業(yè)內(nèi)的要求。在預(yù)制混合料的配比過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)的參數(shù)內(nèi)容進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，攪拌時(shí)間以及坍落度均應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)。

在樁體的施工強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期要求后，才能將預(yù)留的樁頭全部鑿除，在這個(gè)過程中需要借助水準(zhǔn)儀進(jìn)行相關(guān)部位的測量與標(biāo)注。在具體的操作過程中，應(yīng)當(dāng)由施工人員手持鋼釬，從外向內(nèi)插入到樁體內(nèi)部，當(dāng)樁體的上部被切斷后，然后再使用小鋼釬從頂部開始修剪[4]。我們可以清晰地看出，原樁位在施工的過程中很容易受到鉆機(jī)側(cè)壓的影響，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生位移現(xiàn)象。在施工的過程中如果出現(xiàn)這種情況，就需要立即停止施工，然后進(jìn)行再一次的定位，避免樁體出現(xiàn)較大范圍的誤差，對(duì)整個(gè)工程產(chǎn)生不利的影響。

3 高速鐵路軟土地基處理工程中CFG樁施工的常見問題及控制措施分析

3.1 堵管現(xiàn)象分析及控制措施研究

鉆機(jī)在施工的過程中，尤其是在軟土地基的施工過程中，是非常容易出現(xiàn)堵管情況的，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析：第一，配比失衡。在這種情況下工作人員需要對(duì)具體的情況進(jìn)行勘察，靈活地增加或減少粉煤灰和細(xì)骨料的數(shù)量，從而改善混合料的整體性能。第二，攪拌的效果沒有達(dá)到預(yù)期要求。需要做好攪拌前的準(zhǔn)備工作，尤其要對(duì)骨料中的含水率進(jìn)行重點(diǎn)計(jì)算，并且以含水率為主要標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整相關(guān)的配合比。如果在施工的過程中選用了自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的攪拌機(jī)，那么就要保證攪拌機(jī)的時(shí)間不能低于90 s。第三，設(shè)備出現(xiàn)了問題。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，工作人員在進(jìn)行接管工作的時(shí)候，應(yīng)盡可能地避免使用軟管、彎管等，在混合料的輸送過程中還應(yīng)減小泵送的阻力。在泵送工作的過程中應(yīng)制定出合理的參數(shù)，避免因?yàn)閴毫^大而產(chǎn)生嚴(yán)重的堵管狀況。

3.2 斷樁現(xiàn)象分析及控制措施研究

目前施工過程中所出現(xiàn)的斷樁現(xiàn)象一般可以劃分為兩種類型：第一種是淺部的斷樁，通常發(fā)生于樁頂下0.8～1.5 m的范圍內(nèi)，產(chǎn)生這樣的原因一般是工作人員在操作過程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行樁間土的清理工作，也沒有對(duì)樁頭進(jìn)行有效地控制。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，可以用人工破除的方法代替機(jī)器破除。第二種是深處的斷樁現(xiàn)象。該現(xiàn)象的發(fā)生主要與成樁作業(yè)過程中的鉆桿提速過快有關(guān)，如果速度太快坑壁就非常容易產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象。針對(duì)這種現(xiàn)象，如果在地質(zhì)條件比較差的軟土地基中施工，應(yīng)更加有效、合理地控制拔管的速度，不能過快地拔管，也不能進(jìn)行停泵的送料操作[5]。

3.3 樁身縮徑分析及控制措施研究

樁身縮徑也是軟土地基施工過程中非常容易產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。產(chǎn)生樁身縮徑的原因有很多種，一方面是因?yàn)樵陂L期的鉆孔工作中，鉆頭的磨損十分嚴(yán)重，而工作人員也并未及時(shí)更換鉆頭，進(jìn)而導(dǎo)致施工精度的偏差，引起樁身縮徑的現(xiàn)象。所以在施工的過程中，應(yīng)先對(duì)鉆頭的質(zhì)量以及直徑等要素進(jìn)行重點(diǎn)檢查，確保鉆頭的磨損程度能夠符合施工的總體要求。另一方面，由于拔管的速度過快，混凝土材料在受到坑壁的擠壓后，也會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的樁身縮徑情況。所以，在具體的施工過程中，應(yīng)合理地控制混合料的輸送數(shù)量以及泵送的數(shù)量，在拔管的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況合理地調(diào)整拔管的速度。同時(shí)，還需要嚴(yán)格地控制每一根樁的投料量，至少應(yīng)當(dāng)保證其投料量與設(shè)計(jì)灌注量保持一致。

此外，在施工的過程中還會(huì)出現(xiàn)樁頭或者樁心的空芯情況，這種情況的危害較大，而這種現(xiàn)象通常是在拔管的過程中因排氣閥異常造成的。排氣閥在施工的過程中無法正常使用，管內(nèi)的空氣就難以及時(shí)地排解出去，使大量的空氣滯留在管體內(nèi)部，形成了顯著的空芯情況。為了避免這種情況的發(fā)生，在具體的施工環(huán)節(jié)中應(yīng)定期檢查排氣閥的性能，防止空氣閥在應(yīng)用的過程中出現(xiàn)堵塞的情況。

4 結(jié)語

高速鐵路的施工工程數(shù)量越來越多，人們對(duì)于高速鐵路的施工質(zhì)量也提出了更高的要求。在這樣的環(huán)境背景下，高速鐵路的施工環(huán)境也越來越惡劣，尤其是在某些區(qū)域中，軟土地基的處理面臨著巨大的挑戰(zhàn)。所以在以后的施工過程中要更加注重優(yōu)化軟土地基的處理技術(shù)，而CFG樁的施工就是解決軟土地基的一種很好的辦法。但是從目前的施工效果來看，CFG樁的施工還存在著各種各樣的問題，尤其是一些細(xì)節(jié)方面的失誤，往往降低最終施工質(zhì)量，進(jìn)而為鐵路的運(yùn)行埋下不安全的因素。希望本文的撰寫能夠?yàn)樾袠I(yè)發(fā)展提供一些有價(jià)值的參考。