淺析CFG樁在高速鐵路軟土地基處理中的應(yīng)用

摘 ?要：基于穩(wěn)定性需求，建筑物對(duì)地基承載力具有較高要求。當(dāng)前，我國(guó)正在大力推進(jìn)高速鐵路事業(yè)發(fā)展，而軟土地基處理往往是工程建設(shè)的一大難題?；诖耍疚囊阅掣咚勹F路工程實(shí)例為研究對(duì)象，提出了CFG樁軟基加固方案，以期全面提升工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：CFG樁;高速鐵路;軟土地基

中圖分類號(hào)：U416.1 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）03-0000-00

0引言

在我國(guó)沿海和內(nèi)陸地區(qū)，軟土分布較廣。由于地理?xiàng)l件的限制，很多高速鐵路不得不修建于深厚軟土地基之上。因此在上部荷載作用下，軟土地基會(huì)出現(xiàn)較大工后沉降問(wèn)題，這將會(huì)對(duì)動(dòng)車組運(yùn)行安全和穩(wěn)定造成不利影響。大量研究表明，在列車荷載、軌道結(jié)構(gòu)荷載及路基自重等因素影響下，路基沉降較為嚴(yán)重。因此，必須采取科學(xué)有效的加固措施，有效解決路基不均勻沉降等問(wèn)題。CFG樁是樁體與樁間土通過(guò)褥墊層構(gòu)成的一種復(fù)合地基，將其用于高速鐵路軟基處理，可有效提升地基承載力，控制工后沉降，因此，在高速鐵路工程軟基處理中CFG樁施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果。

1工程概況

某高速鐵路土建工程路基段，全長(zhǎng)378m。該路段為剝蝕低丘區(qū)，地勢(shì)起伏較小，地層表面成分復(fù)雜，由于本路段周邊有一條水渠，經(jīng)地質(zhì)勘查可知，地層巖性多為黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土，因此存在大量軟土。當(dāng)在軟弱地基上修建工程項(xiàng)目時(shí)，極易影響路基承載力，產(chǎn)生工后沉降。為了確保工程施工質(zhì)量，決定采用CFG樁在本段軟土地基進(jìn)行加固處理。

2 CFG樁加固處理機(jī)理

高速鐵路施工當(dāng)中，軟土地基處理是十分常見(jiàn)的一種施工現(xiàn)象，想要提高施工質(zhì)量，減少工后沉降，必須采取有針對(duì)性的加固方法，結(jié)合本工程實(shí)際情況，最終提出了CFG樁加固方法。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱，其原理為以碎石為基礎(chǔ)，按照設(shè)計(jì)配合比要求將一定量的石屑、粉煤灰等材料摻加到一起，并均勻攪拌，從而構(gòu)成一個(gè)粘結(jié)強(qiáng)度較高的樁體。在碎石樁體當(dāng)中，摻加了適量的水泥材料、粉煤灰材料，通過(guò)此類材料的摻加，進(jìn)一步提升了混合料的和易性。此外，通過(guò)摻加石屑材料，還能改善級(jí)配，提高樁體膠結(jié)強(qiáng)度。除此之外，相比其他加固樁體，CFG樁采用了大量粉煤灰廢料，可以大幅增強(qiáng)樁間土的承載能力，降低施工成本，且經(jīng)濟(jì)性良好。CFG樁的主要作用如下：

第一，樁體作用。CFG樁體屬于具有一定強(qiáng)度的混合料，其具備剛性樁的一些特征， 全長(zhǎng)樁體與周圍土體具有良好的粘結(jié)性，同時(shí)摩擦阻力較強(qiáng)。在荷載作用下，相比地基土，CFG樁壓縮性相對(duì)較小。因此，隨地基的變形復(fù)合地基的附加應(yīng)力將逐漸向樁體集中，并產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。相關(guān)研究顯示，當(dāng)樁徑與間距之比超過(guò)0.25時(shí)，飽和砂土地基基本不會(huì)產(chǎn)生液化。

第二，排水固結(jié)作用。CFG樁體的排水性能較高，沿著樁體可以將地基內(nèi)孔隙水排出，有助于加快土體固結(jié)速率，降低液化概率，提升土體抗液化能力。

第三，墊層作用。在CFG樁復(fù)合地基當(dāng)中墊層是重要的組成部分，通過(guò)墊層作用可優(yōu)化CFG樁復(fù)合地基的受力狀態(tài)。通過(guò)褥墊層作用，可以實(shí)現(xiàn)樁、土共同承擔(dān)荷載，調(diào)整樁、土豎向荷載分擔(dān)比，降低基底應(yīng)力集中情況。

3 CFG樁在高速鐵路軟土地基處理中的應(yīng)用要點(diǎn)

結(jié)合具體工程案例，在充分了解CFG樁加固處理機(jī)理的基礎(chǔ)上，要求進(jìn)一步優(yōu)化CFG樁軟基處治施工工藝，提高施工技術(shù)水平，加大質(zhì)量控制力度，以此有效提升高速鐵路工程施工質(zhì)量，推進(jìn)我國(guó)鐵路事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。

3.1工藝性試樁

軟土具有強(qiáng)度小、壓縮性強(qiáng)等特點(diǎn)，當(dāng)在軟弱地基上修建工程項(xiàng)目時(shí)，極易影響路基承載力，產(chǎn)生工后沉降。根據(jù)施工要求，在本工程軟基路段采用CFG樁加固方法，因此，在施工前，必須進(jìn)行CFG樁工藝性試樁，試樁時(shí)，共采取3根，其中2根長(zhǎng)度為6m，1根長(zhǎng)度為4m，并設(shè)1.6m間距。設(shè)計(jì)樁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。主要施工原材料為P.O42.5水泥、5 mm～31.5 mm碎石、粉煤灰、減水劑等。試樁后，可確定各項(xiàng)施工參數(shù)，保證CFG樁施工的可行性。

3.2施工工藝流程

第一，施工準(zhǔn)備：按照施工設(shè)計(jì)要求，制定合理的施工流程，保證施工設(shè)備及人員配置合理及數(shù)量充足。同時(shí)，要做好測(cè)量放樣工作，提前整平施工場(chǎng)地，確保運(yùn)輸車輛通行順暢。

第二，鉆機(jī)就位：進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，鉆機(jī)就位，鉆桿垂直，鉆頭矛尖與樁位點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，并固定鉆機(jī)，對(duì)鉆機(jī)液壓腳進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保鉆機(jī)水平。每根樁施工前，由專人負(fù)責(zé)檢查樁位垂直度，確保符合規(guī)定要求后方可鉆進(jìn)施工。

第三，成孔施工：鉆進(jìn)施工中必須做好鉆進(jìn)速度控制工作，應(yīng)按照“慢-快”的速度鉆進(jìn)，隨時(shí)檢測(cè)鉆孔是否存在偏差。成孔時(shí)，保證鉆進(jìn)速度一致，不得產(chǎn)生螺旋孔。同時(shí)在鉆桿上，成孔深度應(yīng)有明確標(biāo)注，避免誤差過(guò)大。

第四，混凝土灌注：灌注施工前，完成上述作業(yè)后，需停止鉆孔施工，并進(jìn)行混凝土灌注，且保證灌注的持續(xù)性?；旌狭瞎嘧?yīng)根據(jù)施工配合比，做好混凝土坍落度控制，避免堵管，保證灌注時(shí)混合料供給充足。同時(shí)，需詳細(xì)檢查拌和料的坍落度，當(dāng)成孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，需停止鉆孔，并提升鉆桿30cm，打開(kāi)鉆頭滑瓣，隨后即可開(kāi)始灌注施工。灌注混凝土達(dá)到樁頂位置時(shí)，應(yīng)多于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，保證樁頂標(biāo)高和樁頂混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。在整個(gè)灌注過(guò)程中，要隨時(shí)做好泵壓次數(shù)控制和記錄工作。灌注后，還應(yīng)做好樁身混凝土養(yǎng)護(hù)工作，時(shí)間不得少于24h，避免擾動(dòng)。

第五，移機(jī)及清理。上一根樁施工結(jié)束后，應(yīng)將鉆機(jī)向下一個(gè)樁位移送。在下一根樁施工時(shí)，需復(fù)核樁位的準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)移位等問(wèn)題。灌注施工完成后，需及時(shí)將多余的混凝土清除。清土過(guò)程中，可采用“人工+機(jī)械”的方式，避免斷樁影響施工質(zhì)量。

3.3 CFG樁復(fù)合地基應(yīng)用效果

為了確保攪拌樁質(zhì)量， 成樁后7d，采用輕型動(dòng)力觸探N10檢查樁的質(zhì)量，并按設(shè)計(jì)要求取試件做無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

為了檢驗(yàn)CFG樁施工質(zhì)量，成樁7d后，可采取輕型動(dòng)力觸探N10對(duì)樁體的施工質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)測(cè)定，從而選取試件按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試件CFG樁體鉆進(jìn)總深度為10.8m。檢測(cè)結(jié)果顯示，CFG復(fù)合地基芯樣完整，未出現(xiàn)氣孔、蜂窩麻面等情況。

同時(shí)，檢測(cè)了不同樁位的抗壓強(qiáng)度、彈性模量，具體情況如表1所示。

通過(guò)上述檢測(cè)可知，在CFG樁復(fù)合地基芯樣當(dāng)中， 抗壓強(qiáng)度平均值為26.3 Mpa，由此可見(jiàn)，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)到強(qiáng)度等級(jí)C20的設(shè)計(jì)要求。此外，還進(jìn)行了整樁彈性模量檢測(cè)，平均值為31.8 Gpa，根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，可取實(shí)測(cè)值的0.95倍，即31.8×0.95=30.2Gpa，相比規(guī)定要求25.5Gpa，30.2Gpa>25.5Gpa，可滿足強(qiáng)度等級(jí)C20的規(guī)定要求。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐加快，鐵路事業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展。在高速鐵路建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的同時(shí)，越來(lái)越多工程修建于軟土地基之上，若處治不當(dāng)，極易造成地基失穩(wěn)、工后沉降等問(wèn)題?；诖?，本文結(jié)合具體案例，提出了CFG樁加固軟基的處治辦法。CFG樁作為一種高效、經(jīng)濟(jì)的軟基加固技術(shù)，其應(yīng)用，可有效提升地基承載力，控制工后沉降。因此，開(kāi)展高速鐵路軟土地基CFG樁加固處理技術(shù)研究具有重要的價(jià)值與意義。

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收稿日期：2021-02-09

作者簡(jiǎn)介：張沛（1986—），男，陜西渭南人，本科，工程師，研究方向：鐵道工程。

Abstract： Based on stability requirements， buildings have higher requirements for foundation bearing capacity. At present， my country is vigorously promoting the development of high-speed railways， and soft soil foundation treatment is often a major problem in engineering construction. Based on this， this paper takes a high-speed railway project as the research object， and proposes a CFG pile soft foundation reinforcement plan， with a view to comprehensively improving the quality of the project.

Keywords： CFG pile; high-speed railway; soft soil foundation