鐵路路基CFG樁軟基處理施工工藝

1、淺談鐵路路基CFG樁軟基處理陳曉波（中鐵十八局一公司海口指揮部 571600）【摘 要】 本文主要介紹廈深鐵路XSGZQ-8標(biāo)段DK385+003DK389+030段的CFG樁軟基處理施工方法、施工工藝比較以及復(fù)合地基承載力的數(shù)據(jù)論證等內(nèi)容，為今后類似工程施工提供一定的參考?！娟P(guān)鍵詞】CFG樁 復(fù)合地基承載力 長螺旋鉆管內(nèi)泵壓 CFG 樁（Cement Fly-ash Gravel pile）是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。 CFG樁是針對碎石樁承載特性的一些不足加以改進而發(fā)展起來的，剛性樁的性狀明顯，可

2、以全樁長發(fā)揮側(cè)阻，樁落在好的土層上時，具有明顯的支承作用。就土性而言，CFG樁可用于填土、飽和及非飽和粘性土，既可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土。在我國南方廣大地區(qū)，由于多雨潮濕，地基狀況多為半軟基、軟基的情況，因此在南方的鐵路建設(shè)過程中尤其適用CFG樁地基加固處理。1、工程概況廈深鐵路第八標(biāo)段DK385+003DK389+030段位于廣東省海豐縣鲘門鎮(zhèn)西側(cè)丘陵區(qū)，全長4027m，設(shè)計時速200Km/h。其中軟土地基處理工程數(shù)量較大，除路塹地段幾乎所有路基均處在軟土路基內(nèi)，主要加固措施有：CFG樁加固，約21萬米；強夯，57016m2。其中CFG樁加固路堤共計1245m,分別為:D

3、K385+120+700、DK385+700DK386+075、DK386+550+750、DK387+075+200。CFG樁樁徑50cm，等邊三角形布置，邊長1.7m，單樁長度417m。主要技術(shù)指標(biāo)要求樁體28天混和料強度不小于10Mpa，DK385+120+700段經(jīng)CFG樁加固處理后的復(fù)合地基承載力不小于180Kpa，DK385+700DK386+075、DK386+550+750、DK387+075+200經(jīng)CFG樁加固處理后的復(fù)合地基承載力不小于165Kpa。2、施工工藝流程及工藝比較單樁施工工藝流程：試樁施工放線樁機就位調(diào)平機身配合比試驗鉆孔至設(shè)計標(biāo)高按比例抽取混合填料樣品制作試

4、塊拌和混合填料泵壓混合填料鉆具提出孔口及清土移機至下一樁位清楚樁間土、鑿樁頭CFG樁基檢測碎石墊層施工 CFG樁軟基處理工藝流程圖 圖1-12.1 震動沉管CFG 樁施工工藝CFG樁施工前，應(yīng)做好充足的施工準(zhǔn)備，包括建筑物場地的工程地質(zhì)勘察報告，CFG樁布樁圖，具備“ 三通一平”條件；采取必要的施工技術(shù)措施，包括確定施工機具及配套設(shè)備，材料供應(yīng)計劃，試成孔應(yīng)不少于兩個，以復(fù)核地質(zhì)資料以及設(shè)備工藝是否適宜。 （1）樁機進入現(xiàn)場，根據(jù)設(shè)計樁長、沉管入土深度確定機架高度和沉管長度，并進行設(shè)備組裝。（2）樁基就位，調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直度偏差不大于1%。（3）啟動馬達，沉管至預(yù)定標(biāo)高，停機。（4

5、）停機后立即向管內(nèi)投料，直到混合料與進料口齊平?；旌狭习丛O(shè)計配比經(jīng)攪拌機加水拌和，拌和時間不得少于1 min，如粉煤灰用量較多，攪拌時間還要放長。加水量按塌落度35 cm控制，成樁后浮漿厚度以不超過20 cm為宜。（5）啟動馬達，留振510s，開始拔管，拔管速率1.21.5 m/min，如遇淤泥質(zhì)土，拔管速度還應(yīng)放慢。拔管過程中不允許反插，應(yīng)考慮保護樁長。 （6）沉管拔出地面，確認成樁符合設(shè)計要求后，用粒狀材料或濕粘性土封頂，然后移機進行下一根樁的施工。（7）施工過程中，抽樣做混合料試塊，一般一個臺班做一組（3塊），試塊尺寸為15cm15cm15cm，28 d抗壓強度并測定。2.2 長螺旋鉆管

6、內(nèi)泵壓CFG 樁施工工藝在進行CFG樁施工前，應(yīng)做好充足的施工準(zhǔn)備，包括原材料確定種類、品質(zhì)，進行化驗和做混合料配合比實驗；施工場地的降水、水電等需滿足CFG樁施工要求，并按設(shè)計圖紙施放樁位。（1）鉆機就位。CFG樁施工時，鉆機就位后，應(yīng)用鉆機塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于 1%。（2）混合料攪拌。混合料攪拌要求按配合比進行配料，計量要求準(zhǔn)確。每盤料攪拌時間不應(yīng)小于60s?；旌狭纤涠瓤刂圃?1620cm。（3）鉆進成孔。鉆孔開始時，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動馬達鉆進。（4）灌注及拔管。CFG樁成

7、孔達到設(shè)計標(biāo)高后，停止鉆進，開始泵送混合料，當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，嚴禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在23 m/min，成樁過程宜連續(xù)進行，應(yīng)避免因后臺供料慢而導(dǎo)致停機待料。（5）移機。下一根樁就位施工時，還應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復(fù)核，保證樁位準(zhǔn)確。2.3 對比分析兩種施工工藝對比分析 表1-1工藝內(nèi)容振動沉管長螺旋鉆工藝性質(zhì)非排土樁排土樁對土層穿透能力不宜穿透粉土砂土層不宜穿透厚度較厚粒度很大的卵石層對樁間土的影響對松散土有擠密作用，對密實土有振松作用對樁間土擾動影響很小對相鄰樁的影響對相鄰樁有擠斷的可能施工過程在粉土砂土層有可能出現(xiàn)竄孔對環(huán)境的影響有較大的

8、振動和噪音無振動低噪音適用情況較空曠地區(qū)，地基土為松散的粉細砂或填土施工地點離居民區(qū)較近，場地周圍有精密設(shè)備儀器車間和實驗室以及對震動比較敏感的管線綜上所述，廈深鐵路XSGZQ-8標(biāo)段DK385+003DK389+030段位于廣東省海豐縣鲘門鎮(zhèn)西側(cè)丘陵區(qū)，CFG樁施工區(qū)段附近有居民區(qū)，且線路下有引水管道通過。因此，經(jīng)過對比后，優(yōu)先選取對環(huán)境影響較小的長螺旋鉆進行施工。3、布樁形式分析和復(fù)合地基承變形及沉降計算方法CFG樁復(fù)合地基變形可采用以下假設(shè)：復(fù)合地基應(yīng)力分布可按照半無限空間彈性體計算；樁間土的變形有樁間土所受荷載引起；樁間下臥層的變形由復(fù)合地基總荷載引起。根據(jù)上面的假設(shè)，復(fù)合地基總變形S

9、可表示為：S=S1+S2。式中S1為樁間土的變形，S2為樁間下臥層的變形。設(shè)復(fù)合地基荷載為ps，樁間土表面平均應(yīng)力為s ,樁頂應(yīng)力p，由應(yīng)力平衡有：ps A=sAp+pAs，式中A、Ap、As分別為復(fù)合地基、樁、樁間土的面積。在比較界限點時，復(fù)合地基承載力與天然地基承載力和單樁承載力有如下關(guān)系：RC= (nQ+ASRS)/A其中RC為復(fù)合地基承載力（kPa），Q為單樁承載力(kN)，n 為樁數(shù)，A為基礎(chǔ)面積（m2）， AS為樁間土面積（m2），RS 為天然地基承載力（kPa）。由上述計算式可以知道，在施工環(huán)境確定的情況下，樁間距、單樁承載力等確定的情況下可以求的復(fù)合地基承載力是否和設(shè)計要求相符

10、。依據(jù)上式進行計算可知：廈深鐵路第八標(biāo)段DK385+003-DK389+030段，CFG樁軟基處理（CFG樁樁徑50cm，等邊三角形布置，邊長1.7m，單樁長度417m。主要技術(shù)指標(biāo)要求樁體28天混和料強度不小于10Mpa，復(fù)合地基承載力不小于180Kpa，）是設(shè)計參數(shù)符合一致的。如下圖（圖1-2、圖1-3）所示為兩種常見布樁形式，廈深鐵路布樁形式為圖1-2所示。 圖1-2 圖1-34、施工質(zhì)量檢驗4.1、水泥、粉煤灰、粗細骨料、土工格柵等原材料的進場檢驗，按照驗標(biāo)規(guī)定的批次進行。4.2、CFG樁混合料塌落度每臺班抽樣檢驗3次。樁間土檢測:施工后可取土做室內(nèi)土工試驗，考查土的物理力學(xué)指標(biāo)的變化

11、。樁間土擠密：做現(xiàn)場靜力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，與地基處理前進行比較。4.3、CFG樁檢測：成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機械一個臺班做一組試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護，測定28d抗壓強度。4.4、樁身的完整性：抽取不少于總樁數(shù)10%的樁進行低應(yīng)變動力檢測樁身的完整性。4.5、單樁靜載試驗測定樁的承載力：不少于總數(shù)0.2%且不少于3根。4.6、復(fù)合地基承載力：復(fù)合地基承載力試驗在施工結(jié)束28d后進行。 5、施工工藝質(zhì)量控制要求5.1、施工中CFG樁施工的樁位、傾斜度的允許偏差、檢驗數(shù)量及檢驗方法見下表：CFG樁施工允許的偏差、檢驗數(shù)量及檢驗方法 表1-2序號檢驗項目允許偏差施工單位檢驗數(shù)量檢驗方法1樁位（縱

12、橫向）50mm按成樁總數(shù)的10%抽樣檢查。且每檢驗批不少于5根用經(jīng)緯儀或鋼尺測量2樁體垂直度1%用經(jīng)緯儀或吊線測鉆桿傾斜度3樁體有效直徑不小于設(shè)計值開挖50100cm后。鋼尺測量5.2、施工時保證起重機設(shè)備平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地面垂直，且垂直高度偏差不大于1%，樁位偏差不大于50mm。5.3、要嚴格把好材料質(zhì)量關(guān)，各種材料必須經(jīng)試驗合格后方可施工，碎石級配必須滿足試驗配合要求。5.4、開挖表土，截樁不得造成樁頂設(shè)計標(biāo)高以下的樁體斷裂和擾動樁間土。5.5、清楚鉆孔余土，應(yīng)在CFG樁鉆機移位后，在混凝土初凝前及時采用小型挖土機清楚余土。5.6、碎石墊層采用靜壓法施工，碎石墊層的厚度和密實度必須復(fù)合設(shè)計要

13、求。5.7、CFG樁施工完畢后，按照設(shè)計要求進行基底沉降觀測，從觀測結(jié)果及綜合分析樁間土測試結(jié)果可知，經(jīng)處理后淺層復(fù)合地基承載力基本值不低于180kpa，路基沉降量小且穩(wěn)定，比地基處理前的樁間土高。6、工程實際情況6.1 DK385+658.01+678.01段位于紅源中橋路基過渡段位置，且處于河岸部位，地質(zhì)情況差，大部分為淤泥狀，經(jīng)研究并經(jīng)監(jiān)理同意，決定對該處的CFG樁間距縮短進行施工，為下步工序的正常進行提供保障；6.2 廈深鐵路XSGZQ-8標(biāo)段DK385+003DK389+030段，18處涵洞位于該段，其中6處涵洞下部基礎(chǔ)原設(shè)計為水下灌注樁，但是工程量較少且比較分散，從施工安排和經(jīng)濟上

14、考慮均不合算。經(jīng)變更設(shè)計后，涵洞下部基礎(chǔ)變更為CFG樁處理。施工完成后，經(jīng)過基礎(chǔ)檢測及長期的沉降觀測，結(jié)果均滿足規(guī)范設(shè)計要求。7、施工意義廈深鐵路XSGZQ-8標(biāo)段DK385+003DK389+030段的CFG樁施工完成過程中，業(yè)主監(jiān)理多次現(xiàn)場檢查、抽查，均給予了良好的考評，并且對我們的上部工程的施工質(zhì)量表示放心。8、結(jié)束語近幾年來，由于 CFG樁復(fù)合地基技術(shù)具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制、工程造價低廉等特點，目前已在多條鐵路客運專線中設(shè)計采用，成為鐵路領(lǐng)域應(yīng)用最普遍的地基處理技術(shù)之一。8.1 由本工程證明應(yīng)用CFG樁軟基處理方案，質(zhì)量易控制，造價相對較低，施工進度快，經(jīng)濟效益明顯，有極大的發(fā)展?jié)摿Α?.2 CFG樁軟基處理是一種效果明顯的處理方法。用CFG樁加固后的復(fù)合路基抗變形能力增強，路基沉降穩(wěn)定。8.3 CFG樁地基加固處理在結(jié)構(gòu)物的建設(shè)中也是適用的，并且可以滿足設(shè)計要求。參考文獻1 JGJ94-94 建筑樁基技術(shù)規(guī)范S。2 客運專用線鐵