CFG桩复合地基在制梁场的应用——以郑焦城际铁路某制梁场为例

河南洛阳中铁七局一公司 马文亮

CFG桩复合地基在制梁场的应用
——以郑焦城际铁路某制梁场为例

河南洛阳中铁七局一公司 马文亮

一、梁场简介及地质条件

1.梁场简介。郑焦城际铁路某制梁场位于河南郑州惠济区，承担130片900 t铁路双线有砟轨道简支箱梁的预制、架设任务。其中，32 m梁128片，24 m梁2片。制梁场共设4个制梁台座、30个存梁台座，配备2台450 t提梁机、1台900 t运梁车和1台900 t架桥机架梁。

2.梁场地质条件。该制梁场位于冲积平原区，地形平缓。场地在平原地区的深厚土质地层上，因此，需重点解决承载力和沉降问题。

二、CFG桩复合地基施工简介

1. CFG桩简介。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，一般有3种成桩施工方法：振动沉管灌注成桩（适用于粉土、黏性土及素填土地基）、长螺旋钻孔灌注成桩（适用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土及中等密实以上的砂土）和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩（适用于黏性土、粉土、砂土及对噪声或泥浆污染要求严格的场地）。

2. 长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩工艺简介。

（1）钻机就位。钻机就位后使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不超过1%。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可利用钻机自带的垂直度调整器来控制钻杆垂直度。

（3）混合料搅拌。混合料采用集中拌和方法，塌落度可控制在180～200 mm。

（4）灌注及拔管。钻孔至设计标高后，停止钻进，提拔钻杆20～30 cm后，开始泵送混合料灌注，每根桩的投料量不应小于设计灌注量。

（5）移机。灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护，桩机移至下一根桩位施工；钻机宜向后退移，以防扰动刚灌注砼的新桩。

三、制梁场地基处理的设计

1. 梁场布置。梁场占地11.3 hm2，采取集中工厂化制梁，横列式布置2台450 t提梁机移梁、1台900 t运梁车和1台900 t架桥机架梁。梁场规划有混凝土生产区、钢筋加工区、箱梁预制区、箱梁存放区、提梁区、生活办公区和试验室等场地。

根据工期要求和任务数量，按7 d /孔的生产周期配置制梁台座数量，存梁台座数量按照制梁台座数量的7倍考虑，梁场设置4个制梁台位。其中，1～3号台座为32 m箱梁台位，4号台座为32 m箱梁和24 m箱梁混合台位，每个制梁台位对应设存梁台座7个，共设存梁台座30个。梁场地基加固（制梁、存梁台座、静载试验台座基础等）采用CFG桩复合地基。

辅助设施区中部设置混凝土搅拌站，搅拌站南侧设置8 m宽东西方向道路，制梁区西侧设置钢绞线下料场、钢筋加工棚及钢筋原材料堆放区，主干道以北自西向东依次布置办公生活区（含试验室）、料仓、发电机房、机械停放区、协作队伍生活区。

从实际生产情况看，4个制梁台座加移梁方式的配置，合理的生产能力为16片/月，高峰期可超过20片/月。

2. 地基处理。由于采用2台450 t有轨提梁机移梁，1台900 t运梁车、1台900 t架桥机架桥的方式，制梁场地基采用CFG桩，处理范围主要有制梁台座、存梁台座及静载试验台座三大部分。其中，移梁轨道基础采用厚0.5 m的钢筋混凝土板，其余基础采用扩大基础；制梁台座和存梁台座两端地基处理均采取CFG桩加固处理，形成复合地基；桩径400 mm，桩体采用C15砼，桩间距及桩长根据不同荷载作用和不同地质条件分别计算，复合地基和基础板之间夯填20 cm厚的级配碎石褥垫层。

四、制梁场地基处理检验

1. 单桩复合地基承载力测试。对2根试验桩和1根工程桩进行静载试验。试验方法采用堆载法，试验承压板采用方形板（规格为1 200 mm×1 200 mm），置换率为0.087。设计单桩承载力特征值为500 kPa，承载力极限值为1 000 kPa，复合地基承载力特征值为497 kPa。试验结果如下。

车身长/宽/高(mm) ..................................4543/2059/1196

2根试验桩在497 kPa时沉降量分别为1.30 mm和1.40 mm；在994 kPa时，沉降量分别为13.80 mm和22.10 mm，小于承压板宽的6%；卸载回弹量分别为1.85 mm和3.50 mm，回弹率小于16%。从相关试验曲线上看均未出现第二拐点，其强度和变形均满足复合地基承载力497 kPa的设计要求。

在梁场地质最不利位置选取了1根工程桩，在497 kPa时，沉降量为4.10 mm，小于承压板宽的0.8%；卸载回弹量为0.43 mm，回弹率小于10.5%。从相关试验曲线上看，均未出现第二拐点，其强度和变形均满足复合地基承载力497 kPa的设计要求。

对20%的桩进行了低应变检测，全部为I、II类桩，其中I类桩占85%。

2. 对每个存梁台座4个支墩进行了沉降观测，累积沉降量为4～10 mm，首次存梁沉降量达到5～10 mm。可见，首次存梁时沉降量比较大，存量过程中应加强观测，及时调整支座标高，确保4个支点的不平整量不超过2 mm；后期沉降稳定后可逐步加大观测间隔时间，直至沉降稳定。

五、CFG桩复合地基在制梁场应用的注意事项

1. CFG桩施工过程中必须加强质量控制，开始施工前应进行工艺性试桩，成桩后应进行严格检测，对有缺陷的桩需采取补桩处理。

2. 由于采用CFG桩复合地基，首次加载时基础会有一定的整体沉降量，建议在制梁台座开始制梁前应进行堆载预压，消除整体的塑性沉降变形。

3. 台座在使用初期必须加强测量监控，若发现沉降过大，应及时处理。

4. 存梁台座由于采用4个支墩存梁，沉降会对基础混凝土板产生较大的负弯矩，因此基础板的顶层钢筋要加强布置，设计计算时应充分考虑开裂系数，或采取允许开裂的设计方法。

本文，笔者介绍了某梁场的总体布置，阐述了CFG桩复合地基的施工方法以及在制梁场地基处理中的实际应用，并总结出了检验、试验结果，提出了关键的施工要点，对同类客专、高铁的预制梁场布置和地基处理具有很好的参考作用。同时，笔者认为经过工程实践检验，此种具有投资小、施工速度快、后期稳定性较好等优点的地基处理方式，完全能达到预期的地基处理效果，满足高铁预制梁的要求，可以推广应用。