CFG桩在高铁软基处理中的应用

秦文献

摘要：近年来，随着我国经济和高速铁路的发展，CFG桩以其自身变形小、造价低、施工简单便捷、适用范围广等优点被广泛应用于高铁路基工程建设当中。本文以通过实例对CFG桩在高铁路基施工中的具体应用进行了探讨。

关键词：CFG桩 高铁软基处理 应用

前言

高速铁路的发展和建设对我国社会、经济的发展起到重要的作用。然而比较软的路基却为这项建设带来极大的困难和安全隐患。作为可以对软基进行加固处理、消除安全隐患、保证高速铁路正常修建的一种方法，由于CFG桩设计科学合理，具有承载力大、施工后下沉少等优点，另外具备经济可靠的特性，使得CFG桩得到了比较广泛的应用。

一、CFG桩概述

所谓的CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，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，然后用螺旋钻管内泵压施工制成的粘结强度较高的桩基。CFG桩借助自身粘结性、桩周摩擦力、桩端承载力、桩间土水平承载力形成复合刚性地基共同受力，具有沉降小、稳定快等特点，适用于饱和及非饱和粘性土、松散砂土、粉土的加固，而且还能用于挤密效果较差的土体。目前，CFG桩在我国大量高铁工程建设施工中应用，应用实践说明，CFG桩容易在承载力和施工工艺方面出现问题。因此，在施工应用方面，研究分析CFG桩试桩是十分必要的。

二、工程概况

某高铁项目某标DK1065+641.37-DK1066+325 段， 路基长683.63m. 该段路基位于低山丘陵及山间谷地区，地势有一定的起伏。山坡自然坡度约为20°～30°；山间谷地呈狭长条带状蜿蜒展布于丘陵间。该地主要岩层分布有粉质黏土、粉砂、细角砾层、角闪片麻岩、角闪片麻岩、角闪片麻岩等。DK1065+641.37 ～+654、DK1065+830 ～DK1066+325 段路基采用CFG 桩加固，桩径0.5m，桩长4.0～10.6m，桩间距1.6m，最外两排桩桩间距采用1.7m、1.8m，正方形布置。

CFG 桩采用PO42.5 级普通硅酸盐水泥， 桩身混合料的无侧限抗压强度不低于15MPa； 桩顶设C15 混凝土桩帽， 基底设碎石垫层厚0.5m，内铺设一层双向经编土工格栅，每侧回折不小于2.0m，抗拉强度不小于110kN/m。CFG 桩复合地基承载力为320kPa。

1、施工方法

本工程CFG 桩施工采用长螺旋成孔，管内灌注混合料，形成桩体复合地基。施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料，并采用隔桩跳打的方法施工。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm， 每个工点开工前应按照室内配方先做试桩不少于2 根。

（1）场地清表、整平

用推土机、装载机、挖掘机清除表层50cm 厚腐植土，并进行地表整平。清表土运送到弃土场堆放。填筑不少于50㎝厚的细粒土改良土，测量放线，确定桩位，然后按试桩方案确定的设计参数进行CFG桩施工。

（2）CFG 桩编号、定位

根据设计桩位布置对CFG 桩进行编号，利用全站仪测放排、列控制桩，拉线、钢尺丈量定出桩孔位置，洒白灰线、插竹签标记。桩位放样：按照测量班提供的地基处理边线及中线对桩孔位置进行放线并做标记（用钢尺拉出点位后钢钎打入20cm 后灌入白灰）。钻机就位：根据设计桩长，桩底标高、原地面标高等在钻杆上标出深度控制线。

（3）拌合

混合料搅拌按照配合比进行配料，每盘料的拌制按照普通混凝土的搅拌时间进行控制。控制在60～120s，坍落度控制在160～200mm。具体搅拌时间根据试验确定，电脑控制和记录。

（4）钻进成孔

长螺旋钻机就位后缓慢放下钻杆，调整其垂直度小于1%，且钻杆中心与桩中心偏差不得超过5cm， 检查钻杆上部的排气阀们是否畅通，满足以上三项规定后方可进行钻进，开钻时要先慢速转动，钻至桩底标高时要减慢钻进速度。注意：如果感觉钻进困难，可能是钻头遇到岩石层，操作人员必须马上停止钻进并与值班技术员联系，共同商议解决。

（5）灌注及拔管

CFG 樁钻孔进入到持力层以下50cm 左右停止钻进，停钻1～2 分钟后缓慢提升钻杆0.2～0.3m，开始泵料。当钻杆上端的排气阀们溢浆时，表明压满钻杆，停止泵压。缓慢提升钻杆同时不停的压入混合料，提升速度要慢，控制在1.5～2m/分钟，直至施工完毕，施工完成后，桩顶盖土封顶进行养护。

（6）现场试验与记录

施工过程中要做好施工记录，同时成桩过程中要观察地面升降和桩顶上升情况，抽样做混合料试块，每台机械每台班做一组（三块），试块尺寸为15cm×15cm×15cm，标准养护并测定28 天抗压强度。

2、质量控制

（1）混凝土质量

检查产品质量证明文件。在水泥库抽样检验水泥强度、安定性、凝结时间，在料场抽样检验粗细骨料含泥量、筛分试验检验其颗粒级配。用搅拌机拌合水泥、粉煤灰、碎石混合料，其坍落度控制在16～20cm，粗骨料最大粒径不宜大于4cm。

（2）成桩要求

施工前进行试桩，确定施工工艺和参数，试桩数量应符合设计要求且不得少于2 根。施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。

（3）长螺旋钻施工注意事项

长螺旋钻孔，管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；灌注成桩施工拔管速度应按均匀速度控制， 拔管速度应控制在1.5～2m/min 左右， 如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。

3、检测技术

（1）低应变检测

a 检测CFG 桩的桩身质量、完整性应满足设计要求。检验数量为检验总桩数的10%。监理单位按检验桩数的20%见证检验。

b检测设备：PIT-V 基桩低应变试验检测仪、加速度传感器、传感器电缆、激振设备等。

（2）平板载荷试验

处理后的复合地基承载力、变形模量应满足设计要求；检验数量为总桩数的2‰，且每检验批不少于3 根。监理单位见证检验，勘察设计单位现场确认。

结束语

总之，在CFG 桩桩身施工过程中，严格控制混凝土质量，是保证复合加固效果的首要条件；成桩之后进行检验，合格之后再进行桩帽的施工。在桩帽施工过程中，由于是采用扩大桩帽为保证混凝土振捣密实，下部采用土膜。桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基，路基顶面的交通荷载及填土路基的自重应力通过褥垫层传递给桩、桩间土，并扩散至整个地基，提高了地基承载力，控制了地基变形。由于施工工艺简单，开展的工作面多，施工速度快，因此在高速及铁路等工程建设中广泛使用。

参考文献

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