哈佳客运专线长螺旋CFG桩施工技术

孙 源

（中铁二十二局第一工程有限公司，黑龙江哈尔滨 150000）

1 工程概况

哈佳客运专线HJZQSG-2标段宾西东至宾县路基段施工起点里程DK43+008，终点里程DK62+820，全长19.8 km，线路在哈同高速公路两侧，设计行车速度200 km/h。CFG桩基础是路基施工的主要形式，桩径为φ0.5 m，混凝土等级设置C20，合计达到23.5 万m2。

线路主要位于平原地区，常见地质灾害包括松软地基、雪灾、季节性冻害以及水源地等。处理客运专线地基使用的方法较多，常见的有CFG桩、冲击碾压、灰土挤密桩等。处理该路段软弱地基时，使用的主要加固措施为CFG桩，哈佳客运专线路基的施工质量受CFG桩施工质量和施工技术的影响非常明显。

2 CFG桩加固原理

CFG桩属于高黏结强度桩，主要由砂、石屑、碎石、粉煤灰和水泥加水搅拌而成，与桩间土共同构成复合地基。使用筏板将CFG桩复合地基与路基连接在一起，桩端坐落于坚硬土层或位于一般土层中，均能与桩间土保持互相作用状态。桩体强度大于桩间土强度，受荷载的作用，桩间土表面应力小于桩顶应力。桩基将自身承受的荷载转移至土层深处，使桩间土承担的荷载逐渐减小，受外荷载的影响，桩身不会出现鼓胀情况。

《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）是我国唯一正式颁布的关于CFG桩复合地基处理的规范，在开展初步设计工作时，依据以下公式完成CFG桩复合地基承载力特征值的计算：

式中：fspk——复合地基承载力；m——面积置换率；Ra——单桩竖向承载力特征值；Ap——桩的截面积；β——桩间土承载力特征值；fsk——处理后桩间土承载力特征值。

3 选择施工技术与施工流程

3.1 选择CFG桩施工技术

CFG桩施工法主要包括两种形式，分别为振动沉管法和螺旋钻孔泵压法。使用振动沉管法施工时，借助大功率振动器的击振作用，使桩管下沉到指定位置。桩靴和活瓣桩是桩管下端的主要形式，将填料注入管内，振动密实桩体，使其构成一个密实的桩体。振动施工会给桩体四周的土体造成一定影响，使相邻桩体出现折断或位移情况。使用长螺旋钻进施工技术时，长螺旋钻杆的长度应大于设计桩长，旋转钻进施工的过程中，四周的土体被及时旋出，在提拔钻杆或反转退出钻杆时，钻杆中的空管借助泵压的作用，使混合料实现成桩施工。该施工技术具有施工进度快、施工效率较高、新打桩施工给四周造成的影响较小以及成孔制桩不会出现振动情况等优势。综合分析哈佳客运专线施工区域的具体情况，决定使用长螺旋钻孔泵压法。

3.2 长螺旋钻孔泵压灌注桩施工流程

长螺旋钻孔泵压灌注CFG桩施工流程如图1所示。

图1 长螺旋钻孔泵压灌注CFG桩施工流程

4 施工流程控制要点

4.1 施工准备

在工程项目建设施工前，将场地中的垃圾、种植土等杂物清理干净。人工与机械设备配合分段完成场地清理任务，平整后的原地面比设计桩顶高程高出50 cm，碾压结实。将地表做成横坡形式，方便排出积水，在两侧挖掘出临时排水沟，保证施工场地干净、无积水。在绘制桩位布置图和编号时，以设计要求为基础，高效完成现场测量放样工作，确定各桩的中心平面位置，将竹片桩和木桩打入桩位中心处，使用白灰做好标记。

4.2 施工配合比

使用P.O42.5级普通硅酸盐水泥制作哈佳客运专线的CFG桩，以桩体强度为基础，结合不同料源和材料的具体情况，交叉完成配合比的试验工作。生产混合料时，必须达到配合比要求。在拌和混合料时，以配合比的标准为基础，试验人员应不定期检查混合料的配比情况。

4.3 长螺旋钻孔泵压灌注CFG桩施工

（1）钻机就位后，确保其稳固、平整，防止施工过程中出现移动或倾斜情况。将垂球挂在钻架上，检测钻杆垂直度是否满足设计标准，检查塔身导杆时，使用钻机塔身四周的垂直标杆完成检验工作，确保桩位中心与钻杆保持垂直的状态。将控制深度的标尺刻画在桩架上，准确掌控钻进深度，为后续的施工提供便利。

（2）在搅拌混合料的过程中，严格按照配料比例添加配料，精准计量，拌和时间保持在1 min以上，将混凝土提前放置在泵料斗中，快速泵送至指定位置。

（3）在钻孔施工前，认真核查长螺旋钻机的刻度和标尺，消除误差。在钻机就位前，再次核对导向架垂直度，使桩身始终保持垂直状态。在钻孔施工以前，使用泵送水泥砂浆的方式对芯管顶部气眼的通畅情况进行检查，确保混凝土输送软管的接头保持良好状态，防止出现扭曲或弯折情况。以钻机塔身进尺标记为依据，成孔达到设计高程后，立即停止施工。

（4）仔细检查钻孔的垂直度和深度，详细填写隐蔽记录，签字确认。

（5）钻孔施工达到设计高程后，停止钻进施工。混合料的坍落度满足设计标准后，进行混合料的泵送施工，每根桩的投料量应比设计灌注量略高一些。钻杆的芯管中充满混合料后拔管，坚决不允许先提管，后泵送混合料，提拔速度不可以超出试桩时确定的参数范围。在拔管时，应连续、匀速拔出。

（6）地基的处理效果受CFG桩间距、布置形式和数量的直接影响。在钻机移位的过程中，以四周桩基和轴线的位置为依据，认真核查桩位的相关信息，使桩位与设计的标准相一致，防止支撑钻机时，支撑脚挤压桩位给原标定桩位造成影响。

（7）桩体施工结束后，在初凝前使用小型挖掘机将打桩产生的弃土全部清理干净，小型运输车将这些弃土运送至指定位置存放。清理弃土时，不能给桩顶高程以下的桩身造成任何损伤。

（8）在桩身施工过程中，其最终高度比设计高度略高一些，使用湿性黏土保护桩顶。在挖槽施工时，桩体的强度应满足设计要求，挖槽施工不能给桩头造成任何不良影响。不能使用重物或重锤对桩体进行敲击，科学安排施工工序，防止后续桩基施工给已经施工结束的桩身造成损坏。

（9）在桩顶高程以上预留保护土层，厚度约为40 cm，将桩间地基的扰动控制在最小范围内。将碎石垫层铺设在钻机下面，防止下雨时地基受侵蚀。

（10）CFG桩施工完成两周后，放置好桩顶高程控制线，使用小型挖掘机将桩间土清理干净，挖掘机挖斗的宽度应比桩间净距离略小一些。挖掘机施工时使用的主要施工方法为倒退挖掘施工法，确保挖掘机一直在弃土上完成相关施工任务，挖掘机施工过程中不能给桩身造成任何损伤。在清理基地虚土时，使用人工清理的方式处理场地内的杂物，场地内不能出现积水。

（11）将桩间弃土全部清理干净后，将桩顶高出设计标准的桩头去除掉，去除多余桩头时，先将桩顶高程测量准确，标记高程水平位置，使用电锯切割法或钢钎打锤法将多余的桩头清理干净。使用钢钎打锤法施工时，在同一水平面的同一角度上放置两个或四个钢钎，呈对称布置形式，使用大锤同时敲击钢钎去除多余桩头。使用电锯切割法施工时，使用的机械设备为截桩机，沿着高程线上2 cm位置使用切割机切割出约10 cm的缝隙，CFG桩顺着切割线位置出现预裂面，将钢钎放入切割缝中，敲击钢钎慢慢地去除多余桩头。钢钎打锤法易出现桩头破损情况。该工程项目施工前，建设单位深刻分析了钢钎打锤法的缺点，使用电锯切割法切除多余的桩头。在截桩施工的过程中，不能使用蛮力截断桩头，防止给桩身造成意外的伤害。

5 施工质量管理

5.1 CFG桩工艺性试验

在施工前，做好成桩工艺性试验检测工作，准确获取使各项施工参数。复合地基承载力和单桩竖向承载力检测全部达到合格标准时，开始编制试验桩成果报告单，监理单位审核通过后，开始大面积施工。

5.2 质量检测

在CFG桩施工的过程中，事先开展为期四周的试件检验工作。成桩后，及时开展复合地基承载力和单桩承载力试验，确保变形模量和承载力满足设计的标准。

（1）以《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB 10751—2018）为标准开展相关检验工作。

（2）在桩身检测的过程中，Ⅲ类和Ⅳ类CFG桩被认定为不合格。

（3）逐一检测桩基施工机组的第一批CFG桩和特殊部位CFG桩；认真检测施工单位第一批桩基中的前80根CFG桩的质量；涵洞位置的CFG桩也应全部检测。

5.3 分析工程效果

管理哈佳客运全线CFG桩施工技术的过程中，采取切实可行的措施严格管理施工质量，使CFG桩施工技术逐渐步向正轨，对排水不畅、桩顶高不一致、缩颈、桩头破损以及桩间距不达标等问题进行高效管理，显著提升整个工程的施工质量。全标段进行抽样检测，发现抽检部位的桩长、间距和CFG桩数量全部达到设计标准，桩身完整性检测的合格率达到97%。

6 结语

在哈佳客运专线施工过程中，使用的主要施工技术为长螺旋泵压方法，筏板与CFG桩相结合的复合地基具有较强的优势，其施工技术较简便、地基沉降变形非常小、合格率较高。本文详细分析CFG桩关键性施工技术后，深刻总结长螺旋成孔泵送混合料施工CFG桩质量管理的重点内容和核心施工技术，CFG桩施工技术可以使客运专线的软弱地基达到零沉降标准，在处理软弱地基时具有较强的优势，值得大范围推广。