浅析CFG桩在高速铁路软土地基处理中的应用

摘  要：基于稳定性需求，建筑物对地基承载力具有较高要求。当前，我国正在大力推进高速铁路事业发展，而软土地基处理往往是工程建设的一大难题。基于此，本文以某高速铁路工程实例为研究对象，提出了CFG桩软基加固方案，以期全面提升工程质量。

关键词：CFG桩;高速铁路;软土地基

中图分类号：U416.1    文献标识码：A         文章编号：2096-6903（2021）03-0000-00

0引言

在我国沿海和内陆地区，软土分布较广。由于地理条件的限制，很多高速铁路不得不修建于深厚软土地基之上。因此在上部荷载作用下，软土地基会出现较大工后沉降问题，这将会对动车组运行安全和稳定造成不利影响。大量研究表明，在列车荷载、轨道结构荷载及路基自重等因素影响下，路基沉降较为严重。因此，必须采取科学有效的加固措施，有效解决路基不均匀沉降等问题。CFG桩是桩体与桩间土通过褥垫层构成的一种复合地基，将其用于高速铁路软基处理，可有效提升地基承载力，控制工后沉降，因此，在高速铁路工程软基处理中CFG桩施工技术具有良好的应用效果。

1工程概况

某高速铁路土建工程路基段，全长378m。该路段为剥蚀低丘区，地势起伏较小，地层表面成分复杂，由于本路段周边有一条水渠，经地质勘查可知，地层岩性多为黏土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土，因此存在大量软土。当在软弱地基上修建工程项目时，极易影响路基承载力，产生工后沉降。为了确保工程施工质量，决定采用CFG桩在本段软土地基进行加固处理。

2 CFG桩加固处理机理

高速铁路施工当中，软土地基处理是十分常见的一种施工现象，想要提高施工质量，减少工后沉降，必须采取有针对性的加固方法，结合本工程实际情况，最终提出了CFG桩加固方法。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，其原理为以碎石为基础，按照设计配合比要求将一定量的石屑、粉煤灰等材料掺加到一起，并均匀搅拌，从而构成一个粘结强度较高的桩体。在碎石桩体当中，掺加了适量的水泥材料、粉煤灰材料，通过此类材料的掺加，进一步提升了混合料的和易性。此外，通過掺加石屑材料，还能改善级配，提高桩体胶结强度。除此之外，相比其他加固桩体，CFG桩采用了大量粉煤灰废料，可以大幅增强桩间土的承载能力，降低施工成本，且经济性良好。CFG桩的主要作用如下：

第一，桩体作用。CFG桩体属于具有一定强度的混合料，其具备刚性桩的一些特征， 全长桩体与周围土体具有良好的粘结性，同时摩擦阻力较强。在荷载作用下，相比地基土，CFG桩压缩性相对较小。因此，随地基的变形复合地基的附加应力将逐渐向桩体集中，并产生应力集中现象。相关研究显示，当桩径与间距之比超过0.25时，饱和砂土地基基本不会产生液化。

第二，排水固结作用。CFG桩体的排水性能较高，沿着桩体可以将地基内孔隙水排出，有助于加快土体固结速率，降低液化概率，提升土体抗液化能力。

第三，垫层作用。在CFG桩复合地基当中垫层是重要的组成部分，通过垫层作用可优化CFG桩复合地基的受力状态。通过褥垫层作用，可以实现桩、土共同承担荷载，调整桩、土竖向荷载分担比，降低基底应力集中情况。

3 CFG桩在高速铁路软土地基处理中的应用要点

结合具体工程案例，在充分了解CFG桩加固处理机理的基础上，要求进一步优化CFG桩软基处治施工工艺，提高施工技术水平，加大质量控制力度，以此有效提升高速铁路工程施工质量，推进我国铁路事业持续、健康发展。

3.1工艺性试桩

软土具有强度小、压缩性强等特点，当在软弱地基上修建工程项目时，极易影响路基承载力，产生工后沉降。根据施工要求，在本工程软基路段采用CFG桩加固方法，因此，在施工前，必须进行CFG桩工艺性试桩，试桩时，共采取3根，其中2根长度为6m，1根长度为4m，并设1.6m间距。设计桩体混凝土强度等级为C20。主要施工原材料为P.O42.5水泥、5 mm～31.5 mm碎石、粉煤灰、减水剂等。试桩后，可确定各项施工参数，保证CFG桩施工的可行性。

3.2施工工艺流程

第一，施工准备：按照施工设计要求，制定合理的施工流程，保证施工设备及人员配置合理及数量充足。同时，要做好测量放样工作，提前整平施工场地，确保运输车辆通行顺畅。

第二，钻机就位：进入施工现场后，钻机就位，钻杆垂直，钻头矛尖与桩位点对准，并固定钻机，对钻机液压脚进行适当调整，确保钻机水平。每根桩施工前，由专人负责检查桩位垂直度，确保符合规定要求后方可钻进施工。

第三，成孔施工：钻进施工中必须做好钻进速度控制工作，应按照“慢-快”的速度钻进，随时检测钻孔是否存在偏差。成孔时，保证钻进速度一致，不得产生螺旋孔。同时在钻杆上，成孔深度应有明确标注，避免误差过大。

第四，混凝土灌注：灌注施工前，完成上述作业后，需停止钻孔施工，并进行混凝土灌注，且保证灌注的持续性。混合料灌注应根据施工配合比，做好混凝土坍落度控制，避免堵管，保证灌注时混合料供给充足。同时，需详细检查拌和料的坍落度，当成孔深度达到设计要求时，需停止钻孔，并提升钻杆30cm，打开钻头滑瓣，随后即可开始灌注施工。灌注混凝土达到桩顶位置时，应多于桩顶设计标高，保证桩顶标高和桩顶混凝土质量满足设计规定。在整个灌注过程中，要随时做好泵压次数控制和记录工作。灌注后，还应做好桩身混凝土养护工作，时间不得少于24h，避免扰动。

第五，移机及清理。上一根桩施工结束后，应将钻机向下一个桩位移送。在下一根桩施工时，需复核桩位的准确性，避免出现移位等问题。灌注施工完成后，需及时将多余的混凝土清除。清土过程中，可采用“人工+机械”的方式，避免断桩影响施工质量。

3.3 CFG桩复合地基应用效果

为了确保搅拌桩质量， 成桩后7d，采用轻型动力触探N10检查桩的质量，并按设计要求取试件做无侧限抗压强度试验。

为了检验CFG桩施工质量，成桩7d后，可采取轻型动力触探N10对桩体的施工质量进行详细测定，从而选取试件按照设计要求进行无侧限抗压强度试验。试件CFG桩体钻进总深度为10.8m。检测结果显示，CFG复合地基芯样完整，未出现气孔、蜂窝麻面等情况。

同时，检测了不同桩位的抗压强度、弹性模量，具体情况如表1所示。

通过上述检测可知，在CFG桩复合地基芯样当中， 抗压强度平均值为26.3 Mpa，由此可见，其抗压强度可达到强度等级C20的设计要求。此外，还进行了整桩弹性模量检测，平均值为31.8 Gpa，根据相关规定要求，可取实测值的0.95倍，即31.8×0.95=30.2Gpa，相比规定要求25.5Gpa，30.2Gpa>25.5Gpa，可满足强度等级C20的规定要求。

4结语

综上所述，随着社会经济的快速发展，我国基础设施建设步伐加快，铁路事业取得了长足发展。在高速铁路建设规模持续扩大的同时，越来越多工程修建于软土地基之上，若处治不当，极易造成地基失稳、工后沉降等问题。基于此，本文结合具体案例，提出了CFG桩加固软基的处治办法。CFG桩作为一种高效、经济的软基加固技术，其应用，可有效提升地基承载力，控制工后沉降。因此，开展高速铁路软土地基CFG桩加固处理技术研究具有重要的价值与意义。

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收稿日期：2021-02-09

作者简介：张沛（1986—），男，陕西渭南人，本科，工程师，研究方向：铁道工程。

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