铁路路基CFG桩软基处理施工工艺.doc

浅谈铁路路基CFG桩软基处理陈晓波（中铁十八局一公司海口指挥部 ）【摘 要】 本文主要介绍厦深铁路XSGZQ-8标段DK385+003DK389+030段的CFG桩软基处理施工方法、施工工艺比较以及复合地基承载力的数据论证等内容，为今后类似工程施工提供一定的参考。【关键词】CFG桩 复合地基承载力 长螺旋钻管内泵压 CFG 桩（Cement Fly-ash Gravel pile）是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。 CFG桩是针对碎石桩承载特性的一些不足加以改进而发展起来的，刚性桩的性状明显，可以全桩长发挥侧阻，桩落在好的土层上时，具有明显的支承作用。就土性而言，CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。在我国南方广大地区，由于多雨潮湿，地基状况多为半软基、软基的情况，因此在南方的铁路建设过程中尤其适用CFG桩地基加固处理。1、工程概况厦深铁路第八标段DK385+003DK389+030段位于广东省海丰县鲘门镇西侧丘陵区，全长4027m，设计时速200Km/h。其中软土地基处理工程数量较大，除路堑地段几乎所有路基均处在软土路基内，主要加固措施有：CFG桩加固，约21万米；强夯，57016m2。其中CFG桩加固路堤共计1245m,分别为:DK385+120+700、DK385+700DK386+075、DK386+550+750、DK387+075+200。CFG桩桩径50cm，等边三角形布置，边长1.7m，单桩长度417m。主要技术指标要求桩体28天混和料强度不小于10Mpa，DK385+120+700段经CFG桩加固处理后的复合地基承载力不小于180Kpa，DK385+700DK386+075、DK386+550+750、DK387+075+200经CFG桩加固处理后的复合地基承载力不小于165Kpa。2、施工工艺流程及工艺比较单桩施工工艺流程：试桩施工放线桩机就位调平机身配合比试验钻孔至设计标高按比例抽取混合填料样品制作试块拌和混合填料泵压混合填料钻具提出孔口及清土移机至下一桩位清楚桩间土、凿桩头CFG桩基检测碎石垫层施工 CFG桩软基处理工艺流程图 图1-12.1 震动沉管CFG 桩施工工艺CFG桩施工前，应做好充足的施工准备，包括建筑物场地的工程地质勘察报告，CFG桩布桩图，具备“ 三通一平”条件；采取必要的施工技术措施，包括确定施工机具及配套设备，材料供应计划，试成孔应不少于两个，以复核地质资料以及设备工艺是否适宜。 （1）桩机进入现场，根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。（2）桩基就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。（3）启动马达，沉管至预定标高，停机。（4）停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。混合料按设计配比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得少于1 min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要放长。加水量按塌落度35 cm控制，成桩后浮浆厚度以不超过20 cm为宜。（5）启动马达，留振510s，开始拔管，拔管速率1.21.5 m/min，如遇淤泥质土，拔管速度还应放慢。拔管过程中不允许反插，应考虑保护桩长。 （6）沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或湿粘性土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。（7）施工过程中，抽样做混合料试块，一般一个台班做一组（3块），试块尺寸为15cm×15cm×15cm，28 d抗压强度并测定。2.2 长螺旋钻管内泵压CFG 桩施工工艺在进行CFG桩施工前，应做好充足的施工准备，包括原材料确定种类、品质，进行化验和做混合料配合比实验；施工场地的降水、水电等需满足CFG桩施工要求，并按设计图纸施放桩位。（1）钻机就位。CFG桩施工时，钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于 1%。（2）混合料搅拌。混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确。每盘料搅拌时间不应小于60s。混合料塌落度控制在 1620cm。（3）钻进成孔。钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。（4）灌注及拔管。CFG桩成孔达到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在23 m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。（5）移机。下一根桩就位施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。2.3 对比分析两种施工工艺对比分析 表1-1工艺内容振动沉管长螺旋钻工艺性质非排土桩排土桩对土层穿透能力不宜穿透粉土砂土层不宜穿透厚度较厚粒度很大的卵石层对桩间土的影响对松散土有挤密作用，对密实土有振松作用对桩间土扰动影响很小对相邻桩的影响对相邻桩有挤断的可能施工过程在粉土砂土层有可能出现窜孔对环境的影响有较大的振动和噪音无振动低噪音适用情况较空旷地区，地基土为松散的粉细砂或填土施工地点离居民区较近，场地周围有精密设备仪器车间和实验室以及对震动比较敏感的管线综上所述，厦深铁路XSGZQ-8标段DK385+003DK389+030段位于广东省海丰县鲘门镇西侧丘陵区，CFG桩施工区段附近有居民区，且线路下有引水管道通过。因此，经过对比后，优先选取对环境影响较小的长螺旋钻进行施工。3、布桩形式分析和复合地基承变形及沉降计算方法CFG桩复合地基变形可采用以下假设：复合地基应力分布可按照半无限空间弹性体计算；桩间土的变形有桩间土所受荷载引起；桩间下卧层的变形由复合地基总荷载引起。根据上面的假设，复合地基总变形S可表示为：S=S1+S2。式中S1为桩间土的变形，S2为桩间下卧层的变形。设复合地基荷载为ps，桩间土表面平均应力为s ,桩顶应力p，由应力平衡有：ps A=sAp+pAs，式中A、Ap、As分别为复合地基、桩、桩间土的面积。在比较界限点时，复合地基承载力与天然地基承载力和单桩承载力有如下关系：RC= (nQ+ASRS)/A其中RC为复合地基承载力（kPa），Q为单桩承载力(kN)，n 为桩数，A为基础面积（m2）， AS为桩间土面积（m2），RS 为天然地基承载力（kPa）。由上述计算式可以知道，在施工环境确定的情况下，桩间距、单桩承载力等确定的情况下可以求的复合地基承载力是否和设计要求相符。依据上式进行计算可知：厦深铁路第八标段DK385+003-DK389+030段，CFG桩软基处理（CFG桩桩径50cm，等边三角形布置，边长1.7m，单桩长度417m。主要技术指标要求桩体28天混和料强度不小于10Mpa，复合地基承载力不小于180Kpa，）是设计参数符合一致的。如下图（图1-2、图1-3）所示为两种常见布桩形式，厦深铁路布桩形式为图1-2所示。 图1-2 图1-34、施工质量检验4.1、水泥、粉煤灰、粗细骨料、土工格栅等原材料的进场检验，按照验标规定的批次进行。4.2、CFG桩混合料塌落度每台班抽样检验3次。桩间土检测:施工后可取土做室内土工试验，考查土的物理力学指标的变化。桩间土挤密：做现场静力触探和标准贯入试验，与地基处理前进行比较。4.3、CFG桩检测：成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一个台班做一组试块，标准养护，测定28d抗压强度。4.4、桩身的完整性：抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力检测桩身的完整性。4.5、单桩静载试验测定桩的承载力：不少于总数0.2%且不少于3根。4.6、复合地基承载力：复合地基承载力试验在施工结束28d后进行。 5、施工工艺质量控制要求5.1、施工中CFG桩施工的桩位、倾斜度的允许偏差、检验数量及检验方法见下表：CFG桩施工允许的偏差、检验数量及检验方法 表1-2序号检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法1桩位（纵横向）50mm按成桩总数的10%抽样检查。且每检验批不少于5根用经纬仪或钢尺测量2桩体垂直度1%用经纬仪或吊线测钻杆倾斜度3桩体有效直径不小于设计值开挖50100cm后。钢尺测量5.2、施工时保证起重机设备平稳，导向架与地面垂直，且垂直高度偏差不大于1%，桩位偏差不大于50mm。5.3、要严格把好材料质量关，各种材料必须经试验合格后方可施工，碎石级配必须满足试验配合要求。5.4、开挖表土，截桩不得造成桩顶设计标高以下的桩体断裂和扰动桩间土。5.5、清楚钻孔余土，应在CFG桩钻机移位后，在混凝土初凝前及时采用小型挖土机清楚余土。5.6、碎石垫层采用静压法施工，碎石垫层的厚度和密实度必须复合设计要求。5.7、CFG桩施工完毕后，按照设计要求进行基底沉降观测，从观测结果及综合分析桩间土测试结果可知，经处理后浅层复合地基承载力基本值不低于180kpa，路基沉降量小且稳定，比地基处理前的桩间土高。6、工程实际情况6.1 DK385+658.01+678.01段位于红源中桥路基过渡段位置，且处于河岸部位，地质情况差，大部分为淤泥状，经研究并经监理同意，决定对该处的CFG桩间距缩短进行施工，为下步工序的正常进行提供保障；6.2 厦深铁路XSGZQ-8标段DK385+003DK389+030段，18处涵洞位于该段，其中6处涵洞下部基础原设计为水下灌注桩，但是工程量较少且比较分散，从施工安排和经济上考虑均不合算。经变更设计后，涵洞下部基础变更为CFG桩处理。施工完成后，经过基础检测及长期的沉降观测，结果均满足规范设计要求。7、施工意义厦深铁路XSGZQ-8标段DK385+003DK389+030段的CFG桩施工完成过程中，业主监理多次现场检查、抽查，均给予了良好的考评，并且对我们的上部工程的施工质量表示放心。8、结束语近几年来，由于 CFG桩复合地基技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉等特点，目前已在多条铁路客运专线中设计采用，成为铁路领域应用最普遍的地基处理技术之一。8.1 由本工程证明应用CFG桩软基处理方案，质量易控制，造价相对较低，施工进度快，经济效益明显，有极大的发展潜力。8.2 CFG桩软基处理是一种效果明显的处理方法。用CFG桩加固后的复合路基抗变形能力增强，路基沉降稳定。8.3 CFG桩地基加固处理在结构物的建设中也是适用的，并且可以满足设计要求。参考文献1 JGJ94-94 建筑桩基技术规范S。2 客运专用线铁路路基工程施工技术指南TZ2122005。3 公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ 017-9696S。4 CFG桩复合地基变形计算分析（张东刚 “建筑科学”1993年第四期）5 CFG桩复合地基沉降计算方法的分析（李凭雨 吴文经 陶连金 “山西建筑”2007年第10期）陈晓波于2007年石家庄铁道学院交通工程系本科毕业，现就职中铁十八局集团第一工程有限公司海口市政工程指挥部做工程科长。通讯地址： 海南省海口市奥林匹克花园联系电话：邮政编码：