论文部分内容阅读
一、前言
CFG桩是客运专线铁路采用的主要软土地基处理方法之一，是英文Cement Fly-ash Gravel的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由石屑、粉煤灰、碎石、砂掺水泥加水拌和，使用各种成桩机械制作成的具有一定强度的可变强度桩。一般调整水泥掺量及配合比，使桩体强度等级在C5～C20之间变化。CFG桩和桩间土、海垫层一起形成复合地基，CFG复合地基在软土中应力比n大约可达到100，桩承担的负载一般占总负载的40%～70%。而且CFG桩控制沉降的效果明显，所以广泛应用于铁路地基施工。总之，CFG桩承载力强，沉降控制效果不错的软土地基处理方法。
二、工程概况
京沪高铁DK531+971.43～DK534 +437，所处地区主要为粉质粘土、粘土及中砂地基路基，地基加固方法选用CFG桩复合地基。设计CFG桩共129.092万米，桩长15～30米，桩径0.5米，桩体强度C20，采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩法。
三、CFG桩施工工艺
工艺流程：施工准备、测量放样→桩机就位（控制垂直度）→试桩→修正工艺参数，调整配比→钻机就位→钻孔至设计深度→停钻→检查孔深和质量→泵送CFG桩混合料→灌注满后，按照规定速度边泵送边提升钻杆→压桩→成桩检查→终孔→移位施工下一根桩→桩顶封囤保护→挖槽→剔除桩头、整平桩顶
四、CFG桩的质量控制技术
1.材料严把关，保证水泥、碎石、啥等材料复合规范，并且按照规定作好进场检验，出具相关报告。2.严格按照施工布置图施工，不可以少打漏打。3.施工前，应该按照设计要求进行配合比试验。施工过程中按照配合比设置CFG桩混合料。如果配合比不合适，将会影响桩体强度。4.成桩工艺试验。施工前选取有代表性的地点进行工艺试验，试桩最少2根，用来确定最合适的坍落度、拔管的速度及恰当的机械组合等参数，为以后施工做准备。5.注意施工顺序。当混凝土未全部凝结时连续捶打，有可能会造成相临的桩直径缩小或者挤扁，对孔的影响比较大。而且，以前的案例中有发生灌注时，地步流塑层被破坏，反而影响到相临桩。所以一定要选择合理的施工顺序。6.控制拔管速度。在施工工序到达钻孔至设计深度后，需要把握好拔钻杆的时间，掌握泵送混合料的量与拔管速度保持匹配。限制拔管速率，否则太慢，桩顶浮浆偏多，太快则桩径缩小甚至导致断桩。7、桩长是质量控制的核心问题。因此为了保证CFG桩到达了规定持力层，必须明确桩长控制指标，首先要求桩底穿透软弱土至硬底。其次施工时，施工桩长应大于设计桩长，确实到达硬层。8.打桩顺序要正确。为了保障相邻CFG桩的桩身质量，施工中根据地质条件，必要时采取隔排、隔桩的跳打方式施工。9.保护成品桩。为了保证桩头质量，防止浮浆影响，成桩的时候应该在地表上面预留0.5米桩长。10.夯实桩间土。CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和褥垫层构成，所以夯实桩间土是十分重要的。桩间土夯实方法采用震动夯，夯实结束检测压实系数，这个值应该不小于0.9.11.严格掌握褥垫层技术。褥垫层技术是CFG桩复合地基的核心技术，地基的大部分特性都与褥垫层相关。为了保证褥垫层施工质量，首先确定好褥垫层的材料配合比，认真选取原材料，把握好褥垫层铺设厚度，铺设双向土工格栅并进行质量抽查，根据工艺试验确定碾压工艺，多多对褥垫层检测验收。12.选择合适的截桩处理方法。在不损伤设计桩顶标高一下部分的桩体时，保证桩头表面平整，不凸头，先使用手提切割机清凿，最后留大约0.1米高人工用簪子弄平整。水平方向清除桩头时，控制水平力，预防断桩。桩头部分的浮浆或者松散砼清理干净至密实部分。
五、常见问题成因及处理方法
1、导管堵塞问题
CFG桩施工时，堵管是最常见、最主要的问题之一。会影响施工效率，造成材料浪费，增加劳动强度。更甚者，故障解决不畅，会使搅拌好的CFG桩混合料结硬或者失水，再一次增加堵管机率，给施工带来不便。堵管原因：混合料配合比设置不合理，搅拌质量不过关，坍落度控制不恰当，造成堵管；另一方面施工操作不当，注满混合料之后不及时提钻，导致堵管；设备的弯头曲率半径不合理，弯头钻杆垂直连接，导致混合料输送受限，引起管路堵塞。
2、偏桩问题
通常会有桩平移和垂直度偏差两种。一般由于场地原因，桩机没有仔细对位，使得钻杆跑偏等原因造成。控制办法是：首先施工前地下障碍清除完毕，场地夯实平整，防止钻机偏斜；其次桩位放设到位，设有标志，并且控制误差；最后开钻前和钻孔过程中，要注意检查桩机的垂直度和水平度。
3、断桩问题
这个是施工中会遇到的问题，发生的原因可能是：1）提钻太快，导致泵送混合料无法与提钻速度匹配，空气未全部释放；2）混合料搅拌不到位，和易性不好，导致蜂窝麻面桩出现；3）施工的时候挖基坑和平整土方时，被机械设备碰断。控制措施是：浅部断桩，单独处理断桩，清除断桩部分，然后按照设计要求，使用和桩身相同的混合料补桩；如果是机械施工导致断桩，应该与设计、监理单位制定桩的恢复方案；CFG桩施工，一定要注意浅部施工质量，开挖基坑的时候，桩顶标高1米以上部位，采用人工挖坑方法，保证桩身质量。
4、桩身混凝土收缩问题
这是工程中的一般现象，可以通过添加外加剂和超灌方式解决。桩顶超灌超过0.5米，禁止混入孔口位置的土；保证充盈系数不小于1；选择减水剂，减水效果好。
5.窜孔问题
在饱和粉土以及细砂层施工成桩时可能会发生窜孔，可能是以下原因造成：加固土层中有饱和粉土、粉细砂；竖直方向上，相临桩有连通的裂纹、空洞，形成“连通器”；还有就是垂直度偏差超标并且桩长大于10米。控制措施：采用隔桩隔排跳打方法；根据实际工程情况，使用大桩距方案，避免剪切扰动；钻进速度适当调整，使之合理；在窜孔范围，减少打桩推进拍书，降低对已打桩能量扰动。
结语
客运专线铁路软土地基采用CFG桩复合地基加固，通过京沪高铁CFG桩的施工，积累施工经验，掌握长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩法的施工技术和质量控制方法，熟悉常见问题及有效预防处理方法，确保CFG桩复合地基的施工质量。
（作者单位：乌鲁木齐铁路局库尔勒工务段线路技术科）
CFG桩是客运专线铁路采用的主要软土地基处理方法之一，是英文Cement Fly-ash Gravel的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由石屑、粉煤灰、碎石、砂掺水泥加水拌和，使用各种成桩机械制作成的具有一定强度的可变强度桩。一般调整水泥掺量及配合比，使桩体强度等级在C5～C20之间变化。CFG桩和桩间土、海垫层一起形成复合地基，CFG复合地基在软土中应力比n大约可达到100，桩承担的负载一般占总负载的40%～70%。而且CFG桩控制沉降的效果明显，所以广泛应用于铁路地基施工。总之，CFG桩承载力强，沉降控制效果不错的软土地基处理方法。
二、工程概况
京沪高铁DK531+971.43～DK534 +437，所处地区主要为粉质粘土、粘土及中砂地基路基，地基加固方法选用CFG桩复合地基。设计CFG桩共129.092万米，桩长15～30米，桩径0.5米，桩体强度C20，采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩法。
三、CFG桩施工工艺
工艺流程：施工准备、测量放样→桩机就位（控制垂直度）→试桩→修正工艺参数，调整配比→钻机就位→钻孔至设计深度→停钻→检查孔深和质量→泵送CFG桩混合料→灌注满后，按照规定速度边泵送边提升钻杆→压桩→成桩检查→终孔→移位施工下一根桩→桩顶封囤保护→挖槽→剔除桩头、整平桩顶
四、CFG桩的质量控制技术
1.材料严把关，保证水泥、碎石、啥等材料复合规范，并且按照规定作好进场检验，出具相关报告。2.严格按照施工布置图施工，不可以少打漏打。3.施工前，应该按照设计要求进行配合比试验。施工过程中按照配合比设置CFG桩混合料。如果配合比不合适，将会影响桩体强度。4.成桩工艺试验。施工前选取有代表性的地点进行工艺试验，试桩最少2根，用来确定最合适的坍落度、拔管的速度及恰当的机械组合等参数，为以后施工做准备。5.注意施工顺序。当混凝土未全部凝结时连续捶打，有可能会造成相临的桩直径缩小或者挤扁，对孔的影响比较大。而且，以前的案例中有发生灌注时，地步流塑层被破坏，反而影响到相临桩。所以一定要选择合理的施工顺序。6.控制拔管速度。在施工工序到达钻孔至设计深度后，需要把握好拔钻杆的时间，掌握泵送混合料的量与拔管速度保持匹配。限制拔管速率，否则太慢，桩顶浮浆偏多，太快则桩径缩小甚至导致断桩。7、桩长是质量控制的核心问题。因此为了保证CFG桩到达了规定持力层，必须明确桩长控制指标，首先要求桩底穿透软弱土至硬底。其次施工时，施工桩长应大于设计桩长，确实到达硬层。8.打桩顺序要正确。为了保障相邻CFG桩的桩身质量，施工中根据地质条件，必要时采取隔排、隔桩的跳打方式施工。9.保护成品桩。为了保证桩头质量，防止浮浆影响，成桩的时候应该在地表上面预留0.5米桩长。10.夯实桩间土。CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和褥垫层构成，所以夯实桩间土是十分重要的。桩间土夯实方法采用震动夯，夯实结束检测压实系数，这个值应该不小于0.9.11.严格掌握褥垫层技术。褥垫层技术是CFG桩复合地基的核心技术，地基的大部分特性都与褥垫层相关。为了保证褥垫层施工质量，首先确定好褥垫层的材料配合比，认真选取原材料，把握好褥垫层铺设厚度，铺设双向土工格栅并进行质量抽查，根据工艺试验确定碾压工艺，多多对褥垫层检测验收。12.选择合适的截桩处理方法。在不损伤设计桩顶标高一下部分的桩体时，保证桩头表面平整，不凸头，先使用手提切割机清凿，最后留大约0.1米高人工用簪子弄平整。水平方向清除桩头时，控制水平力，预防断桩。桩头部分的浮浆或者松散砼清理干净至密实部分。
五、常见问题成因及处理方法
1、导管堵塞问题
CFG桩施工时，堵管是最常见、最主要的问题之一。会影响施工效率，造成材料浪费，增加劳动强度。更甚者，故障解决不畅，会使搅拌好的CFG桩混合料结硬或者失水，再一次增加堵管机率，给施工带来不便。堵管原因：混合料配合比设置不合理，搅拌质量不过关，坍落度控制不恰当，造成堵管；另一方面施工操作不当，注满混合料之后不及时提钻，导致堵管；设备的弯头曲率半径不合理，弯头钻杆垂直连接，导致混合料输送受限，引起管路堵塞。
2、偏桩问题
通常会有桩平移和垂直度偏差两种。一般由于场地原因，桩机没有仔细对位，使得钻杆跑偏等原因造成。控制办法是：首先施工前地下障碍清除完毕，场地夯实平整，防止钻机偏斜；其次桩位放设到位，设有标志，并且控制误差；最后开钻前和钻孔过程中，要注意检查桩机的垂直度和水平度。
3、断桩问题
这个是施工中会遇到的问题，发生的原因可能是：1）提钻太快，导致泵送混合料无法与提钻速度匹配，空气未全部释放；2）混合料搅拌不到位，和易性不好，导致蜂窝麻面桩出现；3）施工的时候挖基坑和平整土方时，被机械设备碰断。控制措施是：浅部断桩，单独处理断桩，清除断桩部分，然后按照设计要求，使用和桩身相同的混合料补桩；如果是机械施工导致断桩，应该与设计、监理单位制定桩的恢复方案；CFG桩施工，一定要注意浅部施工质量，开挖基坑的时候，桩顶标高1米以上部位，采用人工挖坑方法，保证桩身质量。
4、桩身混凝土收缩问题
这是工程中的一般现象，可以通过添加外加剂和超灌方式解决。桩顶超灌超过0.5米，禁止混入孔口位置的土；保证充盈系数不小于1；选择减水剂，减水效果好。
5.窜孔问题
在饱和粉土以及细砂层施工成桩时可能会发生窜孔，可能是以下原因造成：加固土层中有饱和粉土、粉细砂；竖直方向上，相临桩有连通的裂纹、空洞，形成“连通器”；还有就是垂直度偏差超标并且桩长大于10米。控制措施：采用隔桩隔排跳打方法；根据实际工程情况，使用大桩距方案，避免剪切扰动；钻进速度适当调整，使之合理；在窜孔范围，减少打桩推进拍书，降低对已打桩能量扰动。
结语
客运专线铁路软土地基采用CFG桩复合地基加固，通过京沪高铁CFG桩的施工，积累施工经验，掌握长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩法的施工技术和质量控制方法，熟悉常见问题及有效预防处理方法，确保CFG桩复合地基的施工质量。
（作者单位：乌鲁木齐铁路局库尔勒工务段线路技术科）