复杂地质条件下ＣＦＧ桩施工技术 阳 慧 （中铁十八局集团公司 天津） 摘要ＣＦＧ桩在高速铁路和公路等工程的地基处理中有着广泛应用，ＣＦＧ桩的施工技术问题以及承载特性问题也是业界关注的 问题。以京广高铁武（汉）广（州）段地质复杂条件下的ＣＦＧ桩地基处理施工技术为研究对象，分析ＣＦＧ桩施工过程中的常见问题并提 出相应解决措施。 关键词京广高铁ＣＦＧ桩地基处理 Ｂ 中图分类号一Ｕ６５５．５４ 文献标识码、前言 陈耻 删瞄 正删＿ 二１＝Ｉ二二二二二二二二一 中铁十八局集团公司承建的京广高铁武（汉）广（州）段先建 段Ｉ标线路全长３７．４７ ｋｍ，位于武昌至江夏地段，该段岩溶发 育，软土地基较多，地质特征及其复杂，分析研究软基处理，保证 基底沉降要求，是施工控制的重难点。 当路堤基底存在压缩性较大的地基土，通过对地基沉降估 土层 Ｅ 龃Ｍ ￡ 匪 ＼ ＼ 褥垫层 桩帽 、ＣＦＧ桩 算分析，当工后沉降不满足设计要求时，应采用挖除换填、强夯、 堆载预压、深层搅拌桩桩网复合地基、水泥粉煤灰碎石桩 （Ｃｅｍｅｎｔ Ｆｌｙ—ａｓｈ Ｇｒａｖｅｌ，ＣＦＧ）及螺纹桩桩网复合地基或其他 地基处理措施进行地基加固。武广客运专线江夏段软层地基主 要采用ＣＦＧ桩和预应力管桩加固，本文重点介绍ＣＦＧ桩施工。 二、ＣＦＧ桩施工特点 水泥粉煤灰碎石桩简称ＣＦＧ桩，是由砂、碎石、水泥、粉煤 图１ ＣＦＧ桩复合地基示意图 证和提高了施工质量，而且扩大了应用范围，提高工效。ＣＦＧ桩 可用振动沉管灌注，也可用长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工。 对淤泥质土层等无坚硬土层和密实砂层的地质条件，并且对远 离城区振动噪声不严格的地方，优先选用振动沉管灌注，施 灰、外加剂、水按照一定比例配制而成的低标号混凝土，强度一 般为５～１５ ＭＰａ，关键控制施工工序序为桩机成孔和混凝土浇 筑两个过程。 工效率高，造价相对较低。对部分存在的夹有硬土层地质条件的 地区，灵敏度和密实度较高的土，振动会造成土的结构强度破 坏，密实度减小，引起承载力下降。故不能简单使用振动沉管机。 此时宜采用螺旋钻预引孔，然后再用振动沉管机制桩。 四、ＣＦＧ桩地基工艺流程及操作要点 １．施工工艺 ＣＦＧ桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起 来的一种地基处理技术。亦即在碎石桩中添加以水泥为主的胶 结材料，添加粉煤灰式为增加混合料的和易性并有低标号水泥 的作用，同时添加适量中粗砂以改善级配。由于ＣＦＧ桩改善了 京广高铁武广段软土、松软土地基处理采用ＣＦＧ桩桩网复 合地基加固处理。由于采用振动沉拔桩机振动沉管对硬塑土类 不合适，因此采用长螺旋杆钻机成孔，管内泵压混合料灌注。施 工工艺流程见“长螺旋钻ＣＦＧ桩桩网复合地基施工流程框图”。 长螺旋钻ＣＦＧ桩桩网复合地基施工流程框图见图２。 碎石桩的刚性，使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用，同时也 能很好地发挥其端阻作用。 京广高铁武广段设计ＣＦＧ桩必须穿透软弱土至硬底，对于 第四系地层一般应嵌入砂类土层或硬塑黏性土深度≥２ ｍ，对 于下伏基岩地段应嵌入全风化层≥１ ｍ，桩径 ０．５ ｍ，桩间距１．４—１．７ ｍ，桩长６～１８ ｍ。桩顶设Ｃ１５ 砼桩帽，顶面设置０．５ ｍ厚碎石垫层，并铺设一层 钻 强度≥１ １０ ｋＮ／ｍ双向经编土工格栅。这样使桩体、 场 桩帽、桩间土、褥垫层一起共同受力，构成柔性桩复 核地基，结构分层如图１所示。 三、适用范围 ＣＦＧ桩在铁路领域主要适用于路基、涵洞的地 整 量 机 至 平 测 钻 孔 萋 清 放 就 设 高 混 弃 地 线 位 计 标 翕 土 基加固，房屋建筑中也被普遍使用，只是随着施工 工艺不断改进，机械性能明显提高，不仅有效地保 图２ ＣＦＧ桩桩网复合地基施工流程框图 设置管理与维皤２０１５№４ ｌ圃 （１）施工准备。将搅拌桩所处原地面初步整平，钻机沿路基 方向对准一排桩中心摆放，施 Ｉ：时从路基一侧往另一侧逐根施 ＿ｌ ，并注意有斜坡地段应自下而上施工。钻机就位后，将钻机电 源接通并调试，检查钻机是否运转正常。 （２）钻机就位。钻机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，确 保ＣＦＧ桩垂直度偏差不大于要求的１％。采用在钻架上挂垂球 的方法，在钻架上用刻出明显的对照位置，对点后对桩位和垂直 度进行检查，保证在误差容许范围之内后方可以开钻，并对阀门 进行检查，以防钻进后阀门大不开的情况出现。 应优先选用。 （２）混合料灌注时钻杆拔管速度和输送泵的泵送量要严密 配合，钻杆静止提拔，并保证连续拔管，施工中严禁出现超速提 拔及先提拔后泵料或停拔待料。灌注过程中，芯管插入混合料的 最小深度宜按２５ ｃｍ控制。 （３）确保桩长达到设计要求。设计要求ＣＦＧ桩必须穿透软弱 土层至硬底，对于第四系地层一般嵌入砂类土或硬塑黏土／＞２ ｍ， 对于下伏基岩段应嵌入全风化层≥１ １３３。 （４）混合料的各种材料技术指标必须满足规范要求，其抗压 （３）混合料搅拌。混合料搅拌按配合比进行配料。每盘料搅拌 时间控制在１２０ Ｓ左右，塌落度控制在１６０～１８０ ｍｍ。具体搅拌 强度必须满足设计要求。 ３．工程材料和使用设备要求 时间由搅拌站集中控制室进行控制，并在电脑中有详细的记录。 （４）钻进成孔。钻机开钻时，关闭阀门，一人扶住阀门不让筏 门打开，钻机慢慢下落，直到钻头接触地面筏门不在打开后，人 放手离开，启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻机的偏差并及 时纠正。发现钻杆摇晃或者难钻进时，放慢钻进速度，防止桩孔 偏斜、位移及钻机钻具损坏。根据钻塔上的进尺标记，钻机下钻 到设计标高时，停钻。如果两根桩施１＝连接不上，钻机停止时间 较长时，在第二根对点前，应检查输送管道是否畅通，一般采用 试泵检查。 加强地质复核，加密设计地质勘测断面，大面积施上前，对 区域进行划分，每２５ ｍ做一个地质复核孔，小面积则只需要两 端复核。作好记录，并绘制出详细的地质纵断面图和设计地质勘 测进行对比分析，作为施工参考。或者对一定区域的首根桩进行 地质复核，为在该区域施工提供可靠的数据参考。 钻进时，记录每米电流变化并记下电流突变位置的电流值， 作为地质符合和该区域的施工数据依据。 （５）浇注及拔管。钻机下钻到设计标高，且符合进入硬土层 ２ １１３以下的要求后停钻，用通信工具或者事先安排好的提示音 控制开始泵送混合料，等到钻杆芯管充满混合料后开始拔管，阀 门将会自动打开。提管速度控制在２ ｍ／ｍｉｎ左右。根据钻塔上钻 进尺控制桩顶标高，高出设计桩顶标高５０ ｃｍ后，停止泵送，桩 顶盖土保护成桩。每根桩的投料量应不少于设计量。 （６）移机。上一根桩施ｌＴ完毕，钻头进行检查和保护，移位进 行下根桩是施工。 （７）现场试验。对于每盘混合料，试验人员都要进行坍落度 的检测，合格后方可以进行混合料的投料，并抽样做混合料试 块，每台班做１组试块，测定２８ ｄ抗压强度。 （８）施：［工效。对于不同的长螺旋钻机有不同的工效，施工 过程中对施工速度进行统计，列出每台钻机的施工功效，并合理 的调配钻机，以达到缩短：Ｌ期和避免机械浪费的目的。 结合ＣＦＧ桩结构布局特点及现场地质条件，本工程采取从 中心向外推进施工或从一边向另一边推进施工（正方形网格状 布桩方式），根据具体情况，更进一步为了尽可能减小桩间土的 扰动，控制施工工艺，发现特殊情况，做出具体的改变，必要时采 用间隔跳打的施工方式。 ２．施：【操作要点 （１）选用技术先进、性能稳定的施工设备。针对武汉工程的 地质条件，长螺旋钻机具有工效高、成孔质量容易控制等优点， 囝 设备管理与维信２０１５№４ ＣＦＧ桩选用的水泥、粉煤灰、碎石、砂、外加剂、水等原材料 应符合设计要求，并按相关规定进行检验。水泥宜采用３２．５强 度等级普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用ＡＩ 和ＳｉＯ：含量较高、烧 失量较低、较细的Ⅱ级粉煤灰；碎石粒径采用５～３１．５ ｍｉｌｌ，河砂 细度模数为２．６～３。采用长螺旋钻管内泵压混合料坍落度为１６～ ２０ ｃｍ。 长螺旋钻管内泵压混凝土灌注施工机械需要长螺旋钻机钻 孔，钻机按照行走方式分为步履式和滚轴式两种。高度根据ＣＦＧ 桩长度而定，通常ＣＦＧ桩长为２４ ＩＴＩ以内，钻杆按照每节６ Ｉｎ长 用螺栓连接，钻杆必须一次性连接够长度。混凝土通过搅拌站集 中拌和，混凝土罐车运送到工地，通过输送泵泵送至与钻机连接 的中空钻杆内。考虑混凝土的自密性特点，ＣＦＧ桩灌注过程不 用机械振捣。 采用ＫＬＢ一７５型步履式长螺旋钻机３台；３ＯＱＺ一６０型混凝上 输送泵３台；３１５ＫＦＡ变压器１台；强制式搅拌机１台；装载机１ 台；电、气焊设备１套；水准仪、全站仪ｌ套及其他配套设备。 ４．质量控制 ＣＦＧ桩施工中，每台班均须制作检查试件，进行２８ ｄ强度 检验。武广客运专线要求混凝土２８ ｄ龄期标准立方体试件抗压 强度≥１５ ＭＰａ。成桩２８ ｄ后应及时进行单桩承载力或复核承 载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。经检测验收合 格率达到１００％。按照《客运专线铁路路基丁程质量验收标准》 要求，ＣＦＧ桩施工允许偏差应符合表１的要求。 表１ ＣＦＧ桩允许偏差表 检验项目 允许偏差 榆验数量 桩位（纵横向） ５ ｃｍ 桩身垂直度 ｌ％ 检验批≥５根 按成桩总数的ｌＯ％抽样检验 日．每 桩体有效直径 ≥设计值 五、效益分析 ＣＦＧ桩提高了传统的碎石桩的复合地基承载力４倍或更 多，更加适合高标准铁路、公路和房屋建筑的地基加同。从施 成 本分析，５０ ｃｍ直径的ＣＦＧ桩比４０ ｃｍ直径的预应力管桩，每米 节省费用１００元，而且不影响土体结构。武广线十八局负责施Ｔ 的４．５ ｋｍ路基共计２６万米ＣＦＧ桩就节省费用２６００万元。ＣＦＧ 桩机设备简捷，施工过程无泥浆污染，没有噪声，更加适合城市基 础建设。这一工艺优点，是一种很有发展前途的施丁方法 （编辑利丈］ ｜ 疑萄 熹面执意
