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-1-浅谈CFG桩施工在杭长客专路基施工中的应用谢鹏飞（中铁二十局集团第一工程有限公司江苏苏州215000）摘要：CFG桩是一种软弱地基处理技术,它具有地基承载力提高幅度大,沉降量小,沉降稳定快等特点,广泛地应用于高铁路基地基处理工程中。随着我国高速铁路的发展,CFG桩复合地基也成为高速铁路地基处理的重要形式，文中介绍了CFG桩在高铁地基处理中的施工工艺、施工方法及注意事项。关键词:CFG桩长螺旋施工施工工艺1工程概况新建沪昆铁路客运专线杭长湖南段HCTJⅠ标起讫DK824+430～DK874+693.27，正线全长50.263km；其中路基7.091km/51段，路基工点类型有侵水路面、陡坡路基、路堤路基、路堑路基等，路基工点分布零碎、长度较短，大部分为桥与桥、桥与隧道、隧道与隧道相连处，路基工后沉降不宜超过15mm，路基与桥梁、隧道的工后差异沉降不应大于5mm，不均匀沉降造成的路基与桥梁或隧道折角不应大于1/1000。CFG桩是本标段主要的路基基底处理形式。CFG桩施工前进行成桩工艺试验，检验设备、工艺是否适合，确定的技术参数是否满足设计要求。本标段选取DK855+290.43～DK855+388.27段为试验段，长97.84m，前接刘家坡特大桥，后接刘家坡中桥，为陡坡及松软土路基，不满足无砟轨道路基工后沉降的要求，采用CFG桩进行加固，桩径0.5m，桩长15.0m正方形布置，桩间距1.6m。桩顶设50cm高的C25砼扩大圆台形桩帽，桩帽顶面设50cm厚碎砾石垫层，内铺设一层双向土工格栅，单桩及复合地基承载力设计为648kN和437kPa。2工程地质条件及地层岩性相对高差20m-30m，植被发育，自然坡度10-30度。主要地层有①丘坡表层为粉质粘土，红褐色，硬塑。下伏杂色花岗岩，全风化-弱风化，呈砂土状，手捏易碎，挖开部分表面变黄色;②粉质粘土，硬塑，III类，σ0=180kPa;③花岗岩，全风化，III类，σ0=250kPa；④花岗岩，强风化，IV类，σ0=400kPa；⑤花岗岩，弱风化，VI类，σ0=1500kPa。3长螺旋钻孔、管内泵压CFG桩施工-2-3.1CFG成桩工艺试验CFG桩施工前根据该段路基的地质条件、设计桩长、桩间距选择长螺旋管钻机成孔，泵压混凝土成桩；通过工艺试验检验施工设备、施工工艺是否适宜，确定砼配合比、坍落度、搅拌时间、钻机拔管速度等各项参数，确定桩与桩之间成桩过程中的影响程度。本段路基选取6根CFG桩作为试桩。3.1.1材料及机械设备配置根据审批的配合比准备材料。材料产地、规格：水泥：韶峰南方P.042.5；黄砂：湘江帆宇中砂；碎石：寨下石料场5-31.5mm，连续级配(15:55:30)；粉煤灰：岳阳九通F类Ⅱ级粉煤灰；外加剂：江苏博特JM-PCA(Ⅰ)高效缓凝聚羧酸减水剂。机械设备配置如下表：主要机具、设备一览表序号设备名称及描述(类别、型号)数量功率/能力1长螺旋钻机（KL800D）12砼拌和楼1120m3/h3砼输送泵(HBT40A)160m3/h4砼输送车18m35PC200挖掘机16发电机1250kw辅助设施与机具：小推车、重锤、水准仪、全站仪、测绳、钢尺等。3.1.2成桩工艺试验总结⑴试桩过程检验试桩施工参数表桩号试桩长m桩顶标高m砼强度地质类型钻孔用时min钻孔平均速度m/min提管用时min提管平均速度m/min垂直度坍落度mm桩偏位mm19-318.8114.44C15全风化Ⅲ类土92.17.22.61%1952419-418.8114.44C15全风化Ⅲ类土82.46.52.91%1951519-518.8114.44C15全风化Ⅲ类土8.52.282.61%2103221-017114.44C15全风化Ⅲ类土82.172.41%20019-3-21-117114.44C15全风化Ⅲ类土82.182.11%1952421-217114.44C15全风化Ⅲ类土72.462.81%21038⑵桩身强度检测成桩过程中，每个机械一个台班制作两组（每组3块）150mm×150mm×150mm的试块，标准养护，测定28d无测限抗压强度均不小于15MPa⑶桩身完整性检测CFG桩桩身完整性采用低应变反射波法检测，检测设备：ZBL-P810基桩动测仪，检测工作由第三方检测单位测试。经现场检测和数据分析，6根桩均为Ⅰ类桩，桩身完整性好。⑷试桩结论长螺旋钻孔、管内泵压砼灌注成桩施工工艺、施工方法成桩速度快、质量好，适合本段路基地质条件的CFG桩施工；试桩采取跳桩施工，避免造成相邻桩串孔或断桩；混凝土原材料和配合比适合。主要控制参数成果表如下：主要控制参数成果表序号检测项目数量序号项目名称《工艺手册》《验标》要求确定施工控制参数1原地面高程114.898m1钻进速度2.3m/min2桩头直径0.5m2砼坍落度180～220mm190～210mm3成孔用时8min3拔管速率2～3m/min2.5m/min4砼浇注时间8min4桩位偏差50mm50mm5拔管速率2.5m/min5桩头保护≥50cm≥50cm6现场坍落度195mm6垂直度1%1%3.2长螺旋钻孔、管内泵压CFG桩施工工艺3.2.1施工顺序施工顺序：施工准备→清表及碾压→工艺性试验→确定工艺→测量放样→桩基施工→成桩验收。3.2.2施工工艺流程图（长螺旋钻孔、管内泵压CFG桩施工工艺流程图）见图1。-4-图1长螺旋钻孔、管内泵压CFG桩施工工艺流程图3.2.3场地平整机械平整至CFG桩顶标高以上50cm，原地面经过压实处理，设置纵横坡，保证雨天不积水。3.2.4施工放样根据布桩图，计算出四角边桩桩位中心坐标，用全站仪进行施工放样，然后用大钢尺放出其他CFG桩。为保证放出的CFG桩桩位不丢失，先用钢钎打点，然后在钢钎打出的点位灌白灰，插上有红色标志的筷子。准备清理平整场地测量放线长螺旋钻机就位钻杆垂直度检查与调整钻进至设计深度停钻CFG桩验收成桩28天后检测桩头处理泵料转移桩机清土桩间土开挖泵送砼并均匀拔管结束工艺试验安装钻机材料试验配合比确定计量投料砼搅拌制作试件-5-3.2.5钻机就位CFG桩钻机就位后，钻机就位采用液压支腿和滑道共同来完成。CFG桩位允许偏差为纵横向不大于5cm，钻机就位前用钢尺进行桩位复核，确保桩位正确。钻机就位后，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，偏差不大于1%。3.2.6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，启动马达钻进，先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。长螺旋钻机匀速钻进，正常钻速为2m／min左右，同时根据钻塔上标记控制钻进深度，并根据电流变化情况控制进入强风化板岩1.0m，达到设计深度后停钻。当钻头进入硬层时，钻头摇晃相对较大，同时钻机设备的电流值达到145A左右。该种情况下持续钻进100cm以上并达到设计底标高，可以认为达到设计要求。如不能满足上述要求，可以持续钻进直到满足设计要求，并报监理工程师和设计部门确认。取土样确认地质情况，首批和有代表性的桩，需请设计院派专人到现场确认。3.2.7砼搅拌砼搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少于60s～120s。砼加水量和坍落度等根据工艺试验确定的参数进行控制。3.2.8灌注及拔管灌注前试验人员对混凝土进行坍落度检查，成孔至设计深度后，通知钻机停钻提升钻杆30cm，使钻头滑瓣打开，同时开始灌注砼并保持连续灌注。灌注砼至桩顶时适当超过桩顶设计标高不小于50cm，保证桩顶标高和桩顶砼质量均符合设计要求。司钻和泵工密切配合，根据泵入砼量控制提钻速度，保证钻头矛尖始终埋在砼中1m左右，以防断桩。砼达不到桩头设计标高时，应及时处理，将泵管插入砼下面50cm处补料，并振捣密实。灌注砼之前，应检查管路是否顺畅稳固；每班第1根桩灌注前，用水泥砂浆湿润管路。压灌砼时一次提钻高度小于25cm，混凝土埋钻高度大于1.0m；现场设专人负责检查砼灌注质量及意外情况的处理：混凝土进场后应立即-6-灌注，严禁长时间等待；保证桩身混凝土至少养护24小时，避免扰动；施工时应认真填写施工记录，每台班制作砼试块，进行28d标准养护试件抗压强度检测。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。3.2.9单桩砼灌注量控制⑴根据钻机每次钻进的实际桩长，确定每根桩的砼理论灌注量。⑵根据每根桩的砼理论灌注量，确定实际需要灌注该根CFG桩所需要泵送砼的次数（50cm桩径泵压次数暂按5次/m）。实际灌注砼时比理论次数多2～3次。⑶计数方法：当CFG桩成孔至设计标高后，停止钻进，通知司泵人员开始泵送砼，同时进行统计实际泵压次数。⑷芯管内砼控制：在CFG桩停止钻进开始泵送砼时，在芯管内充满砼后开始拔管。芯管内的砼数量可根据芯管的直径进行理论计算，根据理论计算数值进行芯管内砼的控制，以控制提钻时间，并保证边提钻边灌注砼。3.2.10移机、进行下一根桩施工当上一根桩施工完后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，下一根桩施工时，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。3.3加固效果第三方检测单位（武汉力学研究所）对完成的CFG桩进行低应变检测结果：抽查的53根桩均为Ⅰ类桩，桩身完整；单桩及复合地基竖向抗压静载试验（抽查9组）检测均满足设计强度及变形要求，数据见下表和图。检测方法单桩及复核地基竖向抗压静载试验序号桩号桩长（m）桩径(m)等级强度设计承载力（Kpa）设计承载力（KN）结论1156150.5C15648合格2317150.5C15648合格3511150.5C15648合格4533150.5C15648合格5658150.5C15648合格6697150.5C15648合格-7-检测方法单桩及复核地基竖向抗压静载试验7742150.5C15437合格8796150.5C15437合格9827150.5C15437合格检测结果说明以上9组试验满足设计强度及变形要求。测点桩顶沉降检测结果表测点桩顶沉降检测结果表序号荷载（KPa）沉降值742＃796＃827＃100.0000.0000.0002174.80.5830.5750.5633262.20.9020.8970.8824349.61.2451.2391.22354371.6011.6021.5796524.41.9961.9911.9677611.82.4092.4062.3818699.22.8452.8432.8189786.63.2953.293.267108743.7673.7593.73511699.23.7223.7183.69312524.43.5793.5723.54913349.63.3763.3613.34114174.83.0533.0363.0131502.5202.52.4374施工质量控制要点及注意事项4.1CFG桩施工前应按规定进行地质核查，若实际地质资料与设计资料不相符时，尤其是比设计资料中地质条件差时，应及时报设计院重新检算，调整桩间距或桩长。0.0000.5001.0001.5002.0002.5003.0003.5004.00002004006008001000荷载（KPa）沉降（mm）742#荷载沉降（p-s）曲线图0.0000.5001.0001.5002.0002.5003.0003.5004.00002004006008001000荷载（KPa）沉降（mm）796#荷载沉降（p-s）曲线图0.0000.5001.0001.5002.0002.5003.0003.5004.00002004006008001000荷载（KPa）沉降（mm）827#荷载沉降（p-s）曲线图-8-4.2在施工过程中，设专人对孔径、孔深、桩（孔）垂直度、桩位偏差、原材料配比、提升速度