CFG樁在低溫環(huán)境中的施工技術(shù)

閆偉，尹自強(qiáng)

（中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市港口巖土工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222）

0 引言

高速鐵路線路長(zhǎng)、零沉降的特點(diǎn)對(duì)軟土地基加固提出了很高的要求。因此大部分的高鐵線路均采用剛性較大的橋梁結(jié)構(gòu)，只在車站及其附近線路采用路基結(jié)構(gòu)。目前在高鐵路基的地基處理中采用CFG樁加固方法的較多。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基[1]。

本文通過(guò)哈大高速鐵路新扶余車站路基工程，重點(diǎn)介紹了CFG樁在東北季節(jié)性凍土地區(qū)冬季施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)及效果。

1 工程簡(jiǎn)介

新扶余車站路基施工是哈大客運(yùn)專線沈陽(yáng)至哈爾濱段的重要組成部分，施工段里程為DK832+748.59～DK834+518.9，共計(jì)1 770.31 m。本標(biāo)段正線軟基處理設(shè)計(jì)采用CFG樁復(fù)合地基，是該標(biāo)段的施工重點(diǎn)。

由于本標(biāo)段地處東北季節(jié)性凍土地區(qū)，冬季持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，有效的施工作業(yè)時(shí)間短，對(duì)施工進(jìn)度和工期影響較大，而且較低的溫度對(duì)混凝土的坍落度等指標(biāo)影響較大；直接影響了CFG樁成樁的完整性和承載力，因此如何有效地解決冬季低溫下的施工問(wèn)題成為施工的關(guān)鍵。

2 技術(shù)控制要點(diǎn)

當(dāng)?shù)剡M(jìn)入冬季施工時(shí)間早，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，平均溫度低，溫差較大，冬季凍土深度約為2 m，為了避免混凝土在初凝前遭到凍結(jié)，保證成樁后的質(zhì)量，施工中采取了以下措施：

1）施工用水根據(jù)室外溫度的變化進(jìn)行控制，采用蒸汽加熱鍋爐加熱至60～80℃；對(duì)細(xì)骨料采用熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱；攪拌時(shí)間延長(zhǎng)至120～150 s。

2）攪拌時(shí)先裝碎石、砂和熱水，再投入水泥和粉煤灰，這樣有利于骨料的保溫，使得拌合更加充分均勻。

3）增加混合料的粉煤灰含量，延長(zhǎng)混合料的初凝時(shí)間，這樣可以保證在現(xiàn)場(chǎng)施工產(chǎn)生問(wèn)題時(shí)混合料的質(zhì)量不受等待時(shí)間的影響。

4）運(yùn)輸車的罐體用棉制品包裹保溫，同時(shí)放慢混凝土運(yùn)輸車的攪拌速度，降低混合料的熱量損失。

5）剛性管多采用保溫材料覆蓋進(jìn)行保溫，現(xiàn)場(chǎng)采用多層草袋包扎；彎頭處采用巖棉管或棉制品再用塑料布外裹包扎進(jìn)行保溫。

6）由于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)留有50 cm的保護(hù)樁體，因此在混合料灌注完成后，采用填土覆蓋1.5 m養(yǎng)護(hù)，不小于當(dāng)?shù)刈畲髢鐾辽疃取?/p>

7）CFG樁施工完畢，保護(hù)土層和樁頭清除至樁頂標(biāo)高后，對(duì)CFG樁采用塑料制品或編織袋覆蓋，再進(jìn)行堆土覆蓋保護(hù)，堆土厚度不得小于2.0 m，防止樁間土的凍脹而造成樁體拉斷。

3 效果檢驗(yàn)

在對(duì)工藝改進(jìn)前后，分別對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次跟蹤檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 工藝改進(jìn)前后混合料質(zhì)量對(duì)照表

經(jīng)過(guò)工藝和方案的調(diào)整后，混合料的溫度和坍落度完全符合設(shè)計(jì)要求，這也為成樁質(zhì)量提供了重要保障。

4 成樁檢測(cè)

CFG樁齡期達(dá)到28 d后，即進(jìn)行檢測(cè)。為了檢驗(yàn)樁身完整性和復(fù)合地基承載力，在現(xiàn)場(chǎng)分別進(jìn)行了低應(yīng)變和靜載荷試驗(yàn)。

4.1 技術(shù)要求

新扶余站CFG樁設(shè)計(jì)參數(shù)詳見表2。

表2 哈大客專新扶余站正線CFG樁設(shè)計(jì)參數(shù)表

4.2 檢測(cè)過(guò)程及結(jié)果分析

為更準(zhǔn)確了解加固效果，施工后對(duì)地基進(jìn)行樁身低應(yīng)變和靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)。

4.2.1 樁身低應(yīng)變

低應(yīng)變是用反射波法檢測(cè)樁身完整性的檢測(cè)手段。本次共抽檢3 928根CFG樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)，其中Ⅰ類樁3 827根，Ⅱ類樁65根，Ⅲ類樁36根。Ⅲ類樁基本位于DK832+850～DK832+900里程段內(nèi)，主要是該區(qū)域開挖地表覆蓋土和樁間土?xí)r挖掘機(jī)和翻斗車等設(shè)備碾壓導(dǎo)致樁體表層0.5～1 m的淺層位置發(fā)生開裂。截去淺層明顯缺陷段，經(jīng)低應(yīng)變檢測(cè)均為Ⅰ類樁。澆筑混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，重新進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，判定樁身結(jié)構(gòu)完整，為Ⅰ類樁[2]。典型檢測(cè)圖形如圖1所示。

圖1 樁身低應(yīng)變檢測(cè)圖形

4.2.2 靜載荷試驗(yàn)

靜載荷試驗(yàn)用于確定地基承載力和變形模量。CFG樁齡期達(dá)到28 d后進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，最大加荷量均不小于設(shè)計(jì)復(fù)合地基承載力特征值的2倍。靜載荷試驗(yàn)均在地表進(jìn)行，共計(jì)86組，檢測(cè)比例為0.36%[3]。典型的試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 p-s曲線圖

該試驗(yàn)點(diǎn)位于DK833+500～DK834+350里程段內(nèi)。由p-s曲線可看出，加載至最大荷載796 kPa時(shí)，總沉降量為11.71 mm，卸載后殘余沉降6.37 mm，回彈率45.6%。p-s曲線顯示在796 kPa荷載下未達(dá)到極限狀態(tài)，所以參照TB10018-2003《鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程》、《哈大鐵路客運(yùn)專線試驗(yàn)與檢測(cè)工作質(zhì)量控制手冊(cè)》的有關(guān)規(guī)定，可判定極限承載力不低于796 kPa，基本承載力不低于398 kPa，變形模量為77.3 MPa，符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

哈大高速鐵路是在東北季節(jié)性凍土地區(qū)修建的第一條客運(yùn)專線。新扶余車站路基軟基采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行加固，經(jīng)過(guò)保溫工藝改進(jìn)后施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，延長(zhǎng)了有效施工時(shí)間，達(dá)到了預(yù)期的目的，為以后的高速鐵路地基處理，尤其是在東北季節(jié)性凍土地區(qū)的地基處理，提供了很重要的參考依據(jù)。

[1]閻明禮，張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.

[2]新建鐵路哈爾濱至大連客運(yùn)專線新扶余車站CFG樁低應(yīng)變檢測(cè)報(bào)告[R].天津：天津港灣工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，2009.

[3]新建鐵路哈爾濱至大連客運(yùn)專線新扶余車站平板載荷試驗(yàn)報(bào)告[R].天津：天津港灣工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，2009.