CFG 樁清泥處理時機選擇研究

楊 帥 鄒艷萍

1 工程概況

某高鐵路基段采用CFG樁地基處理，區(qū)段內CFG樁35．6萬延米，其直徑均為40 cm，間距1．6 m，正方形布置;樁尖置于風化巖層下0．5 m，設計單樁承載力為400 kN。樁帽為直徑1．1 m圓形，其高度為0．5 m。

CFG樁通過區(qū)區(qū)間地貌為沖積平原，地形平坦，已辟為耕地。地層表層為黏土、粉質黏土和淤泥粉質黏土，黃褐色、黑褐色，厚0 m ～4．5 m;其下為中砂，灰白色，密實，厚0 m ～3．2 m;再下為片麻巖，灰黃色～灰褐色，中細粒變晶結構，節(jié)理裂隙發(fā)育，片麻狀結構，全風化～強風化。地下水埋深1．2 m～3．5 m，地下水對混凝土結構不具侵蝕性。

2 管內泵壓混合料灌注施工方法

常用的CFG樁施工方法主要有振動沉管法和長螺旋鉆孔管內泵壓CFG樁成樁混合材料兩種。由于區(qū)段內地質條件松軟，地下水位高，沿線城鎮(zhèn)和村莊密集，CFG樁采用噪聲控制較低的長螺旋鉆進。

長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注施工，就是利用長螺旋鉆機鉆孔到位后停機，通過混凝土輸送泵將混合料送入長螺旋鉆桿內填滿鉆桿，再通過鉆桿不斷提升，將混合料不斷泵入鉆孔中，自動成樁的方法。施工工藝流程:原地面處理→測量放樣→長螺旋鉆機就位→鉆進至設計深度→停機→泵送混合料→均勻拔管至樁頂→鉆機移位→鉆機清理。

CFG樁施工過程中質量控制關鍵是樁身完整性控制，禁止斷樁。樁身完整性主要是通過確保灌注連續(xù)性，防堵管，控制拔管速度，選擇合適的鉆泥清理方法和清理時機，加強施工保護，禁止大型工程機械在強度未達到的CFG樁區(qū)域運行使樁被壓斷或把樁頭壓碎等措施來控制。

隨著我國機械制造技術的不斷提高和CFG樁施工技術及經驗的不斷積累，影響樁身質量的關鍵不僅是CFG樁身成樁過程，而后續(xù)的施工破壞，如成樁后的鉆泥清理方法和清理時機的選擇是確保樁身完整性的一個主要環(huán)節(jié)。

3 鉆泥清理方法及時機選擇

CFG樁長螺旋鉆孔灌注法施工屬于排土成樁工藝，在施工過程中，隨著長螺旋鉆桿的鉆進，排出的土體在孔口堆積，單樁排出的土量隨著樁長的增加而增加，灌注成樁后這部分堆積棄土中還埋藏有一定的混合料與上部浮漿。鉆孔過程中及時清運鉆孔棄土是保證CFG樁正常施工的一個重要環(huán)節(jié)。

3． 1 鉆泥清理方法選擇

CFG樁施工中鉆泥清理方法按施工方法分人工清理和機械清理兩種，按清理時間分為干法清理和濕法清理兩種。人工清理就是用人工配手推車將鉆泥從一側向便道一側逐步清理。機械清理就是用小型挖掘機將鉆泥從一側向便道一側逐步清理。人工清理不受樁身混凝土凝固時間限制，較機動靈活，對樁身破壞小，缺點是速度慢，費用高;機械清理受樁身混凝土凝固時間限制，對樁身潛在破壞大，但速度快，費用低。干法清理就是在樁身施工完成5 d～7 d后，樁身混合料達到一定強度后開始清理;濕法清理就是在孔口超灌混合料及浮漿尚處于初凝前以濕漿狀態(tài)對其進行挖除。干法清理優(yōu)點是時間上可機動靈活，缺點是只能用人工清理，速度慢、費用高;濕法清理在時間上控制較嚴，一般要求在初凝之后終凝之前完成，優(yōu)點是可用機械清理，速度快，造價低。

CFG樁施工前期試驗段采用干法清理，樁身施工完成后，圍裹在孔口松散的鉆孔排土中的混合料凝結后形成形狀不規(guī)則的擴大頭，由于樁身已固結并達到一定強度，機械清理很容易挖斷樁身，只能用人工進行。本段CFG樁處理，共50 m長，用工20人，清理了近40 d，單位工程鉆泥清理直接費用造價達30元/m3(不含裝運至棄土場費用);其他段落選用濕法機械清理，經核算單位工程鉆泥清理直接費用20元/m3。由此可見，長螺旋鉆孔管內泵壓CFG樁成樁混合材料法施工的孔口鉆泥必須及時清理，這部分被圍裹在孔口松散的鉆孔排土中的混合料若不濕挖去除，凝結后將會在樁頂形成形狀不規(guī)則的擴大頭?？梢姴捎脻穹C械清理既快又經濟，是一種較好的清理方法。

3． 2 濕法機械清理鉆泥時機選擇

在與鐵路工程相關的CFG樁施工技術規(guī)范對長螺旋鉆CFG樁施工的鉆泥清理方法及時機選擇問題上并未作詳細說明，僅在CFG樁施工通用圖中提出，樁身施工完畢在其混合料初凝后進行打樁棄土清運。在相關文章中，也有對鉆泥清理時間提出在混合料初凝以后，終凝以前進行。

通過對京滬高鐵CFG樁鉆泥清理施工實踐總結，機械法鉆泥清理時機選擇主要考慮混合料凝結時間、施工方法、施工組織三個因素。即在混合料初凝以后開始，結束時間要根據(jù)混合料的強度來控制，一般在終凝之前為最佳時間。

由于CFG樁施工的特點，每臺鉆每天可鉆進500 m～800 m，按京滬高鐵三標段本區(qū)段內CFG樁設計情況，即可鉆3排～5排，為此1臺鉆機配備1臺小型挖機清理，設備閑置時間較長。施工現(xiàn)場一般安排4臺～5臺鉆機配1臺小型挖機清理鉆泥，因此就會出現(xiàn)個別處樁身混合料已過終凝時間。對此，施工實踐中采取挖掘機直接在樁身處垂直挖樁身至原設計地面以上10 cm處，然后再前后撥松浮土。此法也存在個別樁發(fā)生淺層斷樁，但實踐證明，由此法施工的CFG樁樁身完整性檢測結果良好，淺層斷樁深度不超過30 cm，斷樁率不超過3%。此法施工只可在混合料終凝以后，強度不超過50%的情況下進行，強度超過50%后，只可用人工清理。

如上所述，混合料終凝以后清理鉆泥，仍然存在個別樁發(fā)生淺層斷樁，實踐中為確保不斷樁，經過現(xiàn)場的不斷研究和試驗，采取了在混合料初凝以后，終凝之前先用小型挖掘機(0．6 m3)將浮土和樁身超澆部分撥松，即破壞原地面以上樁身超灌混合料，使其與樁身分離，可確保在1臺設備的情況下，4臺～5臺鉆機的鉆泥清理全部在混合料初凝以后、終凝以前完成。

4 清理鉆泥注意事項

采用濕法機械清理CFG樁長螺旋鉆孔灌注法施工過程中的鉆泥需要注意的事項主要有以下5個方面:1)鉆泥在鉆孔過程中必須隨時清除，即鉆機移位后把剩余的鉆泥立即清除。2)清理機械需采用小型挖掘機，除清理用的小型挖機外，其他任何機械設備不得進入CFG樁鉆孔灌注場地。3)清土需從一側向施工便道一側進行，挖土時不得擾動設計原始地面以下的樁間原土;清土外運裝土只可用液壓挖掘機械，不可用裝載機裝土。裝土時應安排專人指揮。4)不得挖動已經灌注的CFG樁，使樁頭破壞。5)CFG樁都埋在地面以下，無需專門養(yǎng)護，樁灌注完成后強度達到80%方可進行下一步工序，養(yǎng)護期間必須保護鉆孔灌注現(xiàn)場，任何機械不得進入鉆孔灌注區(qū)。

5 結語

CFG樁鉆泥清理看似簡單，但對CFG樁符合地基處理全過程影響極大，其不僅影響整個CFG樁施工進度，而且對CFG樁樁身質量控制至關重要。施工中及時清運鉆孔棄土還會對施工帶來如下好處:1)保持施工場地的平整，便于鉆機的移機和定位。2)避免因形成樁頂蘑菇頭，從而降低保護土層清運工作的難度和鑿樁頭的工作量。3)避免和減輕鉆孔排出的泥漿滲水使場地及其周圍樁間土層含水量增高。避免給鉆機的穩(wěn)定和周邊場地的施工帶來不利影響。

［1］ 洪學英．客運專線鐵路工程施工技術指南使用手冊［M］．北京:中國鐵道出版社，2007．

［2］ 鐵道部鐵建設［2005］160號文，客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準［S］．

［3］ 習先萍．淺談CFG樁復合地基的設計與施工［J］．山西建筑，2010，36(2):153-154．