客運(yùn)專線水泥土擠密樁與CFG樁復(fù)合地基施工工藝

錢海亮

摘 要：對于客運(yùn)專線鐵路路基來說，路基沉降控制是工程建設(shè)成功與否最為重要的因素，因此地基處理施工過程和施工質(zhì)量是施工控制的重點(diǎn)。本文結(jié)合西寶客專鐵路路基工程地基處理施工實(shí)踐，對水泥土擠密樁與CFG樁復(fù)合地基施工工藝進(jìn)行了總結(jié)，提出施工工程中存在的問題和具體解決方法，為同類工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線 水泥土擠密樁 CFG樁 復(fù)合地基 工藝總結(jié)

1.前言

在客運(yùn)專線路基工程地基處理方案選擇中，水泥土擠密樁與CFG樁復(fù)合地基因其在處理濕陷性、加固地基方面優(yōu)勢明顯以及相對低廉的造價而得到了廣泛應(yīng)用。在西寶客專鐵路路基工程地基處理施工過程中，通過分析研究地質(zhì)條件，開展工藝試驗(yàn)，總結(jié)優(yōu)化施工工藝，提高了施工質(zhì)量，加快了工程進(jìn)度。

2.工程概況

西安至寶雞鐵路客運(yùn)專線是徐州至蘭州客運(yùn)專線重要組成部分。鐵路從咸陽西引出，途經(jīng)4市10縣（區(qū)），最終入寶雞南站，正線全長138公里，沿途共設(shè)置三個中間站，分別為興平車站、楊凌南站和岐山車站。岐山車站位于陜西省寶雞市五丈原鎮(zhèn)，里程為DK599+100～DK600+500，站場全長1.4km，線路以填方形式通過，最大填高6.5m，地基處理措施為水泥土擠密樁與CFG樁復(fù)合地基，其上設(shè)厚1m改良土墊層。為渭河一階地，黏質(zhì)黃土，為Ⅰ、Ⅱ級非自重濕陷性。

3.復(fù)合地基基本原理

在水泥土擠密樁與CFG樁組合形成的復(fù)合地基中，水泥土擠密樁通過成孔過程中擠密樁間土使樁間土強(qiáng)度提高以及夯實(shí)樁水泥和土混合后產(chǎn)生離子交換產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)的膠結(jié)作用提高樁體強(qiáng)度這兩方面來提高地基強(qiáng)度和抗變形能力，同時消除地層的濕陷性。CFG樁通過樁與土體的側(cè)膜阻力和端摩阻力的樁體作用加固地基，由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載的作用下，CFG樁可將承受的荷載向較深的土層傳遞并相應(yīng)減少樁間土的承載。墊層技術(shù)是復(fù)合地基的核心技術(shù)，設(shè)置墊層后，可有效改善路堤下部的受力狀態(tài)，在荷載的作用下，復(fù)合地基處理樁通過墊層共同承擔(dān)荷載，樁土荷載的分擔(dān)比與墊層設(shè)置厚度有關(guān)。

4.施工工藝

4. 1水泥土擠密樁施工工藝

本工程水泥土擠密樁施工采用錘擊沉管法。錘擊沉管樁機(jī)就位后，使管尖對準(zhǔn)點(diǎn)位，調(diào)平機(jī)架，保持沉管垂直，用線錘檢查樁管垂直度，確保垂直度偏差不大于1.5%。錘擊將直徑385mm的鋼管打入土中拔管成孔，施工前在鋼管上標(biāo)出控制深度標(biāo)線，以便控制孔深。拔管前注意停頓15秒左右。成孔后清底夯實(shí)、夯平，然后檢查孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深，合格后進(jìn)入下道工序施工或用蓋板進(jìn)行防護(hù)。

水泥土混合料在集料拌合站集中拌合，配備碎土設(shè)備消除土壤的顆粒超標(biāo)的土塊?；旌狭闲璋韬途鶆?，混合料中不應(yīng)含有大于20mm的土塊，拌和后的水泥土含水量應(yīng)接近最優(yōu)含水量，允許偏差不得大于±2%?；旌狭习韬秃蟋F(xiàn)場可根據(jù)“手捏成團(tuán)、落地散花”判斷其含水量是否合適。成孔后及時進(jìn)行分層回填夯實(shí)，逐層定量向樁孔內(nèi)投料，夯填至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm處，夯填按照一定速率進(jìn)行。

4.2CFG樁施工工藝

CFG樁施工采用長螺旋鉆施工，鉆機(jī)就位后，用鉆機(jī)垂直標(biāo)桿檢查導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)點(diǎn)位，確保CFG樁垂直度控制在1%以內(nèi)。關(guān)閉鉆頭閥門，鉆進(jìn)速度先慢后快，減少鉆桿晃動，控制鉆孔的偏差。在成孔過程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿晃動或鉆進(jìn)速度較慢時放慢進(jìn)尺，避免造成鉆孔偏斜、移位，甚至損壞鉆桿鉆具。成孔后開始泵送混凝土，當(dāng)鉆桿芯充滿混凝土后開始拔管，注意泵送量與拔管速度相匹配，泵送速度先慢后快，成樁過程須連續(xù)進(jìn)行。樁頂標(biāo)高以高于設(shè)計(jì)高程50～70cm為準(zhǔn)，確保有效樁長，成樁后用土工布蓋好樁頭進(jìn)行保護(hù)。

5.工藝總結(jié)及控制要點(diǎn)

5. 1水泥土擠密樁

施工工藝選定及質(zhì)量控制主要圍繞成孔和夯填兩個方面進(jìn)行。

（1）成孔采用隔排跳打的方式，先外圈后里圈，有利于增強(qiáng)擠密效果。沉管樁機(jī)樁管下端作成60°角度錐形活動樁尖，以便拔管時回壓，使樁管順利拔出，同時防止因負(fù)壓造成的孔底回縮。成孔后清底夯實(shí)、夯平，本工程水泥土擠密樁夯實(shí)設(shè)備采用夾桿錘，根據(jù)工藝試驗(yàn)，成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后夯底8次可將孔底松土夯實(shí)至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，保證樁長。

（2）填料粒徑控制。填料粒徑是影響樁身質(zhì)量的重要因素，標(biāo)準(zhǔn)要求水泥改良土中土顆粒粒徑不得大于20mm，本工程在實(shí)施過程中共試驗(yàn)了三種方式將超粒徑土塊破碎利用，使得土的利用率大大提高，也較為經(jīng)濟(jì)合理，大大提高了施工效率。

（3）填料含水率控制。填料的含水量是影響樁體壓實(shí)度和強(qiáng)度的重要因素。當(dāng)填料含水量接近最優(yōu)含水量時，土體呈塑性，擊實(shí)效果最佳。水泥土拌制隨拌隨用，已拌成水泥土使用時間根據(jù)水泥緩凝時間確定，一般不超過4小時。

（4）夯填工藝選定。①夯填設(shè)備。目前國內(nèi)使用的擠密樁夯填設(shè)備主要有夾桿錘和吊錘兩種。本工程夯填設(shè)備采用夾桿錘；②夯填工藝。對水泥土進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，獲取最優(yōu)含水率和最大干密度，夯擊功要求不小于600kJ/m3?？變?nèi)回填工具采用鐵鍬，一鍬約0.0035m3，夯擊次數(shù)為3次，夯擊功W=130×9.8×0.6×3÷0.0035=655.22kJ/ m3，大于室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)夯擊功600kJ/ m3。考慮現(xiàn)場其他因素，樁頂以下2m范圍內(nèi)夯擊次數(shù)為5次，確保整樁樁體壓實(shí)度。

5.2CFG樁

本工程CFG樁質(zhì)量要求：樁身28d立方體抗壓強(qiáng)度fcu≥15MPa；單樁（不含樁間土）豎向承載力特征值≥628kN；小應(yīng)變樁身完整性檢測、復(fù)合地基承載力檢測滿足要求。成孔和泵壓混凝土是施工重要控制環(huán)節(jié)。

（1）采用長螺旋鉆鉆機(jī)成孔，鉆機(jī)整平對中后勻速鉆進(jìn)，避免形成螺旋孔，先慢后快，穿透地層較硬地段采用低檔慢速鉆進(jìn)，軟弱地層快速鉆進(jìn)，以降低擴(kuò)孔系數(shù)。鉆進(jìn)速度控制在1.5～2.5m范圍內(nèi)。

（2）是否達(dá)到持力層是CFG樁施工控制的關(guān)鍵，可采用電流梯度值法進(jìn)行判定，電流60mA～80mA為軟塑黏土層，80mA～120mA為硬塑黏土層，120mA～160mA為泥巖層，150mA～180mA突變達(dá)到卵石層。

（3）鉆機(jī)鉆進(jìn)到位后，先泵送混合料至鉆桿充滿后方可提升鉆桿，嚴(yán)禁先提鉆后泵料。成樁的提拔速度應(yīng)與混合料泵送能力相協(xié)調(diào)，且要均速拔管，實(shí)際拔管速度取0.8倍計(jì)算的理論拔管速度，本工程使用的混凝土輸送泵泵送混合料能力為0.5m3/min，則每分鐘拔管速度控制在2.3m范圍內(nèi)。

（4）CFG樁施工完畢后，混合料強(qiáng)度達(dá)到75%后，開始清運(yùn)成孔時產(chǎn)生的棄土和保護(hù)土，先用小挖機(jī)挖除樁間土，底部10cm人工配合清除，以免擾動基底土，以防形成橡皮土。樁頭采用環(huán)切切除，施工前測量標(biāo)高環(huán)樁畫切除線后沿線切一道約5cm深切縫，樁頭移除后用小打磨機(jī)將樁中心部分磨平，確保樁頂平整。

6.結(jié)語

對于客運(yùn)專線鐵路路基來說，路基沉降控制是工程建設(shè)成功與否最為重要的因素，因此地基處理施工過程和施工質(zhì)量是施工控制的重點(diǎn)。通過對水泥土擠密樁和CFG樁復(fù)合地基施工工藝優(yōu)化總結(jié)，克服了施工中的一些難題，加強(qiáng)了施工質(zhì)量控制，規(guī)范了施工流程，取得了較好的施工效果。

參考文獻(xiàn)：

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