高速鐵路CFG樁在軟土地基中的加固技術(shù)

晉晶晶

摘 要：對于高速鐵路軟土地基來說，施工時(shí)采用CFG樁地基加固處理措施能夠有效的減少的地基的變形力度，同時(shí)也可以提高地基的承載力。使其符合高速鐵路建設(shè)的相關(guān)要求。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；軟土地基；CFG樁；加固技術(shù)

中圖分類號：TU471 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、CFG樁技術(shù)原理

CFG樁技術(shù)應(yīng)用于地基處理中時(shí)，這種地基稱為CFG樁軟土地基。這種地基的結(jié)構(gòu)是由CFG的樁體、樁體周土及褥墊層構(gòu)成的，因此，這三個(gè)部分共同承受建筑物的荷載。CFG樁軟土地基可以提高地基的承載能力，其原因在于褥墊層可以將建筑物的基底壓力通過一定程度的變形將適當(dāng)?shù)膲毫Ψ纸oCFG樁和樁體周土，與此同時(shí)，地基土在樁體的擠壓作用后承載能力提高，樁體在樁周土的影響下受力性能也得到了改善，這三個(gè)結(jié)構(gòu)相互作用、相互影響，提高了地基的承載能力、抗震能力、減少地基變形。

二、軟土地基的主要特點(diǎn)和處理原則

1 軟土地基主要特點(diǎn)

形成軟土地基的原因是不一樣的，所以其特性也各不相同，但是從總體上來看，可以將其特性總結(jié)為以下幾個(gè)方面：第一，在軟土地基中具有較大的天然含水量，其比例為35%～70%；第二，具有較高的壓縮性，其壓縮系數(shù)能夠達(dá)到0.005～0.02，因?yàn)樵谲浲林芯哂休^大的空隙比例，所以土粒間缺乏穩(wěn)定的連接結(jié)構(gòu)；第三，其透水性不強(qiáng)，其缺乏良好的內(nèi)部滲水條件；第四，軟土地基在抗剪強(qiáng)度方面比較低；第五，軟土地基具有較強(qiáng)的觸變性，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)因?yàn)槭艿届o置力時(shí)的作用而出現(xiàn)恢復(fù)或降低。

2 處理軟土地基的基本原則

在高速鐵路軟土地基的處理過程中，施工措施主要是從兩方面加以考察，一是使用自然沉降的方法，也就是采用堆載預(yù)壓的方式來實(shí)現(xiàn)地基自然沉降，從而達(dá)到最終的穩(wěn)定，另一種方法則是在軟土地基的處理過程中使用對應(yīng)工程技術(shù)來進(jìn)行相關(guān)處理。在通常情況下，前者雖然具有一定的簡便性和經(jīng)濟(jì)性，但是在工程建設(shè)過程中會(huì)受到工期因素的影響，所以較難實(shí)現(xiàn)；而后者能夠在工期限制下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、合理、及時(shí)的處理，這是目前所普遍采用的處理方法。

三、CFG樁軟土地基加固分析和應(yīng)用

1 CFG樁軟土地基加固作用主要體現(xiàn)在樁體設(shè)置、擠密效應(yīng)和排水效應(yīng)以及褥墊層四個(gè)方面。其主要的組成部分中的褥墊層在均化過程中能夠使得樁體的承載力逐漸減少，并將樁與樁之間的承載力進(jìn)行合理的平均分布，使得地基承受的壓力得以均化調(diào)整。最后形成的褥墊層厚度要保證在10cm-30cm。擠密效應(yīng)，能夠使得樁與樁之間的緊密結(jié)合得到有效的控制，同時(shí)也有效的提高了每個(gè)單樁的承載力，增大軟土地基的承載力。尤其是松散砂和松散土體在振沖的作用荷載下，使其結(jié)構(gòu)架構(gòu)之間不斷的進(jìn)行緊固和密實(shí)作用，保證其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。擠密效應(yīng)在振沖的作用下產(chǎn)生的孔隙水壓力，可以通過排水系統(tǒng)對樁體之間進(jìn)行排水，保證樁體的穩(wěn)固性。CFG樁的主要構(gòu)成物質(zhì)在軟土地基的作用下，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，物理作用，最后形成的高強(qiáng)度的樁體，有效的防止樁體發(fā)生變形或是受剪切度的干擾。

2 CFG樁施工技術(shù)要求

CFG樁施工過程包括工作墊層的處理，路基構(gòu)造物軟基施工，分區(qū)與編號和樁頂標(biāo)高的確定。

2.1 工作墊層、分區(qū)與編號、樁頂標(biāo)高的確定

工作墊層選用的材料粒徑不能大于30mm，主要是為了避免在樁基處理過程中出現(xiàn)的樁與樁之間的碰撞損壞樁柱。分區(qū)與編號的工作程序的實(shí)施主要是為了保證軟基施工處理過程中能夠在地基加固方面平衡有序的進(jìn)行，避免因混亂施工工序而造成地基施工質(zhì)量不過關(guān)，給鐵路運(yùn)行埋下隱患。CFG樁施工完成之后，要對其墊層進(jìn)行測量然后確定其平均標(biāo)高，保證每個(gè)樁的標(biāo)高相同，避免出現(xiàn)不一致的坡度現(xiàn)象。

2.2 路基構(gòu)造物軟基施工

在軟弱地基進(jìn)行加固處理過程中首先要對路基構(gòu)造物軟基加固施工，保證其兩側(cè)已經(jīng)形成的樁體穩(wěn)固，避免出現(xiàn)傾斜或是損壞的現(xiàn)象。路基構(gòu)造物軟基加固的前提是要保證承臺施工的完好，才能對路基構(gòu)造物軟基的加固樁進(jìn)行施工。

2.3 長螺旋鉆機(jī)施工CFG樁

長螺旋鉆機(jī)施工CFG樁首先要對其進(jìn)行測量定位，然后再進(jìn)行樁機(jī)安裝定位，樁尖的埋設(shè)和預(yù)制，成孔，混凝土配置等各個(gè)環(huán)節(jié)的施工設(shè)置。

CFG樁在施工過程中首先要在施工的墊層上確定出CFG樁線，樁線的測量由專門的測量人員采用測量儀器進(jìn)行測量。并且在測量過程中也要對路基構(gòu)造物軟基的肩邊線，路中線等測量，然后再利用比較明顯的石灰由專業(yè)人員按照測量的線路作出相應(yīng)的標(biāo)記。調(diào)整樁機(jī)水平及垂直度，以達(dá)到最佳狀態(tài)。

其次是成孔，成樁以及樁長保護(hù)樁成孔主要是長螺旋鉆機(jī)的控制，在進(jìn)行成孔操作過程中要保證先快后慢的進(jìn)程。成孔深度在鉆桿上應(yīng)有明確標(biāo)記，成孔深度誤差不超過0.1m，確保樁長滿足設(shè)計(jì)要求，垂直度偏差小于1%。成孔至設(shè)計(jì)深度后，鉆機(jī)停鉆，并同時(shí)開始灌注混合填料，當(dāng)混合填料充滿鉆桿芯桿后開始提升鉆桿至地表。拔管速率應(yīng)按試樁確定的參數(shù)進(jìn)行控制，拔管速度均勻，拔管至樁頂。施工樁頂標(biāo)高宜高于設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)設(shè)置保護(hù)樁長，設(shè)置保護(hù)樁長遵照如下原則：設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高離地表的距離不大時(shí)（不大于1.5m），保護(hù)樁長可取50cm～70cm，上部再用土封頂。樁頂標(biāo)高離地表的距離較大時(shí)，可設(shè)置70cm～100cm的保護(hù)樁長，然后上部再用粒狀材料封頂直到接近地表。

四、CFG樁技術(shù)應(yīng)用的主要工藝流程和施工控制要點(diǎn)

1 CFG樁軟土地基的主要工藝流程如下：

放建筑物軸線→放樁位→鉆機(jī)就位→鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高→按規(guī)定速度泵送同時(shí)提鉆桿到地表→移位打下一根樁→按上述工序打完所有樁后結(jié)束→清除樁間的土等→進(jìn)行CFG樁軟土地基的檢驗(yàn)→檢驗(yàn)樁和槽→褥墊層的施工和驗(yàn)收→CFG樁軟土地基的驗(yàn)收。

2 CFG樁軟土地基施工過程中的主要控制要點(diǎn)

2.1 人工截樁時(shí)間以及斷樁標(biāo)高的控制

人工截樁的過程中要不斷檢查成樁后的混合料的變化，特別是強(qiáng)度的變化。同時(shí)，對樁身的混合料的養(yǎng)護(hù)溫度進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，確定其初凝的時(shí)間，從而避免過早清除混合料。這一關(guān)必須慎重，因?yàn)橐坏┻^早清除了混合料，樁頂?shù)牧暇蜎]有足夠的支持力，在上部建筑的壓力下，樁頂下壓形成縮頸，樁長變短，地基的建設(shè)就不達(dá)標(biāo)了。

2.2 混合料塌落度的控制

這一步的控制也十分重要，控制要點(diǎn)在于：控制上料的順序或者混合料的攪拌時(shí)間。上料時(shí)最好按這樣的順序進(jìn)行：裝碎石→加水泥和粉煤灰等→加砂。注意水泥和粉煤灰等要在石和砂之間。

2.3 精確配置混合料

在配置混合料時(shí)注意粉煤灰與細(xì)骨粉的量不要太大，因?yàn)檫@兩種料一旦過量，容易造成混合料的粘度大，在運(yùn)送過程中就難免會(huì)發(fā)生堵塞管道的情況。

五、CFG樁質(zhì)量檢測

CFG樁地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，復(fù)合地基承載力、單樁承載力應(yīng)滿足各工點(diǎn)具體的設(shè)計(jì)要求。CFG樁地基承載力檢驗(yàn)應(yīng)在樁身強(qiáng)度滿足試驗(yàn)荷載條件時(shí)，并宜在施工結(jié)束28天后進(jìn)行，試驗(yàn)數(shù)量宜為總樁數(shù)的2‰（單樁復(fù)合地基承載力及單樁承載力各1‰），且每檢驗(yàn)批單樁復(fù)合地基承載力及單樁承載力檢驗(yàn)數(shù)量各不少于3點(diǎn)。復(fù)合地基承載力一般不小于150kPa，路堤高度小于3m時(shí)，復(fù)合地基承載力不小于180kPa。

結(jié)語

CFG樁對軟土地基有很好的加固作用，CFG樁地基加固技術(shù)的主要特點(diǎn)是加快了施工速度提高了施工質(zhì)量降低了施工成本，建設(shè)工程的經(jīng)濟(jì)效益能夠得到充分的保證，和其他地基處理技術(shù)相比，具有非常明顯的優(yōu)勢，使得施工進(jìn)度、質(zhì)量控制和成本控制三大問題得以解決。

參考文獻(xiàn)

[1]何賢軍，周詩廣，等.高速鐵路路基工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)〔2010〕241號）[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2] TB10621-2009，高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）[S].

[3] TB10751-2010，高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]包黎明，王應(yīng)銘，等.鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10001-2005）[M].北京：中國鐵道出版社，2005.