客運專線水泥土擠密樁與CFG樁復合地基施工工藝

錢海亮

摘 要：對于客運專線鐵路路基來說，路基沉降控制是工程建設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量是施工控制的重點。本文結合西寶客專鐵路路基工程地基處理施工實踐，對水泥土擠密樁與CFG樁復合地基施工工藝進行了總結，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。

關鍵詞：客運專線 水泥土擠密樁 CFG樁 復合地基 工藝總結

1.前言

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

2.工程概況

西安至寶雞鐵路客運專線是徐州至蘭州客運專線重要組成部分。鐵路從咸陽西引出，途經4市10縣（區），最終入寶雞南站，正線全長138公里，沿途共設置三個中間站，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，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樁復合地基，其上設厚1m改良土墊層。為渭河一階地，黏質黃土，為Ⅰ、Ⅱ級非自重濕陷性。

3.復合地基基本原理

在水泥土擠密樁與CFG樁組合形成的復合地基中，水泥土擠密樁通過成孔過程中擠密樁間土使樁間土強度提高以及夯實樁水泥和土混合后產生離子交換產生物理化學反應的膠結作用提高樁體強度這兩方面來提高地基強度和抗變形能力，同時消除地層的濕陷性。CFG樁通過樁與土體的側膜阻力和端摩阻力的樁體作用加固地基，由于樁體的強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減少樁間土的承載。墊層技術是復合地基的核心技術，設置墊層后，可有效改善路堤下部的受力狀態，在荷載的作用下，復合地基處理樁通過墊層共同承擔荷載，樁土荷載的分擔比與墊層設置厚度有關。

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。錘擊沉管樁機就位后，使管尖對準點位，調平機架，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，施工前在鋼管上標出控制深度標線，以便控制孔深。拔管前注意停頓15秒左右。成孔后清底夯實、夯平，然后檢查孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深，合格后進入下道工序施工或用蓋板進行防護。

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

4.2CFG樁施工工藝

CFG樁施工采用長螺旋鉆施工，鉆機就位后，用鉆機垂直標桿檢查導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準點位，確保CFG樁垂直度控制在1%以內。關閉鉆頭閥門，鉆進速度先慢后快，減少鉆桿晃動，控制鉆孔的偏差。在成孔過程中，發現鉆桿晃動或鉆進速度較慢時放慢進尺，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，成樁過程須連續進行。樁頂標高以高于設計高程50～70cm為準，確保有效樁長，成樁后用土工布蓋好樁頭進行保護。

5.工藝總結及控制要點

5. 1水泥土擠密樁

施工工藝選定及質量控制主要圍繞成孔和夯填兩個方面進行。

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

（2）填料粒徑控制。填料粒徑是影響樁身質量的重要因素，標準要求水泥改良土中土顆粒粒徑不得大于20mm，本工程在實施過程中共試驗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，也較為經濟合理，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度和強度的重要因素。當填料含水量接近最優含水量時，土體呈塑性，擊實效果最佳。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夯填設備。目前國內使用的擠密樁夯填設備主要有夾桿錘和吊錘兩種。本工程夯填設備采用夾桿錘；②夯填工藝。對水泥土進行室內擊實試驗，獲取最優含水率和最大干密度，夯擊功要求不小于600kJ/m3?？變然靥罟ぞ卟捎描F鍬，一鍬約0.0035m3，夯擊次數為3次，夯擊功W=130×9.8×0.6×3÷0.0035=655.22kJ/ m3，大于室內擊實試驗夯擊功600kJ/ m3?？紤]現場其他因素，樁頂以下2m范圍內夯擊次數為5次，確保整樁樁體壓實度。

5.2CFG樁

本工程CFG樁質量要求：樁身28d立方體抗壓強度fcu≥15MPa；單樁（不含樁間土）豎向承載力特征值≥628kN；小應變樁身完整性檢測、復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節。

（1）采用長螺旋鉆鉆機成孔，鉆機整平對中后勻速鉆進，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，軟弱地層快速鉆進，以降低擴孔系數。鉆進速度控制在1.5～2.5m范圍內。

（2）是否達到持力層是CFG樁施工控制的關鍵，可采用電流梯度值法進行判定，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突變達到卵石層。

（3）鉆機鉆進到位后，先泵送混合料至鉆桿充滿后方可提升鉆桿，嚴禁先提鉆后泵料。成樁的提拔速度應與混合料泵送能力相協調，且要均速拔管，實際拔管速度取0.8倍計算的理論拔管速度，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。

（4）CFG樁施工完畢后，混合料強度達到75%后，開始清運成孔時產生的棄土和保護土，先用小挖機挖除樁間土，底部10cm人工配合清除，以免擾動基底土，以防形成橡皮土。樁頭采用環切切除，施工前測量標高環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將樁中心部分磨平，確保樁頂平整。

6.結語

對于客運專線鐵路路基來說，路基沉降控制是工程建設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量是施工控制的重點。通過對水泥土擠密樁和CFG樁復合地基施工工藝優化總結，克服了施工中的一些難題，加強了施工質量控制，規范了施工流程，取得了較好的施工效果。

參考文獻：

[1]徐偉，蘇宏陽，金福安.土木工程施工手冊[M].中國計劃出版社2012.

[2]李達，趙詳允.CFG樁與水泥土擠密樁復合地基在高鐵工程中的應用[J].科技創新導報，2009（01）：60-60.