趙鵬社，王亞國(guó)

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 鐵科院(北京)工程咨詢有限公司，北京100081;2.中鐵一局 四公司，陜西 咸陽(yáng)712000)

地基處理是路基滿足設(shè)計(jì)要求并達(dá)到列車正常通行的重要組成部分?？瓦\(yùn)專線鐵路地基處理中大量采用CFG樁復(fù)合地基(由CFG樁與樁間土以及褥墊層構(gòu)成)，它的質(zhì)量狀況直接影響上部結(jié)構(gòu)的工后沉降。

哈大鐵路 DK109+600～DK109+800段，共設(shè)CFG樁樁孔3 161個(gè)，樁徑為0.5 m，樁間距1.5 m，布置形式為正方形布置，樁長(zhǎng) 2.54～4.99 m，其總長(zhǎng)17 004 m。該段地表為深灰色粉土，稍濕，厚度1.2～4.0 m，大部分地段夾雜泥炭，黑色，軟塑 ～流塑狀，有異味，厚度0～2.6 m，埋深距地表0.9～2.0 m，地下水埋深0.5～0.8 m。DK109+680～DK109+800段地表為粉土(深灰色)，稍濕，厚度2.0～4.0 m，大部分地段夾雜泥炭，黑色，軟塑 ～流塑狀，有異味，厚度0～2.6 m，埋深距地表1.0～2.6 m，地下水埋深0.5～0.8 m。

1 CFG樁工藝流程及相關(guān)技術(shù)要求

1.1 CFG樁施工工藝流程(見(jiàn)圖1)

1.2 施工步驟及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

1)平整場(chǎng)地:表面護(hù)樁土層碾壓和修筑道路。

2)精確放樣 CFG樁的樁位，并在孔位插入標(biāo)記物，以方便鉆孔過(guò)程中查找樁位。所有長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在開(kāi)鉆前應(yīng)由施工技術(shù)人員對(duì)標(biāo)尺進(jìn)行復(fù)核，消除標(biāo)識(shí)誤差。尤其是鉆機(jī)初始標(biāo)識(shí)要指定專人進(jìn)行復(fù)查，確保樁長(zhǎng)滿足設(shè)計(jì)要求。

3)機(jī)械設(shè)備的調(diào)試檢驗(yàn):① 檢驗(yàn)鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，移動(dòng)是否靈活，鉆桿長(zhǎng)度能否達(dá)到最大孔深和鉆桿垂直度;② 混凝土輸送泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況;③ 檢查輸電線路或發(fā)電機(jī)組功率和供電連續(xù)性。

圖1 CFG樁施工工藝流程

4)試鉆:復(fù)核實(shí)際地質(zhì)與施工圖中的資料是否一致，必須試鉆，一般每100m地段試鉆2～3根。

5)開(kāi)鉆:關(guān)閉鉆頭閥門(mén)，移動(dòng)鉆頭至樁位處，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度一般要先慢后快。鉆進(jìn)過(guò)程中要隨時(shí)檢查鉆桿的垂直度，不能晃動(dòng)，鉆位不能偏移，如果有異常情況，必須馬上調(diào)整。根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和地面高程、樁頂高程推算出鉆孔深度，在鉆桿上作出標(biāo)記。鉆到標(biāo)記處停鉆，準(zhǔn)備灌注混凝土。判斷鉆頭是否到了持力層一般有兩種方法:①在樁機(jī)駕駛室觀測(cè)電流的變化。根據(jù)試樁結(jié)果，鉆機(jī)開(kāi)始鉆孔到達(dá)軟弱地層時(shí)，電流表指針在120～130 A，當(dāng)鉆頭遇到持力層時(shí)，瞬間的電流將增大到160 A以上，同時(shí)電壓下降。此時(shí)，應(yīng)判定鉆頭已達(dá)到持力層。②在鉆機(jī)旁直觀觀察。根據(jù)勘察資料，結(jié)合試樁結(jié)果，當(dāng)鉆頭到達(dá)持力層時(shí)，鉆桿上部的動(dòng)力頭發(fā)生顫動(dòng)和輕微的擺動(dòng)，鉆機(jī)的動(dòng)力明顯減弱，此時(shí)，應(yīng)判定鉆頭已達(dá)到持力層。

6)灌注混凝土:鉆到設(shè)計(jì)位置時(shí)，停鉆準(zhǔn)備灌注，當(dāng)混凝土充滿鉆管內(nèi)后開(kāi)始拔管，嚴(yán)禁先拔管后泵送混凝土。拔管時(shí)鉆桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，嚴(yán)禁邊拔管邊轉(zhuǎn)動(dòng)。嚴(yán)格控制拔管速率，其拔管速度應(yīng)控制在2.0～2.5 m/min，連續(xù)灌注。拔管速率太快可能導(dǎo)致樁徑偏小或縮頸斷樁，而拔管速率過(guò)慢又會(huì)造成水泥漿分布不勻，樁頂浮漿過(guò)多，樁身強(qiáng)度不足和形成混和料離析現(xiàn)象，導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不足。

7)灌注完成后鉆機(jī)后退移至下一樁位鉆孔。

8)CFG樁施打順序:橫向從線路中心向兩側(cè)推進(jìn)，縱向從有結(jié)構(gòu)物或分界點(diǎn)處順線路方向推進(jìn)。

9)清除鉆泥:鉆泥在鉆孔過(guò)程中必須隨時(shí)清除，鉆機(jī)移位后把剩余的鉆泥立即清除。用一臺(tái)小型挖掘機(jī)和小型自動(dòng)翻斗運(yùn)輸車，挖掘機(jī)把土清除出來(lái)，裝載在運(yùn)輸車上運(yùn)走。注意混凝土初凝后，保護(hù)好成樁位置。

10)養(yǎng)護(hù)和保護(hù)CFG樁:CFG樁頭都在地面以下，無(wú)需專門(mén)養(yǎng)護(hù)，最后一根樁灌注完成后14 d方可進(jìn)行下一步工序，養(yǎng)護(hù)期間任何機(jī)械和材料不得進(jìn)入施工區(qū)。

11)挖除樁頂土:挖除樁頂土首先測(cè)定地面高程，并作出標(biāo)記，計(jì)算出挖深，用小型挖機(jī)將土一次性挖至設(shè)計(jì)樁頂高程以上20 cm處，剩余20 cm人工清底挖除。挖掘時(shí)嚴(yán)格控制高程，嚴(yán)禁超挖，并注意保護(hù)樁頭，挖掘機(jī)不得挖動(dòng)CFG樁頭。如超挖，必須用褥墊層同樣的碎石進(jìn)行回填。

12)切割樁頭:人工鑿除，先用切割機(jī)延設(shè)計(jì)樁頂高程切割，再用4根短鋼釬，在切割線處從四個(gè)不同的方向同時(shí)對(duì)鑿。

13)CFG樁檢測(cè):CFG樁施工完成后28 d進(jìn)行檢測(cè)。每工作班制做一組(3塊)試件，28 d檢測(cè)立方體抗壓強(qiáng)度。用小應(yīng)變儀檢測(cè)，靜載試驗(yàn)抽樣復(fù)核，小應(yīng)變儀隨機(jī)抽檢30%，主要檢測(cè)樁長(zhǎng)、樁身是否完整，有無(wú)縮頸等現(xiàn)象。采用平板荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)地基承載力，CFG樁單根樁承載力應(yīng)不小于500 kN，試驗(yàn)樁數(shù)為總樁數(shù)的3%，且每工點(diǎn)不小于3點(diǎn)。

2 施工易出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法

2.1 混凝土超灌

混凝土超用量是指灌注CFG樁使用的混凝土量超出設(shè)計(jì)CFG樁的體積。在軟弱土層上，鉆孔過(guò)程中鉆桿的離心力作用、灌注時(shí)混凝土自重作用以及輸送泵泵壓作用下都會(huì)造成擴(kuò)孔，使得混凝土用量增加。

減少超灌辦法:①使用縮小鉆頭和端部鉆桿直徑的方法，用氧氣和乙炔把鉆頭直徑切割小;②把電動(dòng)機(jī)的鉆速調(diào)慢;③調(diào)節(jié)輸送泵的閥門(mén)板，使試管內(nèi)泵壓減小。

2.2 縮頸

縮頸是指施工完成后樁身直徑小于設(shè)計(jì)直徑。出現(xiàn)縮頸的原因有兩種:①在灌注混凝土過(guò)程中鉆桿提升速度過(guò)快，造成混凝土灌注不連續(xù)，導(dǎo)致縮頸;②由于鉆頭長(zhǎng)時(shí)間磨耗嚴(yán)重造成樁頸縮小。

處理方法:嚴(yán)格控制拔管速度，尤其是飽和黏土、地下水豐富的孔位，應(yīng)嚴(yán)格將拔管速度控制在2.0～2.5 m/min，且送料、拔管應(yīng)連續(xù)均勻，隨鉆隨灌，防止停工待料。當(dāng)鉆頭磨損嚴(yán)重時(shí)及時(shí)更換鉆頭，或在磨損的鉆頭周圍加焊一圈φ20 mm的螺紋鋼，以保證樁身直徑。

2.3 竄孔

竄孔是指在灌注完前一根CFG樁后，鉆下一根樁時(shí)，前一根樁的混凝土面突然大幅度下降，甚至將鉆出前一根樁的混凝土，更有可能使下一根CFG樁灌注困難。形象地說(shuō)竄孔就是相鄰的兩個(gè)佛肚狀樁的腹部連接在一起。竄孔處理方法:當(dāng)出現(xiàn)竄孔時(shí)，可采用隔樁跳打的方法施工。

2.4 堵管

堵管是指在CFG樁灌注過(guò)程中，混凝土凝固在輸送泵管中，使混凝土不能正常輸送。堵管后需要大量人工拆除并疏通管道，然后重新安裝，少則2 h。堵管不僅影響施工進(jìn)度，還影響CFG樁的灌注質(zhì)量，甚至損壞鉆機(jī)。造成堵管的主要原因有:①混凝土不合格;②混凝土供應(yīng)不及時(shí);③混凝土粗骨料的粒徑太大;④彎頭管的弧形鋼管的曲率半徑不合適，半徑過(guò)小或過(guò)大都會(huì)造成堵管，應(yīng)加強(qiáng)施工組織和原材料的質(zhì)量控制，選擇合理的弧形鋼管。

3 結(jié)語(yǔ)

該段堆載預(yù)壓已經(jīng)結(jié)束，沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，最大沉降量?jī)H3.42 mm，取得了良好的地基加固效果。CFG樁施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制樁位、樁長(zhǎng)以及混凝土灌注這些要點(diǎn)，探索出一些常見(jiàn)問(wèn)題的預(yù)防措施和處理方法，為以后類似工程提供有益借鑒。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)［2005］160號(hào) 客運(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.TZ212—2005客運(yùn)專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.