摘 要：CFG樁復合地基粘結強度樁是復合地基的代表，目前多用于高層建筑及客運專線鐵路中。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，由于樁的作用使復合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配鋼筋，樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，大大降低了工程造價。本文結合長吉城際鐵路CFG樁地基處理的工程實例，介紹其設計方案、施工方法及技術措施。

關鍵詞：CFG樁；復合地基；施工

0 前言

京滬高速鐵路設計速度為350km/h，列車運行的高速、舒適、安全運送旅客特征，要求路基必須具備強度高、剛度大、縱向變化均勻、長久穩(wěn)定的特點。

就路基而言，過去多注重于強度問題，并以強度作為軌下系統(tǒng)設計與施工的主要控制條件。而現(xiàn)在強度已不成為問題，一般在達到強度破壞前，可能已經(jīng)出現(xiàn)了不能容許的過大有害變形。經(jīng)CFG樁網(wǎng)結構加固后的復合地基的強度和抗變形的能力明顯提高，為列車快速安全行駛提供了有力的保障。

1 CFG樁原理

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱（即cement fIying-ash gravel pile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間士、褥墊層一起形成樁網(wǎng)結構復合地基。CFG樁樁網(wǎng)結構通過褥墊層與路基相連接，無論樁端落在一般土層還是淤泥土質(zhì)均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度及模量比樁間大，在荷載作用下樁頂應力比樁間土的應力大，樁可承受的荷載向深的土層傳遞并相應減少樁間土承載的荷載。樁體是由機械成孔后將攪拌好的砼利用泵機打入孔中，在拔管的過程中利用高差產(chǎn)生的重力起到混凝土自振搗效果，這樣在成樁的過程中不僅擠密樁間土還擠密樁身，使其具有水硬性，

使處理后的復合地基的強度和抗變形的能力明顯提高。在復合地基中，路基本體和樁間土之間設置一定厚度的散體粒狀材料和土工格柵材料組成的褥墊層，是地基的核心部分，是否設褥墊層對地基的承載能力有很大的影響，若不設置褥墊層，復合地基和普通的樁基礎相似，樁間土的承載能力難以發(fā)揮。只有設置了褥墊層，樁間土承載能力才能發(fā)揮出其潛在的作用，CFG樁網(wǎng)結構如圖1所示。

2 CFG樁施工方法及工藝

CFG樁施工方法常用的有振動沉管法和長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料法。振運沉管法適用于無堅硬土層和密實砂層的地質(zhì)條件，其工藝主要是沉管至設計標高，停機后向管內(nèi)投料，直到混合料與進料口齊平，啟動馬達，留振5～10s，邊振邊拔管直至樁項。我公司施工的京滬高速鐵路CFG樁采用長螺旋鉆機施工，本文主要介紹此法。

2.1 施工工藝流程

CFG樁網(wǎng)結構主要由兩部分組成，即路基底面以下的CFG樁和路基底面鋪設的由土工合成材料與碎石等組成的加筋褥墊層，CFG樁網(wǎng)結構加固地基施工工藝如圖2所示。

2.2 施工方法及操作要點

2.2.1 CFG樁施工

1）場地平整

施工前根據(jù)設計基底平面并結合CFG樁機對場坪的要求，采用機械平整至CFG樁頂標高以上50cm（50cm作為工作墊層），表面做成2%排水橫坡，用YZ26T振動壓路機碾壓密實，壓實度不小于90%，四周人工開挖臨時排水溝，做好防排水工作。

2）CFG樁工藝試驗

在CFG樁大面積施工前，在現(xiàn)場選一塊場地進行試樁，以檢驗設備、施工工藝是否適宜，確定選用的技術參數(shù)是否滿足設計要求，并對按設計要求（樁徑、樁長、樁距）制成的樁進行單樁承載力、復合地基承載力、砼強度及樁身完整性試驗，根據(jù)試驗結果，復核、修正設計，并與設計單位進行溝通。

3）測量放樣

根據(jù)CFG樁位平面布置圖，用全站儀測量放出線路的中心線，再采用經(jīng)緯儀及鋼尺放出每個樁的樁位，在樁位中心打入鋼釬或竹釬（埋入地面，防止鉆機移位時破壞），用白灰做好標記，并作編號記錄。

4）鉆機就位

鉆機就位后，應使鉆桿垂直對準樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%?，F(xiàn)場控制采用在鉆架上掛垂球的方法測量該孔的垂直度，也可采用鉆機自帶垂直度調(diào)整器控制鉆桿垂直度。每根樁施工前技術人員要進行樁位對中及垂直度檢查。滿足要求后，方可開鉆。

5）鉆進成孔

鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動馬達鉆進，一般先慢后快，鉆進速率為1m～1.2m/min，避免形成螺旋孔，成孔至設計深度。在成孔過程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或鉆進困難時，應放慢進尺，否則容易導致樁孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞，CFG樁鉆進施工如圖3所示。

判斷鉆孔至設計深度的方法：在鉆機塔身上每隔0.5m做醒目標記，當動力頭底面到達設計要求深度標記處時，樁長即滿足設計要求。施工時還應該考慮施工工作面的標高差異，做相應增減。

6）混合料的拌合及運輸

為了保證混合料的質(zhì)量，混合料攪拌采用拌和站集中拌和，按照試驗配合比進行配料，每盤料攪拌時間按照普通混凝土的攪拌時間進行控制。一般控制在90～120秒，具體攪拌時間根據(jù)試驗確定，電腦控制和記錄?；旌狭铣鰪S時塌落度可控制在160mm～200mm?；炷劣蓴嚢柽\輸車集中運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

7）灌筑及拔管

鉆孔至設計標高后，停止鉆進，由現(xiàn)場指揮員通知鉆機停鉆并開始泵送混合料灌筑，當鉆桿芯管充滿混合料時開始提拔鉆桿，嚴禁先提管后泵料。成樁過程宜連續(xù)進行，應避免因后臺供料緩慢而導致停機待料。根據(jù)孔徑及輸送泵的泵送量準確掌握提拔鉆桿時間，確保混合料泵送量應與提鉆速度相配合，并保持連續(xù)灌筑。施工樁頂高程宜高出設計高程30～50cm，每根樁的投料量應不小于設計灌筑量。灌筑成樁完成后，樁頂蓋土封頂進行養(yǎng)護。

8）整機移位

一根樁灌筑達到控制標高后進行下一根樁的施工時，采用“跳樁”法，即隔排又隔列施工。施工時由于CFG樁排出的土較多，經(jīng)常將鄰近的樁位覆蓋，有時還會因鉆機支撐腳壓在樁位旁使原標定的樁位發(fā)生移動。因此，下一根樁施工時，還應根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁的位置進行復核，保證樁位準確。

2.2.2清土、截樁施工

CFG樁施工完畢后3～7天左右即可進行截樁及樁帽施工，其施工工藝流程為：清土→截樁→成品保護。

1）清土

清土包括CFG樁樁身棄土和保護土層清運。CFG樁樁身棄土可在灌樁完成后，臨近初凝前用挖掘機直接挖除。初凝后應采用人工清除樁周棄土，避免機械清理時對成品樁的完整性造成破壞。清除保護土層采用60型小挖掘機配合人工進行。首先采用挖掘機沿樁間方向由一端后退著清土，清土時專人指揮，防止挖掘機碰撞CFG樁體。清土預留至少20cm人工找平，以保護樁間土不受擾動，CFG樁保護土層清除如圖4所示。

2）截樁

清土后隨即進行截樁施工，截除CFG樁如圖5所示，截樁具體方法如下：

a找出樁頂標高位置，在同一水平面按同一角度對稱放置4個鋼釬（或膨脹楔），用大錘同時擊打，將樁頭截斷。嚴禁用鋼釬向斜下方向擊打或用一個鋼釬單向擊打樁身，也不允許雙向擊打但不同時的現(xiàn)象發(fā)生，防止樁頭受一定的彎矩造成樁身斷裂。

b樁頭截斷后，用鋼釬、手錘將樁頂從四周向中間修平至樁頂設計標高（樁頂標高允許偏差0～+20mm）。

c如果在基槽開挖和剔除樁頭時造成樁體斷至樁頂設計標高以下，必須采取補救措施。假如斷裂面距樁頂較近，可接樁至設計樁頂標高。注意在截樁頭過程中保護好樁間土。

d截樁施工完畢后，要做好成品保護工作，禁止車輛在其上通行，同時做好排水措施，以保護樁間土不被擾動。

2.2.3 CFG樁檢測

CFG樁檢測主要采用低應變反射波法、單樁豎向抗壓靜載試驗法和鉆芯取樣法。CFG低應變反射波檢測如圖6所示，樁低應變反射波檢測如圖7所示。

2.2.4加筋褥墊層施工

加筋褥墊層由碎石墊層及其間的土工合成材料（土工格柵）組成，根據(jù)長吉城際鐵路設計要求，其結構分布為：由下至上為20cm碎石+雙向土工格柵+20cm碎石+雙向土工格柵+20cm碎石。

1）褥墊層填料設計及試驗段施工

根據(jù)設計及規(guī)范的要求，通過室內(nèi)填料級配試驗及擊實試驗確定適宜的碎石墊層填料的配合比設計，并取得級配曲線范圍、最大干密度、最佳含水量等相關參數(shù)。

褥墊層正式施工前，應進行試驗段施工，以確定機械組合、施工工藝、施工方法、虛鋪系數(shù)、碾壓遍數(shù)等技術參數(shù)，用于指導大面積的施工。

2）底層碎石施工

按配合比要求，將碎石料經(jīng)廠拌后用自卸汽車運至現(xiàn)場反卸料，推土機推平后，人工配合平地機精平，在最佳含水量時用壓路機按試驗段確定的碾壓工藝碾壓密實，并進行K值、n值、Evd值的檢測。

3）土工格柵施工

鋪設土工格柵，鋪設時沿路基橫向鋪設，搭接寬度不小于50cm，鋪設時路基坡腳兩側(cè)預留2m回折長度。

4）上層碎石施工

將土工格柵進行回折，回折長度不小于2m，報監(jiān)理驗收合格后，便可進行上層碎石墊層施工，其填筑方法與底層碎石墊層填筑方法一致。

2.2.5質(zhì)量控制標準

施工時必須嚴格按照設計及規(guī)范的標準進行質(zhì)量控制，確保各項指標滿足要求。成樁28天后，采用低應變反射波法對樁身質(zhì)量進行檢測，頻率為10%；靜載試驗對單樁承載力的檢測，頻率為2‰，要求地基復合承載力不小于0.15MPa。

1）CFG樁施工的允許偏差、檢驗數(shù)量及檢驗方法

2）碎石褥墊層壓實標準

3）碎石褥墊層施工允許偏差、檢驗數(shù)量及檢驗方法

4）土工格柵施工允許偏差、檢驗數(shù)量及檢驗方法。

2.3 質(zhì)量控制措施

2.3.1樁位控制：布樁圖+放線+施工復核+操作控制。

2.3.2樁徑控制：隨機抽查成孔。

2.3.3樁垂直度控制：利用塔桿上的測垂控制，要雙方向控制，開鉆前及鉆進過程中安排專人控制。

2.3.4樁長控制：利用塔桿上的標線控制，值班技術人員加強巡查。

2.3.5泵料控制：嚴禁先提管后泵料，注意前后臺的配合，按砼泵及樁徑控制提管速度。

2.3.6清樁間土控制：樁間土分兩次清除，施工中和截樁前，嚴禁損壞樁體，采用機械清土時預留部分人工清土，嚴禁破壞原狀土。

2.3.7褥墊層控制：主要是在上第一層碎石墊層時嚴禁大型車輛直接在樁上行走，采用倒車上料。

2.3.8土工格柵控制：材料控制；攤鋪時要拉緊，不要有褶皺，搭接要夠，綁扎間距滿足要求，回折長度要夠。

2.3.9檢測指標控制：各項指標滿足要求。

3 結論

3.1 CFG樁使復合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制，為列車高速安全行駛提供有力保障。

3.2 是否設置褥墊層以及墊層的材料和厚度，直接影響復合地基的樁和樁間土強度的發(fā)揮，合理的墊層厚度對提高復合地基承載力和減少沉降變形是非常有利的。

3.3 復合地基中由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋，其受力和變形類似于素混凝土樁，具有地基承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡單易行、工程質(zhì)量易保證等優(yōu)點，經(jīng)濟效益和社會效益非常顯著。

3.4 CFG樁地基處理方案，質(zhì)量易控制，造價低，經(jīng)濟、環(huán)境效益明顯，在高速鐵路及客運專線地基處理方面有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

作者簡介

尹曉波，石家莊鐵道學院 道路與橋梁專業(yè) ?？?現(xiàn)就職于中國鐵建十六局集團第三工程有限公司