齊剛

【摘 要】CFG樁在我國大量高鐵工程建設(shè)施工中應(yīng)用，應(yīng)用實踐說明，CFG樁容易在承載力和施工工藝方面出現(xiàn)問題。因此，在施工應(yīng)用方面，研究分析CFG樁試樁是十分必要的。文章對CFG樁試樁在高鐵路基施工中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。

【關(guān)鍵詞】CFG樁；試樁；高鐵路基施工

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它主要是由粉煤灰、碎石以及石屑和一定量的水泥加水拌合成混合料，然后用螺旋鉆管內(nèi)泵壓施工制成的粘結(jié)強(qiáng)度較高的樁基。CFG樁借助自身粘結(jié)性、樁周摩擦力、樁端承載力、樁間土水平承載力形成復(fù)合剛性地基共同受力，具有沉降小、穩(wěn)定快等特點(diǎn)，適用于飽和及非飽和粘性土、松散砂土、粉土的加固，而且還能用于擠密效果較差的土體。

一、工程案例

現(xiàn)以某高速鐵路中某段路基中的3根CFG樁作為試樁。此地段中路基CFG樁依照正方形進(jìn)行布局，樁身直徑為0.5m，樁間距為1.8m，樁長為2.47—16.66m，樁身混合料的強(qiáng)度設(shè)計等級是C20。

二、試樁內(nèi)容

1、對試樁現(xiàn)場的地質(zhì)進(jìn)行勘察

對CFG樁進(jìn)行試樁工作，首先應(yīng)該對土層分布情況和土層力學(xué)性能進(jìn)行了解，為持力層選擇與復(fù)合地基承載力和沉降分析提供一定的依據(jù)。

2、成樁工藝試驗

首先，應(yīng)該對成樁工藝試驗的施工設(shè)備和施工工藝適應(yīng)性進(jìn)行檢驗；獲取混凝土泵送的速度，鉆桿提升的速度，混凝土的坍落度、保水性和不同土層、不同深度的施工電流等數(shù)據(jù)，為選擇合理有效的施工工藝提供一定的依據(jù)，積累施工現(xiàn)場的組織和管理經(jīng)驗，不斷磨合施工機(jī)械設(shè)備與施工隊伍。

3、樁身質(zhì)量檢測

對樁身的完整性進(jìn)行檢測，對樁身的混合料強(qiáng)度進(jìn)行檢測，為優(yōu)化混凝土配合比與施工參數(shù)提供一定的依據(jù)。

4、單樁承載力檢測

驗算樁側(cè)摩阻力、樁端阻力，了解樁的承載性能，為合理選擇持力層提供一定的依據(jù)。

三、施工工藝

1、施工準(zhǔn)備

測量準(zhǔn)備：施工之前進(jìn)行精確的測量，依據(jù)樁位的平面圖放出樁位，樁位中心點(diǎn)用釬子插入地下，并且用白灰明示，CFG施工順序如圖1。

技術(shù)準(zhǔn)備：CFG施工采用縱退橫移的順序施作，為了預(yù)防損壞成樁，應(yīng)該制定較為合理的施工工藝，選擇較為合理的施工機(jī)械，并且配備足夠數(shù)量的人員。

原材料選擇：選擇使用的水泥、碎石、粉煤灰、水、砂等應(yīng)該符合設(shè)計方面的有關(guān)要求，并且依照有關(guān)要求進(jìn)行檢驗（每立方米的材料用量：水泥202kg、粉煤灰87kg、砂833kg、碎石1060kg、水165kg、外加劑3.18kg）。

現(xiàn)場準(zhǔn)備：CFG樁在施工開展之前，應(yīng)該進(jìn)行場地平整工作，分層回填細(xì)粒土直至樁頂標(biāo)高，然后鋪設(shè)0.5m工作墊層，才可以進(jìn)行打樁。

2、鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位一定要做到穩(wěn)固與平整，保證其在施工的過程中不發(fā)生移動與傾斜。就位后對鉆桿的垂直度與位置進(jìn)行校正，在鉆機(jī)的兩側(cè)吊垂球進(jìn)行校正、調(diào)整鉆桿垂直度，并且在鉆桿或者鉆架上標(biāo)記，對鉆孔深度標(biāo)尺進(jìn)行標(biāo)記，方便施工中觀測記錄，垂直度容許偏差為1%，對上述步驟進(jìn)行檢查，符合要求后進(jìn)行鉆孔工作。在第一根樁鉆孔時不宜太快，應(yīng)考慮到地層對鉆機(jī)的影響情況，以核對在該地層條件下的鉆進(jìn)參數(shù)。

3、鉆孔

在鉆孔開始之前，應(yīng)該關(guān)閉鉆頭的閥門，向下移動鉆桿直至鉆頭觸及到地面時，啟動馬達(dá)進(jìn)行鉆進(jìn)，先慢速后快速。在鉆口感的過程中，若發(fā)現(xiàn)鉆桿難鉆或者是搖晃時，應(yīng)該放慢進(jìn)尺，避免樁孔位移與傾斜，甚至損壞鉆桿與鉆具。當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計樁長預(yù)定標(biāo)高時，關(guān)閉電機(jī)，在鉆機(jī)塔身做出鉆機(jī)動力頭底面停止位置標(biāo)識，作為控制成孔深度的依據(jù)。

4、孔深及垂直度檢查

在鉆孔達(dá)到一定的標(biāo)高時，要對孔深與垂直度偏差進(jìn)行檢查，填寫試樁的相關(guān)記錄，報請監(jiān)理工程師檢查。

5、灌注混合料

（1）混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土罐車運(yùn)送到工地混合料塌落度控制在160——200mm。

（2）混合料灌注，采用高壓輸送泵泵送混合料。

（3）成樁，成樁過程必須連續(xù)，避免中途停機(jī)。

（4）拔管，當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，禁止先拔管后泵料，拔管速度為2——3m/min，拔管過程中確保不讓芯管露出混合料面，避免造成斷樁現(xiàn)象。

6、成樁驗收

對于灌注的混合料，應(yīng)該制作試件，并且進(jìn)行為期28天的抗壓強(qiáng)度檢驗；對于每根樁總體的混合料質(zhì)量進(jìn)行有關(guān)檢驗，保證混合料的灌注量大于設(shè)計中規(guī)定的應(yīng)灌注的總質(zhì)量；確定樁的長度能夠保證有效樁體的設(shè)計高程并且有大于30cm的保護(hù)樁體。

7、CFG樁施打方法：采用跳樁法施工，避免造成相鄰樁斷樁，同時避免串孔現(xiàn)象出現(xiàn)。

（1）布置樁點(diǎn)：

場地清理整平，按樁點(diǎn)設(shè)計布置圖放樣布點(diǎn)。

（2）鉆機(jī)就位：

移動鉆機(jī)就位，用塔機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心。

（3）混合料攪拌：

按試驗配合比進(jìn)行配料并攪拌混合料。每盤料攪拌時間不小于120s?；旌狭咸涠瓤刂圃?60—180mm，成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。

（4）鉆進(jìn)成孔：

關(guān)閉鉆頭閥門，移動鉆桿至鉆頭觸及地面，啟動馬達(dá)先慢后快鉆進(jìn)，減少鉆桿搖晃，檢查鉆孔的偏差。在成孔過程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，可放慢進(jìn)尺，避免導(dǎo)致樁孔偏斜、移位，甚至使鉆桿、鉆具損壞。當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計樁長預(yù)定標(biāo)高時，在動力頭底面停留位置相應(yīng)的鉆機(jī)塔身處作醒目標(biāo)記，作為施工時控制孔深的依據(jù)。當(dāng)動力頭底面達(dá)到標(biāo)記處樁長即滿足設(shè)計要求。施工時還需考慮施工工作面的標(biāo)高差異，作相應(yīng)增減。

（5）灌注及拔管：

灌注前試驗人員對拌和料進(jìn)行檢查，如坍落度檢測，制作150×150×150mm規(guī)格28d抗壓強(qiáng)度試塊。成孔到達(dá)設(shè)計樁底（穿透無壓縮層以下0.5m）停止鉆進(jìn)。泵送混合料，當(dāng)鉆桿芯充滿混合料后開始拔管，不可先拔管后泵料?；旌狭系谋盟土颗c拔管速度相匹配，拔管速度控制在2—3m/min。施工樁頂標(biāo)高宜高于設(shè)計標(biāo)高50cm。灌注成樁后，樁頭進(jìn)行保護(hù)。

（6）移機(jī)：一根樁施工完畢后，鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁施工。

（7）棄土處理：CFG樁施工時，必須進(jìn)行清表，表土直接運(yùn)往棄土場。樁體施工完成2—3h后，挖除打樁棄土，棄土運(yùn)往棄土場棄置。

四、施工注意事項

（1）在施工過程中，應(yīng)該保證排氣閥能夠正常工作，定期對排氣閥進(jìn)行有關(guān)檢查，防止其被水泥漿堵塞。

（2）當(dāng)樁機(jī)移機(jī)到下一個樁位進(jìn)行施工時，應(yīng)該依據(jù)其軸線或者周圍樁位置對需要施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，保證樁位的準(zhǔn)確性。

（3）鉆桿應(yīng)該運(yùn)用靜止提拔，施工過程中應(yīng)該對鉆桿提拔的速度與混凝土泵送量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并且保證其能夠連續(xù)，在施工中禁止出現(xiàn)超速提拔。

（4）長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁施工在鉆至設(shè)計深度后，應(yīng)該準(zhǔn)確地掌握提拔鉆桿的時間，混合料的泵送量應(yīng)該與拔管速度相配合，保證管中具備一定高度的混合料，在遇到飽和粉土層或者是砂土，需要停泵待料。

五、試樁檢驗

1、檢驗內(nèi)容

（1）對單樁低應(yīng)變動力進(jìn)行檢測，保證樁的完整性。

（2）進(jìn)行靜荷載試驗，對樁的單樁承載力進(jìn)行確定。

2、檢驗方法

（1）靜荷載試驗

施工現(xiàn)場進(jìn)行單樁荷載試驗運(yùn)用的是慢速維持荷載的方法?，F(xiàn)場的單樁豎向承載力試驗依照承載力設(shè)計值的兩倍加載，承壓板是1.5m×1.5m的鋼質(zhì)方板，如圖2所示。運(yùn)用采用堆載、液壓油泵加載、百分表量測。依據(jù)量測的結(jié)果制作Q-S曲線、s——lgt曲線、單樁承載力特征值對應(yīng)沉降的分布圖，判斷單樁承載力特征值和沉降能否達(dá)到設(shè)計的有關(guān)要求。

（2）低應(yīng)變反射波法檢測

反射波法是以一維波動方程為理論基礎(chǔ)的樁基檢測方法，波在樁體傳播過程中遇到樁身內(nèi)存在的明顯波阻抗差異的界面（如樁底、斷樁、離析、夾泥等），或樁身截面變化（如縮頸、擴(kuò)頸），將產(chǎn)生反射波，如圖3。樁頂?shù)募铀俣葌鞲衅鹘邮諄碜詷渡聿煌课坏姆瓷湫盘枺ㄟ^濾波及分析處理后，得到速度時程曲線，即可計算平均波速。根據(jù)被測波型、波速、結(jié)合工程地質(zhì)及施工記錄，就能綜合判斷樁身的完整程度。根據(jù)測試數(shù)據(jù)、圖形，判斷樁是否完整、屬于幾類樁。

結(jié)語

通過CFG樁試樁在高鐵路基施工中的應(yīng)用，進(jìn)一步說明了分析CFG樁試樁是十分必要的，復(fù)核了設(shè)計地質(zhì)資料，確定了設(shè)備、施作方法、混合料配合比、坍落度、攪拌時間、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系數(shù)等各項工藝參數(shù)，對于類似的CFG樁施工應(yīng)用具有重大的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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