唐學(xué)軍

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100041）

1 CFG 樁施工的準(zhǔn)備工作

第一，現(xiàn)場(chǎng)處理。按設(shè)計(jì)要求，確定施工范圍，并進(jìn)行整平處理，以改善場(chǎng)地的平整度和緊實(shí)度。勘察確認(rèn)附近的高壓電纜、通信線路等既有管道設(shè)備是否已加強(qiáng)保護(hù)，防止其在施工過程中遭到損壞。

第二，水泥、粉煤灰、碎石、外加劑等是混凝土的主要施工原材料，進(jìn)場(chǎng)后要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，以確定各種原材料的質(zhì)量，保證投入使用的原材料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

第三，各種原材料的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如下。水泥：普通硅酸鹽水泥，42.5 等級(jí)。細(xì)?；虼至Ａ希簢?yán)格分級(jí)，不能超過1500kg/m，最大顆粒直徑小于25mm。砂質(zhì)：中等粗砂，含泥量小于5%，否則容易因含泥量過大而影響施工。粉煤灰：細(xì)度不大于45%，三級(jí)或更高。石屑：石屑率是此類物料的主要控制指標(biāo)，保持在0.25～0.33 之間。泵送劑：此類物料的用途是根據(jù)實(shí)際情況來(lái)優(yōu)化泵送施工工況，比如，當(dāng)攪拌泵送性能達(dá)到要求時(shí)，不摻泵送劑；在施工場(chǎng)地溫度高，或水泥摻入量低的情況下，則根據(jù)具體情況摻入適量泵送劑。

第四，按照技術(shù)要求，進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)，以確定適宜的配合比。水泥、粉煤灰、細(xì)集料、粗集料、摻和 劑、水 的 比 例 為1∶0.43∶2.69∶3.87∶0.014∶0.57。選擇合適的原材料，攪拌時(shí)間為90～120s，可獲得均勻的混合料。

第五，在前述基礎(chǔ)上，對(duì)CFG 樁進(jìn)行強(qiáng)度和抽水性能的控制，保證混凝土的坍落度在160～200mm 之間，保證混凝土澆筑順利進(jìn)行。從工藝測(cè)試的結(jié)果可知，鉆桿芯管在灌滿混合料后即可拔出，整個(gè)過程的速度控制在2.5m/min[1]。

2 CFG 樁施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 樁位放樣

監(jiān)理工程師使用全站儀對(duì)縱樁進(jìn)行測(cè)量，并嚴(yán)格按圖紙上的布孔進(jìn)行定位，以此作為施工的控制基礎(chǔ)。嚴(yán)格按照樁位圖的要求，準(zhǔn)確地施放樁位，在各個(gè)部位用石灰做標(biāo)識(shí)，以保證樁身的偏移不超過規(guī)定范圍。在樁位放樣后，從位置和數(shù)量等幾個(gè)方面進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)，以保證其符合要求。最后，依據(jù)已知的樁位，進(jìn)行鉆孔作業(yè)路徑的編制，以避免因反復(fù)操作而對(duì)樁位精度造成不良影響。

2.2 鉆機(jī)就位

在鉆機(jī)就位之前，應(yīng)對(duì)樁位進(jìn)行交叉定位，并在施工場(chǎng)地設(shè)置樁位，以便于后續(xù)開展檢驗(yàn)工作，確定鉆孔的具體位置。根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，確定合理的框架高度。在鉆機(jī)到位后，將鉆頭定位在樁心上，二者之間的偏差不超過100mm。通過在鉆機(jī)塔體周圍安裝的豎直基準(zhǔn)，對(duì)鉆頭的定位狀況進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)，并依據(jù)測(cè)量值進(jìn)行修正，直到鉆桿豎直對(duì)準(zhǔn)樁位中心。

2.3 混合料攪拌

選用優(yōu)質(zhì)合格的原材料，按預(yù)定的配合比，在攪拌站進(jìn)行配制，可獲得均勻的混合料。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，每一盤的攪拌時(shí)間以120s 為宜。按照“先拌后用”的原則，及時(shí)使用產(chǎn)出的混合料，避免由于間隔時(shí)間太長(zhǎng)，造成物料的性能下降。

2.4 鉆進(jìn)成孔

在鉆進(jìn)過程中，封閉閥門，將鉆桿向下移至其所在的位置，并在此條件下啟動(dòng)電機(jī)，進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。鉆進(jìn)作業(yè)操作復(fù)雜，在鉆進(jìn)一段時(shí)間后，如果沒有任何異常情況，則可開始提速，按常規(guī)的速度進(jìn)行施工，這樣既能降低鉆桿的晃動(dòng)，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和改正誤差。在成孔施工中，如果鉆桿晃動(dòng)或者很難再下鉆（在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里沒有明顯的進(jìn)尺），則應(yīng)減慢進(jìn)尺速度，否則成形孔位易發(fā)生傾斜，有時(shí)會(huì)造成鉆進(jìn)工具的損壞。在鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，作業(yè)人員要保證動(dòng)力底表面的停頓與鉆機(jī)的塔身一一對(duì)應(yīng)，并做好記號(hào)，為后續(xù)樁長(zhǎng)度的測(cè)定提供依據(jù)。

2.5 灌注混凝土及拔管

隨著CFG 樁成孔工作的進(jìn)行，當(dāng)樁身達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，停止鉆進(jìn)，進(jìn)入抽吸階段，并在此期間加強(qiáng)對(duì)鉆桿內(nèi)部的檢查，如果有混合料遺留，則將鉆桿反轉(zhuǎn)提起。此時(shí)需要對(duì)升降和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以達(dá)到完美的配合。

一般情況下，成樁速度為1～2m/min，成樁過程應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，防止物料短缺或其他原因造成停頓。如遇特殊情況，不能進(jìn)行連續(xù)灌注，應(yīng)根據(jù)勘察報(bào)告和場(chǎng)地地質(zhì)情況，合理安排停機(jī)地點(diǎn)，不得在飽和砂土以及粉土層中停機(jī)。灌漿完成后，在樁頂上放置一個(gè)水泥袋，作為保護(hù)。完成后，養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%左右時(shí)，在樁頂高出設(shè)計(jì)樁高50cm處，采用濕挖法將樁頭鑿除，然后在此部位覆蓋一層塑料膜。

2.6 整機(jī)移位

最后一根樁基成形后，按設(shè)計(jì)方案將鉆機(jī)移到下一個(gè)施工地點(diǎn)，進(jìn)行下一步的施工。CFG 樁中土層含量高，在施工過程中，如果控制不當(dāng)，易造成相鄰樁位的遮擋，在某些情況下，可能造成原已標(biāo)定的樁位發(fā)生變化。

為了解決這一問題，必須在下一樁施工之前進(jìn)行樁位檢查，以保證樁位精度。單根樁在灌漿到控制標(biāo)高后，再進(jìn)行下一樁的施工，整個(gè)施工過程皆宜連續(xù)灌注，并保證樁位誤差不超過10cm[2]。

2.7 混凝土工程性能現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

混凝土攪拌材料的工程性質(zhì)會(huì)對(duì)其施工產(chǎn)生直接影響，所以必須進(jìn)行混凝土攪拌樁的坍落度檢測(cè)，以確定其實(shí)際質(zhì)量，如果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就進(jìn)行灌注施工。在成樁過程中，取樣制作3 個(gè)混凝土試件，每個(gè)試件都是邊長(zhǎng)為150mm 的立方體，通過測(cè)試來(lái)確定其28d的壓縮強(qiáng)度。

圖1 CFG 樁施工流程

3 CFG 樁施工中的注意事項(xiàng)

3.1 CFG 樁成孔

第一，將鉆桿向下運(yùn)動(dòng)，使其與地面保持接觸，這時(shí)，電機(jī)鉆機(jī)開始正式施工。第二，鉆進(jìn)工人與測(cè)量員緊密合作。每鉆進(jìn)1m，應(yīng)立即向操作員報(bào)告，如發(fā)現(xiàn)有電流改變，應(yīng)立即與現(xiàn)場(chǎng)讀卡員進(jìn)行交流，以便準(zhǔn)確掌握實(shí)際的進(jìn)尺和土層特性，并完整地記錄數(shù)據(jù)。通過電流顯示的結(jié)果來(lái)判斷施工狀況，如果鉆孔部位已觸及堅(jiān)硬地層，應(yīng)加強(qiáng)進(jìn)尺的控制，提高進(jìn)尺操作的精細(xì)程度，保證每一次進(jìn)尺都能有效控制，避免埋入深度不符合要求。在鉆進(jìn)到持力層后，要對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查，并將資料進(jìn)行記錄。第三，在鉆進(jìn)深度區(qū)域中，存在著大量的地質(zhì)類型，應(yīng)注意對(duì)實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行分析，如發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)要求不一致，應(yīng)立即向設(shè)計(jì)部門報(bào)告，并進(jìn)行實(shí)地勘察，確認(rèn)后，再進(jìn)行下一步工作。第四，在鉆進(jìn)過程中，如果鉆桿發(fā)生晃動(dòng)或鉆進(jìn)困難，應(yīng)適當(dāng)放緩進(jìn)尺速度，以免造成樁孔變形、鉆具損壞。

3.2 樁頭的處理

將鉆孔工具緩慢抬離洞口，施工人員沿著地表標(biāo)高清除樁間土，直到露出樁頂（這一作業(yè)的時(shí)機(jī)比較重要，必須在混凝土開始凝固之前進(jìn)行）。在1m 高的樁頂進(jìn)行振動(dòng)，可以有效改善樁頭的施工質(zhì)量。對(duì)樁頂50cm 以內(nèi)的混凝土進(jìn)行人工清掃，然后收面平整，在樁頂上涂上塑料膜，保證混凝土在有效保護(hù)的情況下成型，從而形成結(jié)構(gòu)完整、受力穩(wěn)定的CFG 樁。在CFG 樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，應(yīng)清除剩余的混凝土，以人工開挖為主，配合小型機(jī)械搬運(yùn)等方法清除樁頭，同時(shí)保證樁體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，保證樁體的連續(xù)性，防止出現(xiàn)斷樁問題或影響周邊基礎(chǔ)。在清除完土壤后，采用人工截樁法進(jìn)行截樁。截樁過程中，如果CFG 樁頭出現(xiàn)裂紋，則應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行鉆孔，然后用普通水泥砂漿修補(bǔ)，并以高等級(jí)混凝土填充，以確保樁體整體的施工質(zhì)量[3]。

3.3 技術(shù)控制要求

第一，在采用CFG 樁進(jìn)行路基施工時(shí)，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)方案和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)與管理。

第二，在前期準(zhǔn)備階段，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原材料的質(zhì)量控制和管理，并對(duì)各種原材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。同時(shí)，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行材料的計(jì)量與配合比工作。

第三，嚴(yán)格遵守拌和配方，保證混凝土的坍落度不超過100mm。根據(jù)路基工程的實(shí)際情況，對(duì)檢測(cè)頻率和次數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并在30d 后進(jìn)行混凝土的抗壓強(qiáng)度測(cè)試。

第四，加強(qiáng)對(duì)工地的監(jiān)測(cè)和觀察。為了能及時(shí)掌握并發(fā)現(xiàn)有可能發(fā)生的斷樁問題，在施工前和施工中應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。

第五，對(duì)具有高塑性的松軟土壤，應(yīng)采取靜壓法進(jìn)行處理。簡(jiǎn)而言之，就是利用機(jī)械的自重使套管下沉到規(guī)定深度，然后注入混合液，起動(dòng)電機(jī)，邊震動(dòng)邊拔出套管。

第六，在施工期間，要對(duì)鉆桿與井眼的垂直度進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)與控制，在施工場(chǎng)地的兩個(gè)不同方向上設(shè)置專用的監(jiān)控設(shè)備，以保證鉆進(jìn)的垂直度符合要求。

第七，在CFG 樁的施工中，技術(shù)人員可以根據(jù)每個(gè)工位制作檢驗(yàn)試樣，在28d 內(nèi)進(jìn)行無(wú)側(cè)限強(qiáng)度測(cè)試。在成樁28d 后，要進(jìn)行單樁或復(fù)合路基的承載能力測(cè)試，以確定其承載能力與變形系數(shù)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的基本要求。

第八，在雨季、冬季施工時(shí)必須嚴(yán)格遵守施工要求，并嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定中的軟基處理程序，以防止對(duì)CFG 樁造成不良影響。

4 質(zhì)量控制與檢測(cè)

4.1 質(zhì)量控制

第一，在灌漿過程中，鉆桿提升速度與輸送泵的泵送量要緊密配合，確保鉆桿在不震動(dòng)的狀態(tài)下持續(xù)提升，在施工過程中，不得有超速提升和先提管后泵料的現(xiàn)象。在澆筑時(shí)，將芯管插入混凝土中，深度以25cm 為宜。第二，保證樁身長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)規(guī)范。CFG樁的設(shè)計(jì)要求是從軟黏土鉆進(jìn)到硬底板，并要求埋置砂質(zhì)或硬質(zhì)黏土深度為2m，底部的基巖部分則要埋入全風(fēng)化層1m。第三，各原材料的性能指標(biāo)均應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，且其壓縮強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。第四，對(duì)地質(zhì)狀況進(jìn)行復(fù)查。在有代表性的位置，及時(shí)鉆孔取樣進(jìn)行分析，以確定地層分布與地質(zhì)數(shù)據(jù)是否相符，尤其是在鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，要確定樁尖土壤是否已到達(dá)持力層的充分深度。在需要的時(shí)候，可以在兩個(gè)相鄰的地質(zhì)橫截面之間進(jìn)行補(bǔ)鉆，以便對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行進(jìn)一步的復(fù)查。如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即向監(jiān)理、設(shè)計(jì)部門報(bào)告，并向其提供解決方案。第五，對(duì)螺旋鉆井泵壓力施工進(jìn)行控制。一是定期對(duì)排氣閥進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致管道中的氣體不能順暢排出，造成樁身空心。二是在進(jìn)行螺桿泵壓施工時(shí)，要嚴(yán)格掌握鉆進(jìn)、泵送、拔管的時(shí)機(jī)，不得過早、緩慢，否則容易造成樁身質(zhì)量問題。如果提前提管，則會(huì)造成樁端不夠充分，對(duì)樁的承載力產(chǎn)生直接影響，從而造成路基質(zhì)量問題[4]。三是在CFG 樁的整個(gè)施工過程中，必須嚴(yán)格按照工藝試驗(yàn)確定的、經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行作業(yè)，包括鉆孔速度、鉆桿提升速度、攪拌泵送量等，從而保證樁身的質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在提升鉆桿時(shí)，應(yīng)采用靜態(tài)提升法，以控制提升速度，避免因超速造成縮徑、斷樁等問題。

4.2 檢測(cè)

根據(jù)《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)》（鐵建設(shè)〔2005〕160 號(hào)）的要求，在成樁28d 后，按成樁總量的10%對(duì)CFG 樁進(jìn)行低應(yīng)變測(cè)試，并以5根以上的樁身進(jìn)行檢測(cè)。在CFG 樁的首次自檢中，每個(gè)CFG 樁組的自檢次數(shù)不得低于CFG 樁數(shù)的20%，并且不低于40 個(gè)。

5 施工中應(yīng)注意的問題

第一，保證樁身長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)規(guī)范。第二，CFG樁的實(shí)際樁長(zhǎng)和基底檢測(cè)應(yīng)以加密探樁和土壤樣品識(shí)別控制為主要內(nèi)容，輔以電流梯度和突變值，并根據(jù)操作人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。第三，在施工之前，應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量放樣，以保證樁位達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并保證其定位誤差小于5cm。第四，為了減少對(duì)鄰近樁基的影響，保證CFG 樁基的質(zhì)量，應(yīng)采用分段逐點(diǎn)施打的方式進(jìn)行施工，而在沉管灌注成樁過程中，應(yīng)采用分段隔跳的施工方式。第五，在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高與地面保持一定距離（不超過1.5m）時(shí)，防護(hù)樁長(zhǎng)度宜為50～70cm，在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高與地面距離較大時(shí)，防護(hù)樁長(zhǎng)度宜為70～100cm，其頂部用粒狀材料覆蓋直至地面[5]。第六，施工樁頂標(biāo)高不宜低于設(shè)計(jì)樁頂高度0.5m，基坑開挖時(shí)，必須對(duì)樁尖施工質(zhì)量不佳的樁段進(jìn)行人工挖除，當(dāng)基坑開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，剩余的樁頭必須清除。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，CFG 樁加固施工技術(shù)在提高路基穩(wěn)定性方面具有十分重要的作用。但當(dāng)前CFG 樁施工技術(shù)在施工中仍存在諸多問題，因此，在施工中應(yīng)重視原材料準(zhǔn)備、樁位放樣、鉆孔、灌注施工、質(zhì)量控制與檢測(cè)等方面的問題，以確保CFG 樁施工的質(zhì)量。