武广客运专线(DK1255 550-DK1341 518)段.doc

武广客运专线（DK1255+550-DK1341+518）段
路基CFG桩加固施工技术
中铁十一局（四公司）武广客运专线XXTJI标项目经理部
作者：张建波（13135690272）
摘 要：结合武广客专的建设，主要介绍CFG桩的施工程序，质量控制要点和加固效果。
关键词：武广客专 CFG桩 施工技术
1 前言
武广客运专线XXTJⅠ标里程为DK1255+550-DK1341+518，位于湖北省武汉市的江夏区和咸宁市的咸安区，全长86km，其中路基32km，占线路全长的约37%。CFG桩是武广客运专线为控制路基工后沉降、保证满足无碴轨道技术和质量要求所采取的最主要的路基基底处理工程措施，仅我管段设计总量约186万延米。
2 施工技术
2.1 CFG桩的形式及布置
CFG桩设计直径一般为0.5m，呈正方形或三角形布置，桩长、桩间距按各工点具体情况设计。桩顶铺0.6m碎石垫层，垫层内铺设双向高强土工隔栅。桩长原则上必须穿透软土至硬底。
2.2 施工流程
为了进行设备选型，项目部选取了地质情况具有代表性的地段对振动沉管和长螺旋钻机两种设备都进行了CFG桩试钻。结合现场情况，振动沉管施工至原地面2-3m时无法继续下沉，而长螺旋钻机可以施工至全风化层面≮1m。所以决定选用长螺旋钻机设备进行CFG桩施工。
经过试桩总结出施工流程如下：
原地面处理 测量放样 机具定位 钻进成孔 灌注砼 机具移位 桩头处理、场地余土清理 质量检测 褥垫层施工
2.3 材质及配合比要求
桩体原材料采用碎石、粉煤灰、水泥、砂配合而成，材料按C15砼配比。水泥应为PO32.5级及以上的普通硅酸盐水泥，砼28天龄期标准试块抗压强度不小于C15砼标准。混合料搅拌按配合比进行配料，采用拌和站集中拌和。每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制，控制在60～120s，塌落度控制在160mm～180mm。
2.4 施工操作与工序控制
(1)原地面处理
一般地段，清表50cm以后平整场地，适当留出CFG桩的混合料超灌量位置（一般为30-50cm）。根据现场情况，由于钻机在钻孔时还可以取出一些土，堆积在孔口砼周围，所以平整场地时按30cm来预留，一般可以满足要求。
当地基表层有淤泥或软弱层时，清瘀后回填普通土，地面低洼地段，回填土并碾压平整后即可进行CFG桩施工。处理后的地面标高同上。碾压平整后在复合地基加固范围内的回填土，压实度K≥0.9，地基系数K30≥80MPa/m。
场地应做好排水坡，四周留设排水沟，保证场地不积水。
(2)测量放样
场平工作完成后按照设计的CFG桩平面布孔图放样，在桩位处撒白灰并在地面钉设不易更改的标记（现场一般采用竹签），方便在施工中迅速确定桩位。
(3)机具定位
钻机就位对准桩位中心后，采用在钻架上挂垂球的方法，在钻架上刻上明显的对照位置线，每根桩施工前须进行对中及垂直度检查，确保CFG桩垂直度不大于1％。
(4)钻进成孔
钻孔开始时，首先关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。
为加强CFG桩施工地质核查，可利用长螺旋钻机沿线路方向至少每25米核对一个断面，每个断面做三个长螺旋钻孔，利用长螺旋钻提出的芯样核对每个地层，同时要注意是否有软弱夹层。
在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位置的电流值，作为地质复核情况的参考。
(5)灌注砼
钻孔至设计标高确保进入硬层1m后，停止钻进，开始混合料灌注，每根桩的投料量应不少于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，施工桩顶高程宜高出设计高程50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。
在灌注混合料时，对于混合料的控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量。
灌注时采用静止提拔钻杆，在特殊情况下采用边转边提进行灌注，如圆砾层等情况下，拔管速度控制在2～3m/min。
(6)机具移位
上一根桩施工完毕，对钻杆端部进行保护，钻机移位，进行下一根桩的施工。
(7)桩头处理、场地余土清理
砼达到70%强度后人工对CFG桩超灌部分进行凿除，并清运现场余土，确保达到场平要求。
在清运现场余土的过程中一定要注意对CFG桩体的保护，例如，我部在施工DK1312+940.08～DK1314+192.00CFG桩时因现场施工经验不足，疏忽了对CFG桩体的保护工作，按照常规的土方施工工艺使用大型挖掘机和运输车进场施工，造成了大量的CFG桩体被挖断，严重影响了CFG桩质量，造成了很大的损失。
(8)质量检测
满足一个检验批地CFG桩施工完毕应立即采用低应变和静载对桩身完整性和复合地基承载力进行检测。
在施工生产中质量检测工作一定要及时跟上，例如：我部在施工DK1312+940.08～DK1314+192.00CFG桩时由于现场清运余土的工作滞后，造成施工工艺上的一些缺陷不能及时得到暴露，有缺陷的施工工艺没有能够及时纠正就进行了推广，造成了一些不必要的损失。
(9)褥垫层施工
CFG桩检验完毕，并满足设计要求后，进行褥垫层施工。一般CFG桩桩顶面铺设0.5m厚碎石垫层，碎石粒径宜为8～20mm，最大粒径不宜大于30mm，垫层中铺设一层强度不小于110kN/m双向土工格栅，土工格栅上下各铺设0.05m厚中粗砂保护层。垫层材料虚铺后用静力压实。
土工格栅铺设时应铺平拉紧。搭接宽度，横向搭接50cm，纵向搭接50cm。
3 质量控制与检测
3．1质量控制
(1)混合料灌注时钻杆提拔速率和输送泵的泵送量要密切配合，钻杆静止提拔，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔及先提管后泵料。灌注过程中芯管插入混合料的最小深度宜按25cm控制。例如：我部前期在施工DK1312+940.08～DK1314+192.00 CFG桩时发现部分桩体夹泥问题较为突出，经过现场QC小组攻关发现，主要是在提钻泵送环节上没有按照“灌注过程中芯管插入混合料的最小深度宜按25cm”来控制，造成钻杆螺旋上的土滑落到砼上夹杂到桩体中，形成夹泥现象。
(2)确保桩长达到设计要求。设计要求CFG桩必须穿透软弱土层至硬底，对于第四系地层一般应嵌入砂类土或硬塑黏性土≮2m，对于下伏基岩段应嵌入全风化层≮1m。
(3)混合料的各种材料技术指标必须满足规范要求，其抗压强度必须满足设计要求。
(4)做好地质情况的复核工作。对有代表性的地点在施钻过程中适时提钻以确认地层分布情况是否和地质资料一致，特别是钻进达到设计深度时要确认桩尖土是否已经达到持力层足够深度。必要时，可在相邻两地质横断面中间进行补钻，以进一步复核地质情况。若出现异常情况，则必须及时通知监理和设计单位到现场确认，并提出处理意见。
3．2检测
按照《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》的规定，成桩28d后应及时进行低应变试验检测CFG桩桩身完整性按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根；承载力采用复合地基平板载荷试验，其承载力、变形模量应符合设计要求，按总桩数2‰抽样检验，且每检验批不少于3根。
为保证施工质量，建议首批CFG桩的前100根必须全部进行自检，以总结、检验和改进工艺质量控制。每台CFG桩施工机组的第一批桩自检数量不少于CFG桩总桩数的20%且不少于40根。
我部通过对已完工地段的CFG桩检测发现，CFG桩使用的波速与桥桩检测时使用的波速有一定的区别，设计C15的强度，CFG桩一般在3500m/s左右，比同等强度的桥梁桩基要高一些。检测过程中还发现一部分CFG桩顶部浅层断裂，经过分析主要是在截庄过程中不注意人为造成，这一项应引起重视。
4 施工应注意的问题
（1）确保桩长达到设计要求。
（2）确保CFG桩实际桩长进行硬底层的检测应以加密探测桩及土样鉴别控制为主，以电流梯度值及突变值为辅，结合操作者的实际经验予以判断。
（3）施工前必须通过精确测量放样确保桩位满足设计要求，在桩位对位过程中确保桩位偏差≤5cm；
（4）为减小对相邻桩产生的影响，确保CFG桩的施工质量，长螺旋钻机施工可逐行逐点施打，振动沉管灌注成桩施工时采用逐行间隔跳打的施工方法。
（5）设计桩顶标高离地表的距离不大时（不大于1.5），保护桩长可取50～70cm，上部再用土封顶；设计桩顶标高离地表的距离较大时，保护桩长可取70～100cm，上部再用粒状材料封顶直到地表。
（6）施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，在开挖基坑时，应将桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除，基槽开挖至设计标高后，多余的桩头需要剔除。
5 结语
CFG桩与桩间土以及与基础地面间的褥垫层共同组成复合地基，具有承载力高、沉降小、变形稳定快、施工方便、易于控制施工质量、工程造价低的特点。根据上述施工技术指导施工的我项目部CFG桩通过了相关的质量检测，地基加固效果优良。
参考文献：
[1] 铁建设[2005]160号，《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》.
[2] TZ212－2005，《客运专线铁路路基工程施工技术指南》.

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