張鐵

（中鐵十五局集團，河南 洛陽 471013）

1 概述

大同至西安鐵路客運專線站前工程Ⅴ標段位于晉中市平遙縣、介休市、靈石縣境內(nèi)，線路北起平遙東站，向南跨越在建汾平高速，設(shè)介休東站，出站后線路跨越大運高速公路，設(shè)靈石東站，進入清阡洼隧道群，標段全長49.582km。路基16.203Km，占線路總長度的32.87%，其中區(qū)間路基11.915km、站場路基4.384km，最大路基填高11.5m，區(qū)間路基土石方718m3，其中挖方630萬m3填方88萬m3，填方為改良土、AB組填料和級配碎石。本段設(shè)計為軟土路基，長度405m，采用CFG樁進行加固，樁徑西50m，樁長8.5～17.5m，樁身為C15混凝土，樁尖為C35鋼筋混凝土。

2 CFG 樁的作用機理和特點

CFG樁是水泥、粉煤灰、碎石樁的的簡稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結(jié)強度樁，樁和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)相連，無論樁端落在一般土層，還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁問土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形小。CFG樁既不配筋，又利用工業(yè)廢料——粉煤灰，與其他種類的樁比，可降低造價1/4～1/2，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

3 CFG樁施工

3.1 工作墊層

工作墊層的材料采用C組以上填料，其粒徑不大于30mm，以免在沉樁過程中發(fā)生擠壓造成偏樁或引起管樁斷裂。

3.2 分區(qū)與編號

為使軟基加固施工均衡有序進行，首先應(yīng)對軟基加固區(qū)進行分區(qū)。并對每一根樁進行編號，以便于施工過程的統(tǒng)一管理。

3.3 橋涵構(gòu)筑物結(jié)合部軟基施工

為避免橋涵基礎(chǔ)施工擾動造成橋涵兩側(cè)已施打樁體的傾斜與破壞，在施工順序上應(yīng)先安排橋涵基礎(chǔ)的施工，待其承臺竣工后方可進行橋涵兩側(cè)加固樁的施打。同樣為避免地面隆起引起橋涵基礎(chǔ)的破壞，橋涵側(cè)的加固樁應(yīng)從橋涵由里向外推進施工。

3.4 樁頂標高的確定

樁頂標高由一個區(qū)段的CFG樁全部施工完畢后根據(jù)現(xiàn)有工作墊層的平均標高、橋涵等構(gòu)筑物重新分批確定，同一批CFG樁的樁頂標高應(yīng)一致，不宜形成橫坡或縱坡。

3.5 振動沉管樁機施工CFG樁

3.5.1 測量定位

由測量人員用測量儀器在鋪好的工作墊層上放出CFG樁邊線、兩側(cè)路肩邊線及線路中線，用石灰打出網(wǎng)格并由專業(yè)技術(shù)人員進行復(fù)核。

3.5.2 樁機安裝就位

采用YZ160型靜壓振動沉管樁機，在組裝完畢就位后，應(yīng)使樁機保持水平、穩(wěn)固，調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直偏差不大于1%。

3.5.3 樁尖的預(yù)制與埋設(shè)

由于樁尖外形特殊，采用鋼模結(jié)合地模進行預(yù)制。樁尖的錐體部分埋人地模，柱體部分外露采用鋼模，避免樁尖脫膜時地模受到破壞。為提高樁尖預(yù)制進度，一般要在樁尖混凝土內(nèi)摻人早強劑。當樁尖達到設(shè)計強度后，方可用小型挖掘機配合人工按放樣位置進行埋設(shè)。樁尖應(yīng)埋人地表下300mm左右，平面位置偏差控制在50mm之內(nèi)。

3.5.4 成孔

①啟動馬達靜力沉管，沉管速度先快后慢，到第一持力層當出現(xiàn)靜力“抬架”時，開啟振動錘振動沉管。持力層不到2m，很快穿透，然后關(guān)閉振動錘。②再次靜力沉管，當出現(xiàn)“第二次”靜力“抬架”，進人持力層后，啟動振動錘振動沉管，直至“抬架”靜止沒有下沉。③當沉管至設(shè)計標高并確保沉管進人持力層不小于2m時，方可終孔，經(jīng)現(xiàn)場測量，比設(shè)計深度深6.8m左右(設(shè)計深度11.5～12m，實際深度為18.35m)。

3.5.5 混凝土的材料、配比要求

①水泥采用32.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥進場時應(yīng)有出廠合格證并有現(xiàn)場見證抽驗報告。②采用細度不大于25%的Ⅱ級或Ⅱ級以上的粉煤灰，必須有合格證并有現(xiàn)場見證試驗報告。粉煤灰應(yīng)具有一定的抗腐蝕能力。③碎石粒徑采用20～40mm級配，含泥量不大于3%且符合國家現(xiàn)行標準JGJ53(普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準檢驗方法》的規(guī)定。④石屑粒徑2.5～20mm，含泥量不大于5% ，細度模數(shù)符合中砂要求。當石屑缺少時，可采用中砂或粗砂代替。⑤為控制成樁后樁頂浮漿厚度不超過200mm，混凝土的坍落度應(yīng)控制在30～50m之內(nèi)。⑥混凝土配合比(質(zhì)量比，kg/m)為水泥：石屑：碎石：粉煤灰：水：260：540：1200：120：190。

3.5.6 投料

在沉管到持力層“抬架”靜止后，為防止回彈，盡快用料斗進行空中投料，混凝土必須連續(xù)灌注，直到管內(nèi)混合料面與鋼管口平齊。如上料量不夠，須在拔管過程中補充投料，以保證成樁樁頂標高滿足設(shè)計要求。

根據(jù)設(shè)計長度計算出每根樁的灌注數(shù)量，保證其充盈系數(shù)為1.2。

3.5.7 拔管

樁機留振10s后邊振動邊拔管，在拔管過程中勻速提升，提升速度控制在0.8～1.0 m/min。在拔管過程中不允許反插，補充混凝土通過沉管進行灌注，以保證成樁質(zhì)量和樁長，投料后留振8s。

3.5.8 成樁

沉管拔離地面50cm后(防止移動樁機時碰斷樁)，浮漿頂面應(yīng)高出地面60mm，測量上浮漿厚度，清除上浮漿，測量樁徑。成樁后為防止斷樁，在樁頂插入10鋼筋，全部沒人樁內(nèi)，間距、數(shù)量和長度按照設(shè)計要求設(shè)置。

3.5.9 保護樁長

保護樁長是指成樁時預(yù)先設(shè)定加長的一段樁(一般取50～70mm)，擴大樁頭施工時將其剔掉，以確保頂部樁體質(zhì)量。

3.6 施工中常見問題、原因及預(yù)防措施

3.6.1 工作墊層與軟土的軟硬交接處發(fā)生淺層斷樁

①原因：1)工作墊層擠土效應(yīng)；2)地面隆起；3)拔管速度過快。②預(yù)防措施：1)采取連打跳排的施打順序，施打新樁與已打且已硬結(jié)的鄰樁的間隔時間不小于7d，必要時可加人早強劑；2)避免施工擾動和擠壓造成的斷樁；3)采取從中間向四周推進的施打順序；4)拔管速度控制在0.8～1.0m/min。

3.6.2 混凝土離析

①原因：1)混合料攪拌時間不夠；2)投料不連續(xù)，間隔時間長。②預(yù)防措施：1)每盤混合料的攪拌時間應(yīng)不小于1min；2)在沉管至設(shè)計標高后應(yīng)盡快連續(xù)投料，直至滿足樁頂預(yù)定標高。

3.6.3 樁頂下3.5m范圍產(chǎn)生樁體縮徑原因：1)混凝土自身壓力不足；2)混凝土下坐引起；3)連續(xù)施打造成的擠壓縮頸。

3.6.4 樁頭松散

①原因：投料不足。②預(yù)防措施：根據(jù)充盈系數(shù)進行投料控制，如上料量不夠，須在拔管過程中進行空中補充投料。

4 結(jié)束語

①通過以上的施工工藝和過程控制，經(jīng)過自檢和第三方的檢測結(jié)果顯示，CFG樁小應(yīng)變和單樁承載力均滿足設(shè)計圖紙和驗收標準的要求。

②由于CFG樁樁體材料摻人工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，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，可廣泛應(yīng)用于軟基的處理。

[1]中國交通建設(shè)監(jiān)理協(xié)會.交通建設(shè)監(jiān)理法律法規(guī)文件匯編[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]公路工程質(zhì)量檢驗評定標準.JTG F80／l-2004.