CFG桩在沈丹客专软基中的应用
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摘要：本文以沈丹铁路客运专线软土路基工程为实例，详实地论述了cfg桩的工艺特点、适用范围、施工工艺流程及质量控制等内容。在施工实践中积累了大量的相关经验，为类似的工程施工在质量与进上可提供一些可借鉴的依据。
关键词：CFG桩软基施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码： A
前言
CFG桩是水泥、粉煤灰、碎石桩的简称，CFG是在碎石桩基础上加以改进，发展而来的，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）加水拌和成混和料灌入成孔中形成的一种低强度桩。CFG桩体与桩间土、褥垫层和足够刚度的基础一起形成复合地基，达到提高地基承载力，减小地基沉降变形的目的。
1、工艺特点
CFG桩软基处理具有速度快，加固深度比其他方法深；单桩承载力、复合地基承载力同比其他方法有大幅度提高；质量易于保证，路基填筑过程中的沉降容易得到有效控制。
2、适用范围
适用于东北东部铁路通道工程前阳至庄河段30m深度范围内的淤泥质土、含水量高的黏土地、粉土地、人工填土及密实厚砂层等软土地段的地基处理。
3、CFG桩工艺原理
是利用钻孔机械在软土中成孔，然后将一定比例的水泥、粉煤灰、碎石、石屑和水混合料灌入空心钻杆中，经机械振动密实硬化形成一定强度，桩体共同承担荷载，使地基的承载能力大幅提高。
4、施工工艺流程及技术要求
（1）施工准备
①核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法。
②进行满足桩体设计强度的配合比试验，确定各种材料的施工用配比。
③平整场地，清除障碍物，标记处理场地范围内地下构造物及管线。
④测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识。
⑤施工前清除地表耕植土，进行成桩工艺试验，确定施工工艺和参数。
（2）施工顺序
CFG桩施工优先采用间隔跳打法，也可采用连打法。具体的施工方法由现场试验来确定。
连打法易造成邻桩被挤碎或缩颈，在粘性土中易造成地面隆起；跳打法不易发生上述现象，但土层较硬时，在已打桩中间补打新桩，可能造成已打桩被振裂或振断。
在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打，但施工新桩与已打桩时间间隔不少于7d；在饱和的松散粉土中，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打；全长布桩时，应遵循“由一边向另一边”的原则。
（3）振动沉管灌注施工操作要点
振动沉管打桩机适用于粘性土、粉土以及淤泥质土，其施工步骤如下；
①沉管
根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。桩机就位，保持桩管垂直，垂直度偏差不大于l％；若采用预制钢筋混凝土桩尖，需埋入地表以下300mm左右。开始沉管，为避免对邻桩的影响，沉管时间尽量短；记录激振电流变化情况，必须1m记录一次，对土层变化处予以说明。
②投料
在沉管过程中用料斗进行空中投料（可边沉管边投料）。待沉管至设计标高且停机后须尽快完成投料，直至管内混合料顶面与钢管料口平齐。
③拔管
启动电动机，首次投料留振5～10s再开始拔管。拔管速率按工艺性试验并经监理工程师批准的参数进行控制，一般1.2～1.5m／min较合适。拔管过快易造成局部缩颈或断桩；拔管太慢振动时间过长，会使桩顶浮浆增厚，易使混合料离析，对淤泥质土，拔管速度可适当放慢。拔管过程中不宜反插留振。如上料不足，须在拔管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求。成桩后桩顶标高应高出设计桩长0.5米，且浮浆厚度不超过20cm。
④封顶
沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用湿粘性土封顶。
⑤移机
钻机移位进行下一根桩的施工。
⑥施工工艺流程图
振动沉管CFG桩施工工艺流程见图1
图1振动沉管CFG桩施工工艺流程
（4）长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工工艺
开钻前首先使用砂浆润管，确保混凝土顺利泵送灌注。然后关闭钻头阀门，垂直对准桩位，启动马达开钻，应匀速钻进，避免形成螺旋孔，钻进深度达到设计标高后，停止钻动。施工中作好钻进记录。
①CFG桩钻机就位后，用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。
②混合料搅拌
混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少于1min。混合料加水量和坍落度（设计要求长螺旋钻管内泵压混合料法施工时，坍落度控制在16～20cm）根据采用的施工方法按工艺试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制。在泵送前混凝土泵料斗必须备好熟料。
③钻进成孔
钻孔开始时，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。一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。
④灌注及拔管
CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆心充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2～3m/min，成桩过程宜连续进行，避免因后台供料慢而导致停机待料。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。
⑤移机
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
⑥工工艺流程图
长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺见流程图1
图1 长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程
5、质量控制及养护
（1）质量控制
①为检验CFG桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，在工程施工前，必须先做不少于2根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺。
②CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。桩长、桩顶标高及直径必须符合设计要求。
③CFG桩施工中，每台班均须制作检查试件，进行28d强度检验，成桩28d后及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验，其承载力、变形模量必须符合设计要求。
④通常桩顶混凝土密实度差，强度低，对此采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。
⑤为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采取强制式搅拌机。
⑥桩身每方混合料掺加粉煤灰量及坍落度控制根据设计和采用的施工方法按工艺试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制。
⑦清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
⑧冬期施工时混合料入孔温度不得低于5℃,对桩头和桩间土应采取保温措施。
⑨跳打施工时必须及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。
⑩整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录，记录钻压电流值、孔深、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。
（2）桩体养护
长螺旋钻施工时，采用小型挖掘机和人工联合清运桩孔土。CFG桩施工完毕后，在其混合料初凝后，开始清运成孔时产生的弃土。清除时不得扰动桩间土，不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害；清土预留至少20～50cm人工清除、找平。
CFG桩在混合料灌注完成后，立即用粒状材料或湿黏性土护顶养生，一般养生28天。
6、工程概况
由九局六公司施工的沈丹客专路基段为7.435km，占线路总长度的36.5%，路基类型有陡坡路基、路堤路基、路堑路基，路基工点分布相对零散，地基处理多以CFG为主，CFG桩总计长度为11万米。
施工中依据《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》《客运专线铁路路基工程施工技术指南》。工后检验，满足设计及规范要求，其工程质量、安全及环境保护均得到了业主及监理单位的认可。