客运专线路基CFG桩施工工艺及质量控制

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【摘要】文章首先详细介绍了铁路路基CFG桩施工工艺，其次就CFG桩施工中的常见问题进行了分析，最后针对这些问题提出了一些建议和对策。

【关键词】铁路路基；CFG桩施工；质量控制

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：

引言

水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，提高了复合地基承载力。CFG桩地基处理加固效果显著，采取CFG桩进行地基处理，施工便捷，噪音及周边环境的污染小，适用性强，经济合理。

1铁路路基CFG桩施工工艺

新建铁路吉林至珲春客运专线敦化站场路基工程中，软基处理项目为72.3万延米，其中cfg桩为34.8万延米。因此CFG桩复合地基的施工必然是施工过程控制和质量监控的重点，是客运专线敦化站路基施工成败的关键。因此，结合施工现场选用长螺旋钻机作为施工机械，每台钻机配备一台混凝土泵、一台发电机和若干台混凝土罐车。

1.1 试桩

施工前在加固范围内选择2～4根桩作为试验桩。通过工艺性试桩取得钻速、钻压、混合料坍落度、混合料搅拌时间及拔管速度等施工技术参数，作为指导施工的依据。

1.2 确定施工顺序

施工顺序与土的性质和桩间距有关，结合敦化站路基现场实际情况，采用连续施工的方法。

1.3 桩机就位

桩位经测量放样后，用竹签打孔，孔内灌入白灰以便于在施工中容易准确地找到桩位，桩机就位后，应由专业人员检查桩机是否存在安全隐患。根据地面高程及桩底设计高程之差，在桩机塔身上自上而下用红油漆标注刻度(以1 m间距最优)，作为桩长控制依据。桩机就位后，机长再次核对桩位，桩位(纵横向)偏差应＜50 mm，调整垂直度，确保垂直度≤1%;同时应保证桩的直径不小于设计值。

1.4 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地时，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抖动或钻进困难时，应放慢进尺，并检查桩机稳固性，防止桩孔偏斜和钻具损坏。在试桩时，钻进过程中应做记录，激振电流每沉1 m记录一次，对土层变化处在记录表别加以说明。

1.5 混合料搅拌及运输

混合料搅拌在拌合站集中进行。按照配合比配料，每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间控制。一般控制在90～120 s，具体搅拌时间由试验确定。混合料出厂时塌落度控制在160～200 mm。混凝土的运输为混凝土罐车运输。

1.6 灌注及拔管

钻孔至设计标高后，停止钻进，提拔钻杆，泵送混合料灌注。首盘混合料灌注前，采用水泥砂浆管道。待钻杆芯管充满混合料后开始拔管，灌注过程中匀速提钻(2～3 m/min)，并保证混合料淹没钻具1 m。桩顶高程宜高出设计高程50～70cm，灌注成桩后，桩顶盖土封顶进行养护。在灌注混凝土的同时，要对混凝土做含气量、塌落度的试验。施工过程及时调整混凝土配合比。

1.7 移机

当一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩排出的土较多，经常将邻近的桩位覆盖，有时还会因机械支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生位移。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。

1.8 清理桩头

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。长螺旋钻机钻孔、管内泵压混合料成桩施工存在钻孔弃土。对弃土和保护土层清运时采用小型施工机械人工联合清运，禁止机械超挖避免造成桩头断裂和扰动桩间土层。如剔除桩头时造成桩体至桩顶设计标高以下，则必须采用补救措施。其措施为：清除断裂面以上桩体，开挖桩体周围土（直径0.6米），至断裂面以下0.1米，剔平凿毛断裂面，并用水清洗，然后用与桩体材料配合比相同的混合料灌注。

1.9桩基检测

施工完成后进行桩基检测工作，CFG桩施工完毕28 d后，对CFG桩和CFG桩复合地基进行检测，检测包括室内块体试样28 d龄期无侧限抗压强度、单桩承载力及低应变检测。静载试验采用单桩复合地基，根据试验结果评价地基承载力。要求复合地基承载力≥500 kPa，检测数量，静载荷试验数量取CFG桩数的1.0%，且每检验批不少于3根。

2CFG桩施工中的常见问题分析

水泥粉煤灰碎石桩的施工中由于各种施工方法特点不同，在施工中可能会出现各种问题，常见的问题包括缩颈、断桩、桩偏位、斜孔、孔底虚土、桩头夹泥、桩身质量不合格、桩长不足、灌料堵管等。

2.1 缩颈和断桩

缩颈是桩身某个位置出现桩径突然变细的现象，缩颈和断桩是CFG桩施工中可能会出现的问题，其主要发生原因可能有以下几个方面:

1)在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，使得已打桩挤压成不规则形状，严重时会产生缩颈和断桩。

2)在上部有较硬的土层或中间夹有较硬土层的土中成桩，桩机的振动力大，对已打桩的影响主要是振动破坏，采用隔桩跳打工艺，若已打桩结硬强度又不太高，在中间补打新桩时，已打桩有时被振裂。

3)软土中拔管速度过快，软土结构破坏。

4)淤质地层护壁不够，待孔时间长使孔壁收缩。

5)在饱和软土中成桩时，由于已打桩尚未成型，新打桩对已打桩进行挤压导致已打桩变形，造成缩颈。

6)灌注混合料时拔管太快或振捣不到位，在桩身某个位置出现桩径突然变细的现象。

7)由于开挖基坑时方法不当导致浅层断桩。

2.2 桩体强度不均匀

在施工过程中，工艺操作不当可能会产生所成桩的桩体强度不均匀的现象，其主要发生原因可能有以下几个方面:

1)出现这种现象是由于混合料和易性不好或振捣不到位所致。

2)由于配合比不合理或搅拌不均匀在下料时输送管中的混合料发生离析比重小的水和粉煤灰被其他粒料挤至桩体四周，使得桩体的某个部位偏向四周的区域没有骨料而是充满了水和粉煤灰，随着时间推移粉煤灰沉积于空桩下部。

3)灌注混合料时拔管太慢或振捣时间过长，使得桩端部桩体水泥含量太少，桩顶浮浆较多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均。

2.3 桩偏位及斜孔

在成孔施工中可能会发生孔的倾斜而造成桩的倾斜，从而影响桩的竖向承载力，或者发生成桩桩位偏离原设计位置的情况，一般桩偏位可能是由于打桩挤土或挖土不当造成的，而斜孔则可能是钻机不稳或钻杆垂直度不够造成的。在饱和软土中成桩，当采用连打作业时，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，也可能导致桩的偏位。

2.4 灌料堵管

CFG桩施工中，可能会发生灌料堵管的现象，它直接影响桩的施工效率，增加工人劳动强度，造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。造成灌料堵管可能有以下几种原因:

1)混合料配合比不合理，碎石粒径偏大，或水泥因存放时间过久或受潮而结块。

2)混合料搅拌质量有缺陷。

3)设备原因。

4)由于施工不当使地下水涌入砂石回灌。

5)冬季施工时材料受潮结冰，经拌和后仍不能将冰块消除。

2.5 窜孔

在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到这个问题，钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;土体受剪切扰动能量的积累，使土体发生液化。工程实践证明，被加固的土层中虽有松散粉土、粉细砂，但没有地下水，施工中没发现有窜孔现象;被加固的土层中有松散粉土、粉细砂，有地下水，但桩距很大，每根桩成桩时间很短，也很少发生窜孔;只有在桩距较小，桩的长度大，成桩时间长，成桩时一次移机施打周围桩数量过多时才发生窜孔。施工中根据不同情况采取相应的措施。

3CFG桩施工质量控制

针对CFG桩可能存在的质量问题，加强施工全过程管控，全面实现质量达标，现结合长螺旋钻机成孔对CFG桩施工质量控制方面简要说明。

3.1 合理选用成孔工艺

成桩的施工工艺对CFG桩成桩质量非常重要，不同的地质情况适合不同的成孔方法，所以，水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据设计要求和现场地基土的性质、地下水埋深、场地周边是否有居民、有无对振动反应敏感设备等多种因素选择施工工艺，这是确保CFG桩复合地基施工质量的有效途径。

3.2 施工前配合比试验及坍落度控制

施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配置混合料。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工时每立方米混合料粉煤灰掺量宜为70 kg～90 kg，坍落度宜为160 mm～200 mm。

3.3 控制施工拔管速度

长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，控制混合料泵送量与拔管速度相匹配，遇到饱和砂土或粉土层，不得停泵待料。应严格控制拔管速率，2-3/min，如遇到淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。

3.4 控制桩顶标高

施工中桩顶标高应高出设计桩顶标高，留有保护桩长。每根桩在加料时，要比设计桩长多加0．5 m桩长的混合料。用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3 s～5 s，提高桩顶混合料密实度。

3.5 采用正确的打桩顺序

采用连续施打，由一边向另一边推进。

3.6 施工允许偏差

施工中加强自检，对成桩总数的10%进行抽检，且每个检验批不少于5根。桩体有效长度不小于设计值，桩径允许偏差为20 mm，桩身垂直度偏差不应大于桩长1%，桩位纵横向偏差不应大于50mm。

结束语

尽管CFG桩复合地基技术在铁路客运专线路基施工中已经广泛得到应用，但仍存在很多问题，因此，了解CFG桩施工工艺及施工技术的特点，熟悉CFG桩施工中的常见问题的成因及处理方法，对于不同地质条件工程中CFG桩的施工工艺选择、顺利施工以及成桩质量控制有着很重要的意义。新建铁路吉林至珲春客运专线敦化站场路基工程CFG桩施工过程中，由于提前预想，分析可能产生的各种质量问题，制定了相应的质量控制措施，过程中严格控制，实现了质量全面达标。

参考文献

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[3]刘志东.浅谈CFG桩在高速铁路软土地基处理中的应用[J]. 山西建筑. 2009(07)