CFG桩在高速铁路软基处理中的应用探究

陈卓

（中铁十二局集团第四工程有限公司 710000）

CFG桩在高速铁路软基处理中的应用探究

陈卓

（中铁十二局集团第四工程有限公司 710000）

高速铁路的地基建设要求较高，首先地基的承载能力要强，其次要保证地基平坦顺畅、沉降幅度小等特点，来满足高铁的快速、舒适、平稳与安全的特征。这时CFG桩的复合地基就能满足高铁路段软基建设。本文针对CFG桩在高速铁路软基上实际的应用情况，进行了一番探讨，总结了在一般情况下的CFG桩设计数值。

CFG桩；应用细节；复合地基

1 CFG桩的基本属性和应用原理

CFG桩全称为水泥粉煤灰碎石桩，英文名为Cement Flying-ash Gravel Pile，CFG就是该名称的缩写。CFG桩是由粉煤灰、水泥、碎石、石屑或砂与水混合形成的粘合性能高的混凝土桩。CFG桩的主要作用是与褥垫层、桩间土一同合成复合地基。该地基保证了桩间土的利用率，使其在工作时一直在起承重作用。因为在桩的顶力作用大于桩间土的面受力作用，所以在承重时，CFG桩受到更多的力并将这些力通过桩周围土层分散到更深的土地里，减轻地基的承重力，减少低级的损坏。通过桩的作用，软基的承重力大大提高，减少平常使用时的损坏，减低了工程造价。

CFG桩的材料中有水泥的混合，通过调整合适的水泥用量比例，将桩的强度控制在C15～C25这个范围之间，这个参数是柔性桩与刚性桩之间桩的一种状态。由于CFG与桩间土和褥垫层这三者工作合成复合地基，那么在软基工程设计时可依据地基形状来计算。在CFG桩结构中因为没有钢筋之类的材料，并且粉煤灰和石屑可利用工业废料，这样工程造价可进一步降低。

褥垫层是复合地基中的一个核心关键。在地基的工程设计中一定要加上合适厚度的呈散粒状材料的褥垫层。褥垫层的出现对地基的受力作用影响十分大：有了褥垫层，桩之间的受力就不单单依靠CFG桩在土里上下起伏来分散力压，而是将桩端加好落在土层上，可以通过褥垫层将力度先转移到桩间土上，使桩和土一同作用力，减轻地基损害；若没有褥垫层，桩间土就不能起到承载力的用途，不能形成复合式地基，将力压在桩上，对桩的损害非常大。

2 CFG桩在软基上施工工程概况及其应用细节

2.1 工程概况及成桩流程

在软基上CFG桩的合成材料一般为粉煤灰、水泥、碎石、石屑或砂，再通过振动式沉管灌注机械设备来施工，该桩适用于软土不低于5m厚度的路况。合成桩的半径为40cm，桩之间的距离为1.1m，铺垫的高强土格室成10cm高在桩顶部，再铺垫紧密的碎石层30cm。铺垫5cm高的高强土格室在垫层中来调动桩顶受力的分布。

成桩工艺流程：原地面处理→桩机就位沉管→投料→振动拔管→成桩→移位→材料搅拌→用湿粘土或粒状材料封顶→下→根桩。具体情况应根据现场实际情况选择合适的施工流程。

在现场的施工中灌注成桩有三种工艺：长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩、振动沉管灌注成桩。另注意在沉管、管内投料成桩步骤时使用振动锤，沉管振动适用于软土地基施工。

2.2 材料要求

（1）在水泥粉煤灰碎石桩形成材料混合中，混合材料、混凝土及其外加混合剂要求：粉煤灰与缓凝剂应符合实际路况的标准要求，混合材料的比例应该经过多次试验才能确定。

（2）混合材料的配置必须严格按照比例数据进行配置，不能因材料缺少或剩余，将缺少的材料分量降低或将剩余不多的材料全放置在混合物中。这样避免承重力与设计不同，造成工程伤害。

（3）使用振动沉管灌注桩，在成桩施工过程中承受的坍落度应在30～50mm之间，振动沉管灌注成桩后CFG桩顶端浮浆厚度不能大于200mm。

（4）在拔出沉管灌注成桩施工管时，应该以一定的速度匀速拔出，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min左右，若遇到淤泥类土质，应将拔管速度适当减慢。

2.3 相关技术指标：

主要以路面实际情况和工程设计数据为主，在高速铁路软基中CFG桩一般用的施工设备是振动沉管灌注成桩。

（1）地基承载力：按实际路况与工程设计要求；

（2）桩径：35～60cm，一般以40cm为佳；

（3）桩长：设计要求；

（4）桩身强度：混凝土强度满足设计要求，通常大于等于C15强度；

（5）桩间距：1.1m左右（实际路面为准）；

（6）桩垂直度：小于等于1%；

（7）褥垫层：宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，不宜选用卵石，最大粒径不能大于3cm。厚度15～30cm，夯填度小于等于0.9。

在具体的工程施工时，以上数据仅作为一般情况下的参考用，真正落实时应根据路面的基础、结构、地基承受力和地质实际情况来做具体改动，并在现场预留实验用1～2组来确定。

2.4 施工时注意事项

（1）施工时CFG桩垂直度不能大于1%的偏差；桩的纵横向偏差要小于50mm，桩顶的高程控制在设计高程正负50mm之内，同时桩体的有效直径不小于设计值。

（2）尤其注意若施工时正处于冬季，温度较低，要保证混合材料的孔内温度高于5℃，要给桩间土和桩头实施保温措施。

2.5 CFG桩应用的优势

（1）由褥垫层、桩间土和CFG桩形成的复合地基能够最大程度的挖掘CFG桩的优点，能够增大地基的承受力，减少低级的变形与损坏。

（2）由于CFG桩中混入一定量的粉煤灰，不用钢筋等材料加持硬度，并能使桩间土的受压能力完全发挥出来，能够很大程度上减少施工时间，减少施工材料的浪费以及环境总值污染，有利于社会与经济效益。

3 结语

CFG桩运用于高速铁路的软基中，符合高速铁路的高、平坦、顺畅等特性。这样在高铁行驶过铁路路段时，能满足高铁的平稳、顺畅快速与舒适。CFG桩介于柔性桩与刚性桩之间，既有柔性桩的优良特点，也有刚性桩的侧面受阻与顶端承重的特性，即使在黏性土质、砂性土质、淤泥性土质和杂性土质等都能使用。高速铁路在建设时，应该勘察考量当地实际路况，找出打造地基的方法，并根据地质数据来设计合理的工程图。根据一些实验与实践表明CFG桩能够广泛应用于地基建设，并且从安全系数与工程造价两方面来看也是优势选择。在CFG复合地基中，也因为有褥垫层和桩间土的作用，分散了承载力，降低了地基损坏率，使工程造价明显降低。

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