铁路工程软土地基加固CFG桩施工技术

李俊杰

摘 要：文章以新建南京至安庆铁路项目施工工程为例，基于软土地基特征，对软土地基加固施工过程中采用的CFG施工技术进行了分析和探讨，取得了良好的施工效果。

关键词：铁路工程 软土地基 加固CFG桩

1.工程概况

新建南京至安庆铁路NASZ-5标第二项目分部施工里程桩号为DK 9 3 + 5 2 0 ～DK 1 13 + 0 0 0，线路全长1 8 . 8 1 km（DK96+630.24=DK97+300，短链669.76m）。其中青弋江特大桥（DK87+193.82-DK96+615.86，共281跨），项目部承建的里程桩号为DK93+520～DK96+615.86（1 8 6 #墩- 2 8 1 #台），长3 0 95. 8 6m；站场及路基桩号为DK96+615.86～DK99+721.1，长2 4 3 5 . 5 m，包括框架涵1 1道、框架桥1座；漳河特大桥（DK99+721.1～DK118+792.77，共568跨），项目部承建的里程桩号为DK99+721.1～DK113+000（0#台-390#墩），长13278.9m。该工程在施工过程中，软土地基采用CFG桩进行加固处理。

2.软土地基特征

一般情况下，软土主要是指承载能力低、渗透性差、压缩性高、剪切强度比低且易于液化的软弱土层，多数含有一定的有机物质。软土属于饱和粘性土，渗透率较低，呈现出软塑性。软土的流变性和结构性非常突出，例如土层结构变形量较大、压缩稳定时间较长、横向变形较明显等等。软土地基主要的特征为天然含水率高、孔隙比大、压缩性大、抗剪强度低、承载能力低等等。

由于软土地基对建筑工程的危害比较严重，通过对地基经过认真分析后发现软土地基破坏主要表现为以下3种形式：（1）由于软土地基的力学性能差，抗剪强度低，无法有效承担列车所施加的静荷载和动荷载，从而导致剪切破坏和基底隆起；（2）软土地基的变形量较大，压缩稳定性差，容易发生不均匀沉降，从而导致轨道结构受到严重损坏；轨道结构受应力集中影响可能会发生断裂，使用性能受到严重破坏；（3）软土地基的含水量和孔隙比较高，在使用过程中也会发生排水固结和不均匀沉降，如果不均匀沉降导致轨道结构破坏，就会严重影响其使用性能，危及列车运行安全，为了保证工程的施工质量，需要做好地基的加固处理措施。

3.软基处理CFG桩加固

CFG桩全称是水泥粉煤灰碎石桩，主要原材料为砂、石屑、碎石、粉煤灰和水泥等混合料，经拌和、运输、成孔、灌注后凝结成桩。CFG桩混合料粘结强度比较高，与桩间土、桩和垫层一起构成复合地基。采用CFG桩进行软土地基加固处理的过程中：（1）可以充分利用四周土体与CFG桩身的侧向摩擦力，提高复合地基承载力；（2）如CFG桩端部直接支撑到稳定岩层中，在其自身混凝土强度的作用下，可以充分发挥端承桩巨大的竖向承载力。CFG桩施工完成以后，原有软土地基的土体结构会因混合料的拌入、气体和水分排出而得到有效的改善，实现土体结构重新分布，四周土体快速凝结。CFG桩自身承载能力比较强，与四周土体形成新的地基结构对上部荷载进行有效承担，从而实现加固地基、提高地基承载力的目的。

4.CFG桩施工

该工程在进行施工时，CFG桩的设计桩径为0.5m，CFG桩的桩间距保持在1.5m左右，按照正方形进行分布，CFG桩的桩长保持在20m以内，如图1所示。钻孔主要设备为长螺旋钻机，混合料采用混凝土罐车连续运输，采用管内泵压混合料灌注成桩。

4.1 搅拌混合料

CFG桩混合料必须严格按照设计配合比进行拌和，要求计量精准，拌合时间控制在1min以上。严格控制拌合料的塌落度和流动性，确保拌合料的可泵送性。施工过程中，要协调好混合料的拌和、和运输时间，确保CFG桩施工的连续性。

4.2 钻孔

（1）CFG桩施工顺序：在进行CFG桩施工时，横向施工从线路中心向两侧开始施工；纵向施工沿着线路方向根据具体的施工安排进行施工。

（2）钻孔施工。在进行钻孔施工前首先要做好检查、准备工作：①对芯管顶端的气眼进行仔细检查，混凝土输送软管一定要保持畅通，不能出现扭曲、堵管现象；②要将钻头阀门关闭，钻杆准确定位；③钻杆不断向下移动，使钻头与地面相接触，开启马达开始施工；④钻孔操作要先慢后快，可以有效控制钻杆摇晃，减少钻孔偏差。

（3）成孔施工。在进行成孔施工时，一旦发现钻杆出现异常情况，必须立即放慢进尺速度，否则在进行成孔期间容易出现桩孔偏斜的情况，甚至会损坏钻具和钻杆；在钻头达到设计桩长预定值以后，在与动力头下面停留位置相对应的钻机塔身位置进行标记，并将该标记作为参考标准，以此标记来作为控制孔深的标准。

4.3 灌注、拔管

CFG桩成孔达到设计的标高以后，要立即停止钻进施工，混合料使用混凝土输送泵进行泵送，混合料充满钻杆管心以后，再将管缓慢的拔出，不可以先拔管后送料。成桩期间，要将提拔速度需要保持在3m/ min左右，确保成桩可以连续施工，不可以出现后台供料慢致使停机待料的情况发生。CFG桩超灌量需要保持在30cm左右，受混凝土坍落度较大的影响，使得有些桩头会发生“下座”的现象，要及时采取补浆措施。成桩灌注完成以后，使用湿黏土对桩顶进行密封，做好防护工作，施工已经完成的位置严禁车辆碾压，防止出现断桩的情况。

4.4 移机

在一根CFG桩施工完成以后，移位钻机进行下一根桩施工。考虑到CFG桩钻孔出土比较多，周围桩位会被覆盖，支撑钻机的支撑脚也可能压住原来做好的桩位标记，所以在下一根桩进行施工时，需要对桩位进行复核，从而保证桩位的准确性。

4.5 桩头处理与桩基检测

CFG樁施工结束一周以后，可以清理钻孔出土并开始桩头凿除工作，使用小型机械设备与人工配合进行挖掘，防止对地基造成扰动或者造成断桩。在进行清土作业时，需要预留20cm的位置进行人工找平清理。清槽施工结束以后，利用人工进行截桩，使用3根钢钎进行施工，钢钎之间的间隔间距保持在12cm左右。将钢钎顺着径向插入到桩体侧，使上部桩体出现断开的情况，使用小钎将桩顶进行整平。桩顶有断裂或者是开裂的情况，需要按照桩基混凝土的施工标准，在断面凿毛以后，涂刷高一级混凝土进行修整，并做好检测工作。

4.6 处理弃土

CFG桩施工完成后，弃土主要包括成孔过程中的弃土和表层弃土两种。表层弃土的清理工作要在钻孔开始前完成，使现场施工具备开工条件。表层土可以直接运输到指定位置，不可以随意乱放乱堆。成孔弃土的清理需要在灌注施工完成的3h以后，桩体混合料终凝后才能将桩体四周的弃土进行清理，清理过程中要严禁对桩体产生扰动，防止对桩体混凝料的凝结质量造成影响。

5.检测成桩质量

CFG桩基检测内容包括以下3项：桩身完整性检测、桩基承载力检测、复合地基承载力检测。在进行检测时使用低应变法对CFG桩桩身的完整性进行检测，采用高应变法或者荷载试验对单桩承载力进行检测，用荷载试验检测复合地基承载力。进行测试的4根桩基全部位于相同的地质环境中，桩身混凝土的规格、桩径和桩长都相同，因此只对其中的一根桩基进行检测即可。在对单桩承载力进行检测时，选取的试验段为10-5#桩，具体检测结果详见图2。

6.结束语

综上所述，本工程采用CFG桩对软土地基进行加固后取得了良好的软基处理效果，不仅显著改善了软土路基的承载能力，还节省了后续的维护费用和维修费用，值得类似工程参考。

参考文献：

[1]赵佳权.浅谈混凝土管桩在滨海软土地基加固中的应用[J].中国新技术新产品，2013（08）： 94-96.