高速铁路软基处理中的CFG 桩施工技术

林世虎

（中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳 110136）

1 工程概况

工程段为新建银川至西安铁路甘宁段YX-SG-ZQ-3 标段一工区管段路基，里程范围为DK215+263.86～DK228+419.34，路基长度为10 076.74 正线公里。工区管段路基3 段，总长度10 076.44 m，里程为DK216+396.14～DK218+783.04；DK219+497.5～DK220+609.34；DK221+666.66～DK228+244.66。项目所在区域为软基地形，挖方量17×104m3，结合现场地质条件，设计采用CFG（Cement Flyash Gravel，水泥粉煤灰碎石桩）桩施工工艺。

2 高速铁路软基处理中CFG 桩施工要点

（1）前期准备工作，主要涉及到场地整平、精确测量放线等。

（2）试桩，基于此方式确定适用于本工程的工艺参数[1]。

（3）钻进与灌注，持续钻进并到达指定深度后停止，便可使用符合工程质量要求的混合料展开灌注施工，通过试验的方式检验桩体质量。

（4）设置桩顶垫层，结束此工作后即可展开后续CFG 桩施工作业。

大量工程经验表明，CFG 桩虽然在软土地基中具有适用性，但易出现断桩等问题[2]。基于此，针对其展开探讨，分析引发质量问题的原因：①堵管主要受到了混合料质量的影响，诸如配比不合理，此外还与输送管道运行有关。需要确定合适的混合料配比，运输与灌注等环节严格遵循既定规范展开，针对输送管展开泌水性试验，有效清理管道；②断桩主要与应力分布不合理有关，同时与钻进也存在一定关联，上述均会导致断桩现象。施工过程中针对不同的断桩形式采取针对性处理措施，浅层断桩以接桩为主，若遇到深层断桩，则需要通过补桩的方式提升其完整性；③桩头空芯主要与排气阀运行性能欠佳有关，伴随混合料泵送的持续推进，管道内气体逐渐增多。工作人员有必要定期检查排气阀，若出现堵塞需随即清理。

3 CFG 桩

根据工区需求，CFG 桩共计140 205 m。

3.1 施工工艺

以长螺旋钻机为主，实行管内泵压混合料灌注的方式。CFG桩施工流程如图1 所示。

3.2 施工方法

（1）测量放样。基于全站仪精确放样出桩控制位，综合考虑桩位布置图，得到精确的CFG 桩位并加以标记，随即复核CFG桩轴线定位点。

（2）钻机就位。启动钻机设备并对准桩位，合理调节钻杆位置，最终垂直度偏差需控制在1%内。

（3）钻进成孔。刚开始钻孔时，要求钻头阀门处于关闭状态，持续施工且钻头与地面接触后，需运行钻杆，持续下沉并达到指定标高处，随即关闭电机，将钻孔残留渣土清理干净。钻进遵循先慢后快原则，此过程中钻杆不可大幅度摇晃，及时分析钻杆位置[3]。

（4）混合料搅拌。严格遵循试验配比配制混合料，要求坍落度控制在160～200 mm，至少经过1 min 搅拌。

（5）灌注及拔管。待成孔且满足既定标高要求后便可暂停钻进施工，启动设备泵送混合料，若钻杆芯管达到完全充满状态便可拔管，不可出现先拔管后泵料的行为。以试桩所得结果为准，合理控制拔管速度，通常需在1.2～1.5 m/min 范围内，部分工程环境特殊，在遇到淤泥质土时有必要放慢拔管速度，工程施工需持续进行，非特殊情况下不可中途暂停施工作业。

（6）移机。分析下一根桩的位置情况，在桩位足够精确的前提下移机，在条件允许时可清洗钻头与钻杆。

图1 CFG 桩施工工艺流程

（7）桩基检测。将桩周边的土层挖除干净，有效处理桩头，需通过低应变检测的方式分析桩身质量，经由复合地基载荷试验分析桩结构的承载力，要求各项参数都满足工程要求。

（8）桩帽施工。通过检验后绑扎钢筋，结束立模后便可施工桩帽。

3.3 质量控制要点

（1）原材料控制。本工程使用到水泥、粗骨料等重要原材料，各材料的种类、性能等都要得到检验。

（2）展开成桩工艺性试验。为给后续施工提供指导，成桩工艺试验必不可少，分析设备性能，确定合适的工艺参数。

（3）混合料强度控制。遵循既定的配合比有效拌制混合料，要求每班抽检3 次，重点分析混合料坍落度，同时形成1 组试件，对其展开28 d 强度检测。

（4）单根桩所需混合料用量。以设计方案中的灌注混合料为基准，不可低于该值。

（5）桩身整体质量控制。基于低应变检测的方式分析桩身质量，必须满足工程要求。

（6）桩头质量控制。相较于设计桩顶标高而言，经施工后所得CFG 桩的桩顶标高应比设计值略高出0.5 m 或更多，以便经截桩处理后桩头的完整性。

（7）长螺旋钻管混合料控制。①分析钻进状态，若钻杆稳定性欠佳，要求放慢进尺；②以设计配比为指导展开混合料的配制作业，使用搅拌机提升材料均匀性，通过工艺试验合理控制坍落度等指标，要求拌和时间至少1 min。严格控制混合料配比至关重要，将直接影响到混合料坍落度等指标，是有效避免泌水、离析问题的重要前提。本工程使用到粉煤灰原料，其用量以70～90 kg/m3为宜，经拌制后所得混合料坍落度需稳定在160～200 mm；③经一段时间的钻孔作业并达到既定深度后，便可进入混凝土泵送施工环节，在此之前要利用排气阀去除残留于管内的空气，确保提钻时间的精确性，若超出合理时间点，在泵送压力的影响下水泥浆液被持续挤出，进而引发管路堵塞；④避免窜孔问题。一旦发生窜孔，将直接影响到成桩质量，需采取可靠的预控措施：较为可行的有隔桩、隔排跳打的方法；立足于工程实况，适当加大桩距，以免在打桩过程中发生剪切扰动；注重对窜孔区域的处理，需适当减少打桩推进排数，缓解能量堆积问题；还可提升钻进速度；⑤施工过程中，需确保排气阀处于稳定工作状态，每次开班都要检查排气阀，消除水泥浆堵塞，否则将制约空气排出效率，在桩体内形成气囊；⑥待CFG 桩成孔后，便完成了钻进施工，此时进入到泵送混凝土环节，重点分析钻杆芯管填充状态，在达到设计要求后开始拔管；⑦采用静止提拔方式，施工人员需展开工艺性试验，且要严格遵循监理工程师许可的各项参数展开作业，将钻杆提拔速度控制在合理范围内，达到持续且匀速提拔的效果。不可超速提拔，否则将会引发缩径断桩现象；⑧将桩机移动至后续施工桩位，以轴线为基准对桩位加以复核，全面提升桩位的准确性。

3.4 施工质量检测

（1）低应变动力试验。控制检测桩数量，为全面分析CFG 桩的整体质量，要达到总量的10%以上，分析CFG 桩的完整程度。

（2）取芯检验。成桩28 d 后，安排工程人员使用双管单动取样器取样，此环节检验数量需达到总量的0.2%，同时满足不低于3 根的要求。结束取芯作业后，需使用水泥砂浆灌注的方式在第一时间处理好孔洞。

（3）静载荷试验。待满足成桩28 d 条件后，展开单桩复合地基载荷试验，此环节所检测数量应为总量的2‰，且单个工程项目中检测数量至少为3 个。分析复合地基承载力，不可小于工程提出的承载力要求。

（4）开挖检测。将由上述提及的方式检验CFG 桩质量，针对有疑问之处可以对桩体做进一步开挖处理，主要分析加固柱体的搭接质量以及完整性。

4 结束语

高速铁路工程常遇到软土地基环境，基于CFG 桩的方式可有效解决软土地基施工中的固有问题，地基的加固质量大幅提升。本文针对CFG 桩的应用展开探讨，提出一些可行的应用要点，同时针对成桩后的质量验证工艺做出分析，给出多种试验检测方法，在有效控制软土地基质量、推动铁路工程的发展上具有积极意义。