高速铁路软土地基处理工程中CFG 桩的应用

苏晓亮

（中铁建贵州建设有限公司，贵阳 550000）

1 工程概况

哈齐铁路客运专线HQTJ-5 标段（泰康至齐齐哈尔间段），里程 DK218+000 ～DK282+737.1，正线长度64.67km。沿线地质条件特殊，以软土、松软土等居多。合理做好地基的处理工作可有效避免路基工后沉降，也是后续各环节顺利推进的必要前提【1】。鉴于软土、松软土的特殊性，以现行的施工规范为指导，按照施工工艺标准正确施工。根据现场地质勘察资料，经分析后最终选择的是长螺旋钻管内泵压混合料的方式。

2 CFG 桩施工工艺流程

2.1 工艺流程

长螺旋钻管内泵压，在其支持下完成混合料的灌注作业，形成完整的CFG 桩，如图1 所示。

2.2 施工方法

2.2.1 测量放线

图1 长螺旋钻管内泵压混合料成桩工艺

安排施工人员完成清槽作业，应利用全站仪等高精度仪器设备测放清土标高及边线。选择基坑边线和内部2 个区域，以5～10m 为间隔依次在指定位置打入规格为φ6mm、长30cm的钢筋，2 根钢筋之间拉小线，确保清土标高和边线标高的合理性。

2.2.2 钻机就位

根据施工要求将钻机置于指定位置，检验钻杆塔身的垂直标杆，以此为依据判断钻机是否垂直，若不垂直则进行适当的调整，确保钻杆与桩位中心线尽可能地重合，可允许的垂直偏差为1%以内。

2.2.3 混合料搅拌

混合料应根据合理的配合比进行充分搅拌，并确保各成分计量准确，要求28d 龄期的混凝土强度不应低于设计要求的强度。混合料坍落度可控制在160～200mm，混合料的运输需要通过专门的搅拌运输车完成。

2.2.4 钻进成孔

钻进作业前需要先将钻头阀门关闭，然后逐渐向下移动钻杆直到触碰到地面，然后再开启马达实施作业。钻进时通常按照先慢后快的原则，能够保证钻杆的稳定性，还有利于及时发现钻孔的偏差并进行调整纠正。在钻进作业时，对于钻杆出现大幅度摇晃的现象，应在原基础上降低钻进速度，从而避免桩孔偏斜等问题。钻进深度的控制通常与设计桩长有密切关联，伴随钻进作业的持续推进，当钻头达到设计桩长对应的标高处后，应及时在钻机塔身处标记，用于辅助判断桩长。钻进过程中检查动力头的位置情况，若该装置的底部到达标记处，则表明满足设计桩长要求。

2.2.5 灌注及拔管

钻进至设计标高后便要暂停钻进，适当向上垂直提升钻头，使其与孔底间距保持为10cm，以便设置在钻头底部的阀门可有效打开，再通过输送泵运送混合料，在钻杆芯充满混合料之后开始逐渐向上拔管，该过程应严格遵守操作规程，严禁先拔管后送料的行为，混合料的输送量应当与拔管的速度保持协调。拔管的速度应控制在2.0～4.0m/min。桩身混合料的泵送压装置应不间断作业，确保均匀提升，并保证钻头可以一直埋入混凝土1m 左右的深度，同时，还应防止因混合料的供应不足而引发的停机待料现象。

2.2.6 移机

结束一根桩的钻进作业后，若各项指标都满足要求，则将钻机移至下一根桩。由于CFG 桩施工量较大，因此将排出大量渣土，易出现堆积在临近桩位的情况，或在支撑脚作用下发生桩位偏移现象。对此，在移动钻机之前必须复核桩位【2】。

2.3 成桩检验

完成CFG 桩施工后，做好成桩检验工作，具体检验项目、操作方法以及误差控制标准见表1。

CFG 桩施工中，每台班都应当对配合的混合料做全面的检查，除了28d 强度外，还要注重对单桩和复合地基各自承载力的检验。

2.4 施工控制要点

1）合理调整钻进速度，始终保持匀速工作，防止出现螺旋孔。进行钻孔时需注意缓慢提速，以便实时观察、纠正孔位，使其在误差允许范围内。

表1 CFG 桩的成桩检验要点

2）要想对桩长与垂直度进行更好的控制，则需通过计算地面标高与桩底标高之间的差值，并找出相应位置进行标示，便于观测桩长变化，从而使得CFG 桩自身有效长度达到设计标准。此外，当进行施工时还需保持钻杆的垂直。

3）在预制混合料时应严格参照配合比选择各配料成分，搅拌时间应控制在1.5～2min，最终坍落度应保持在16～20cm。

4）待钻杆芯内充满混合料后，才能开始进行拔杆。同时，在拔管工作中由于桩顶混合料密实度较差，所以，对于桩顶往下的2.5m 之间部分借助插入式振捣棒开展工作更为合适。

5）要想将预留的桩头全部凿除需待整个桩体强度达到设计标准，且所有桩体需凿除的部位都应借助水准仪进行测量与标注，凿除时应由施工人员持钢钎从外至内插入桩体内，待上部桩体被切断后，使用小钎从顶部开始修剪。

6）由于原桩位往往会受钻机侧压影响发生位移，因此，当后续对下根桩进行施工时，需再次进行定位，避免桩体位置偏离值在误差允许范围外。

3 常见质量问题及控制措施

CFG 桩施工期间易出现堵管、串孔、断桩等问题，可采取以下措施预防解决。

3.1 堵管

长螺旋钻机运行中易发生堵管现象，要根据具体原因采取针对性处理措施：

1）配比不当。应当全面考虑各种影响因素以及输送泵的性能，可视实际情况灵活增加适量的细骨料和粉煤灰，以达到改善混合料和易性的效果。

2）搅拌效果差。做好搅拌之前的准备工作，即测试骨料的含水率，以此为依据调整配合比，选择配备自动计量系统的搅拌机，持续搅拌时间至少达到90s。

3）设备问题。接管时应尽可能避免使用弯管、软管等，减小泵送过程所受到的阻力；泵送作业时，应根据施工的具体条件确定科学合理的工作参数，避免因压力过低引起堵管；在输送结束后也应当及时将泵清洗干净。

3.2 窜孔

由于CFG 桩间距较小的特点，在遇到饱和粉土、细砂层时易发生窜孔现象。对此，必须灵活调整打桩顺序，遵循隔桩跳打的原则，在已打桩混凝土完全达到固结状态后方可补打。

3.3 断桩

断桩包含2 类：

一是浅部断桩，发生于桩顶下0.8～1.5m 范围内，产生的原因一般是清理桩间土和破除桩头时未采取有效的保护措施，该种情况可以通过人工破除代替机械作业的方式进行避免。

二是深处断桩，主要与成桩作业时钻杆提速过快有关，此时易发生坑壁塌陷现象，加上泵料输送与拔管速度不协调导致的。针对该情况，在桩身较长、孔壁易塌陷的条件下作业时，应当合理控制拔管速度，不能过快，更不能进行停泵送料的操作。

3.4 桩身缩径

桩身缩径产生的原因，一方面是钻头磨损较为严重未及时更换，在钻孔作业前应当严格检测钻头的直径，确保钻头磨损程度符合施工要求；另一方面是由于拔管速度过快，混凝土受到坑壁的挤压后产生缩径，因此在施工过程中应合理控制泵送量与设计量，并根据实际情况不断调整拔管速度，严格控制好每根桩的投料量，至少要与设计灌注量保持一致。

3.5 桩头或桩身空芯

该问题通常是拔管时排气阀异常运行所致。由于排气阀无法正常使用，导致管内空气难以快速排出，桩体内夹杂空气，形成空芯。对此，应当定期检查排气阀的有效性，防止排气阀出现堵塞。

4 结语

由论文探讨结果可见，要确保整个高速铁路的施工质量，关键是要注重提升优化软土地基处理技术，而本文通过在项目下添加CFG 桩，在很大程度上降低了软土地基的处理难度，并使地基得到了更好的加固，该研究可为类似工程提供借鉴。