毛 宏
(天津市吉星工程技术咨询有限公司，天津 300000)
铁路CFG桩地基处理技术的应用研究
毛 宏
(天津市吉星工程技术咨询有限公司，天津 300000)
针对郑焦城际铁路工程中闫河框架桥的地基承载力偏低的情况，采用CFG桩地基处理技术进行软土地基加固处理，结合此例对采用CFG桩进行地基处理的应用进行了详细的研究，明确了控制桩基质量的要点。
铁路CFG桩，地基处理，质量控制
0 引言
CFG桩是目前应用比较广泛的复合地基技术，是在20世纪80年代末开发的一项新的地基加固技术，现已大量运用于各级铁路及高层和超高层建筑的地基处理技术中。郑焦城际铁路工程是郑州至焦作的客运专线，设计时速250 km/h，该线路中位于焦作市境内的一座跨越闫河和塔南路的框架中桥，其原始基底承载力不能满足线路相关规范要求，结合该实例的软土加固方式，我们对CFG桩地基处理技术进行了详细的应用研究。
1 施工技术
1.1 基本资料及概念
下面将对具体的处理方式进行介绍和分析。
CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂，加水拌和形成的一种桩基础，是水泥粉煤灰碎石桩的简称，桩和桩间土、褥垫层一起构成复合地基，它是一种深基础，主要参数有桩长、桩径、桩距，可使承载力受到较大幅度的影响，一般为250%～300%。其中，桩径d一般设计为350 mm～600 mm，通过优化设计程序，按d由350 mm～600 mm循环取值可以计算出最优化桩径。桩距S=(3～6)d，该值的确定取决于具体设计工点所要求的复合地基承载力、土性及施工机具。桩长的确定是通过承载力计算反推计算桩长，取决于上部结构对沉降的要求、土质情况和设备能力等，应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层。CFG桩的适用范围为处理砂土、粉土、黏性土和已固结的素填土等地基，对软土地基尤为明显，但是对于淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土是否适用，应根据所在地区的经验或现场试验来确定。与普通振动沉管灌注桩一样，CFG桩施工工艺简单，与振冲碎石桩相比，CFG桩无场地污染，振动影响也小。所用材料仅需少量水泥，便于取材。由于桩体材料可掺入工业废料粉煤灰、不需配筋以及可充分发挥桩间土的承载力，工程造价相对低廉，经济效益和社会效益十分显著。闫河框架桥位于市区，对环境影响要求较高，且根据其地质资料分析，符合CFG桩的适用范围，故选用CFG桩进行地基加固处理，桩径取50 cm、桩间距为120 cm，桩端打入持力层约1 m，桩长取9 m。
1.2 作用机理
在CFG桩复合地基中，上部荷载传来的荷载由桩体、桩周土和褥垫层共同承担。同其他复合地基形式一样，CFG桩主要作用机理为桩体作用、挤密作用、褥垫层作用、排水加速固结作用。其中垫层作用是CFG桩复合地基的核心技术，它使桩间土的有效解除应力增加，提高了桩周土的抗剪强度，使得桩体承载力得到提高，同时对于地基的不均匀沉降也有一定的补偿作用。
2 施工工序
CFG桩地基处理施工工艺流程见图1。
3 材料要求
1)水泥：用于客运专线地基处理的CFG桩等级一般为C15～C20，其水泥标号一般选用42.5号。水泥进场时应有出厂合格证并在现场按规范要求进行取样检验。
2)粉煤灰：原料是煤电厂排出的一种工业废料，是磨至一定细度的粉煤灰在煤粉炉中燃烧后，由吸尘器收集的细灰。闫河框架中桥采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注成桩，该机具采用的粉煤灰的细度一般不大于45%，且选用Ⅲ级或Ⅲ级以上等级的粉煤灰。进场时同样要求必须有合格证，并在现场取样检验。
3)石子、石屑：长螺旋钻管内泵压CFG桩粗骨料可选用卵石、碎石或卵石与碎石混合的骨料。掺入石屑是为填充碎石的孔隙，使其级配良好。
4)泵送剂根据实际情况选择是否掺加，严禁超量掺入泵送剂。
4 施工工艺及机具
CFG桩的施工工艺应根据现场实际情况确定，常见的施工工艺有：长螺旋钻孔灌注桩成桩、长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩和振动沉管灌注成桩。
1)长螺旋钻孔灌注桩成桩工艺采用螺旋钻机成孔，其成孔过程不用泥浆或套管护壁，有设备简单、成桩速度快、噪声低、无振动、对桩间土扰动小等特点，它适用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土和粒径不大的砾砂层，要求桩长范围内无地下水，以免造成塌孔；
2)长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩是由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成的，该工法近几年在国内使用广泛，属非挤土成桩工艺，适用于黏性土、粉土、砂土及对环境(噪声、泥浆等)污染要求严格的场地；
3)振动沉管灌注成桩是利用振动钻锤将桩管沉入土中成孔，适用于一般粉土、黏性土及素填土。振动和噪声污染严重，不适用于近城区的施工。
由于闫河框架桥位于焦作市内，对噪声及泥浆污染控制要求严格，结合地质情况和线路要求，选择使用长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩。
5 施工控制要点
5.1 技术控制
CFG桩的施工在合理选用成孔工艺后，还应对几方面进行重点控制：
1)配合比试验及坍落度控制，配合比在施工前严格按设计要求来试验确定，施工时按配合比配料；
2)施工拔管速度控制，正常的拔管速度应为1.2 m/min～1.5 m/min，如遇到淤泥或淤泥质土，应适当放慢速度；
3)桩顶标高控制，桩顶标高宜高出设计要求的桩顶标高至少0.5 m；
4)采用正确的打桩顺序，对于密集桩群，由中间向两边或四周施打；当一侧毗邻建筑物或重要构筑物时，由毗邻建筑物处向另一侧施打；根据设计标高和桩长，宜先深后浅、先长后短；
5)施工偏差控制，桩径允许偏差为20 mm，桩长为100 mm，施工垂直度偏差不应大于0.4倍桩径；
6)褥垫层正确设置，材料宜选用中砂、粗砂、级配砂石或碎石，粒径宜为8 mm～20 mm，不宜选用卵石。
5.2 安全控制
施工人员进场前，应进行安全教育和培训，合格后方可进入现场作业。特种作业人员，须持证上岗。
钻机安装、拆卸过程中，须有专职人员进行现场指挥，确保无危险隐患，防止发生事故。
钻机提升时，应有专人清理钻杆上的泥土，防止泥土掉落砸伤工作人员或设备。
施工用电应严格遵守用电相关规定。
6 质量检测
施工中应对每一根桩成桩时间、桩长、发生的特殊情况等进行详细记录，施工质量检测应结合这些记录资料进行桩数、桩位、桩长、褥垫层厚度、桩体试块抗压强度等检查。CFG桩竣工验收时，主要对桩基无损和单桩承载力进行检测。桩基无损检测的抽检数量为施工桩数的10%；单桩承载力，采用复合地基载荷试验对桩基施加压力，一般在施工完成后28 d后进行，检测数量为施工桩数的2‰，每个工点不小于3根。
7 结语
CFG桩地基处理技术广泛应用于我国铁路建设，了解其特点及施工工艺，熟悉常见问题和控制要点，对于具体工点如何选用施工工艺和机具并且顺利施工有着重要意义。经过对闫河框架桥施工记录等各种质量检验资料和成桩的检验检测，符合相关规范及要求。
[1]李彰明.软土地基加固与质量监控.北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]陈祥福，徐至钧，汪国烈.地基处理新技术与工程应用精选.北京：中国水利水电出版社，2013.
[3]龚晓南.地基处理技术及发展展望.北京：中国建筑工业出版社，2014.
[4]TB 10002.5—2005，铁路桥涵地基和基础设计规范.
Application research on railway CFG pile foundation processing technology
Mao Hong
(TianjinJixingEngineeringTechnologyConsultingCo.,Ltd,Tianjin300000,China)
In light of low Yan river frame bridge foundation bearing capacity conditions of Zheng-Jiao urban railway engineering, the paper applies CFG pile foundation processing technology, specifically studies the application of CFG pile processing foundation by combining with the example, and finally identifies the pile foundation quality control points.
railway CFG pile, foundation treatment, quality control
1009-6825(2015)18-0076-02
2015-04-11
毛 宏(1986- )，女，助理工程师
TU473
A
