CFG桩复合地基技术在工程施工中应用

李殿坤

中铁十九局集团第六工程公司  江苏无锡   214000

摘要：目前大量用于高速铁路和客运专线路基地基的加固。桩身强度等级C15。由于其具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点，该技术已在全国各地区路基地基处理中得到广泛应用。

关键词：CFG桩；普遍；软切；地基处理技术；应用

1.概述

本文通过对本分部管段CFG桩施工的控制及在过程中发现问题与处理，为CFG桩在以后类似施工中积累了经验。

2.工程概况

本分部管段的路基是连镇站前LZZQ-4标段的重点工程，线路所经地质条件较好，土层较稳定，除软土及松软土外，无其它不良地质现象，应设计要求路基软土地基处理采用CFG桩、桩间土、褥垫层一起形成复合地基的办法。

3.CFG桩复合地基发展

3.1 CFG桩复合地基发展历史与应用现状

目前CFG桩复合地基技术在国内许多省市都得到广泛应用，据不完全统计，应用这一技术的有：北京、天津、江苏、浙江、河北、河南、山西、山东、陕西、安徽、湖北、广西、广东、辽宁、黑龙江、云南等23个省、市、自治区。

3.2 复合地基与桩基础的区别

复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体，并由原土和增强体共同承担由基础传来的路基的荷载。这样一种人工地基称为复合地基。

这里的增强体是由强度和模量①相对原土高的材料组成，习惯上讲纵向增强体称为桩。例如由碎石桩组成的纵向增强体叫碎石桩；由水泥和土搅拌形成的纵向增强体叫水泥土桩；由水泥、粉煤灰、碎石组成的纵向增强体称为水泥粉煤灰碎石桩也就是CFG桩。

4.CFG桩复合地基应用

4.1 CFG桩复合地基概况

CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。需要指出的是，褥垫层是复合地基的重要组成部分，是高粘结强度桩形成复合地基的必要条件。

4.2 褥垫层的意义

按照传统的CFG桩复合地基理论，褥垫层是其重要组成部分，复合地基许多特性都与褥垫层有关。褥垫层是复合地基的核心，它不但能保证桩、土共同承担荷载，而且可通过调节桩、土应力比，减少基础底面的应力集中；减少基础的剪切破坏；调整桩、土水平荷载的分担，保证桩在水平荷载作用下不会断裂。

4.3 CFG桩复合地基的优点

⑴适用性广，承载力提高幅度大

CFG桩地基技术适用于非饱和及饱和的粉土、粘性土、填土、砂土、淤泥质土等地质条件，处理后，复合地基的承载力与原地基承载力相比，可提高2-5倍。

⑵施工简便

CFG桩施工方法一般为长螺旋钻成孔泵送混凝土法，施工时，没有钢筋笼制作等工序，成孔成桩一次完成减少了成桩时间，加快了施工速度。

⑶保护环境

CFG桩施工时，不需泥浆护壁，没有泥浆外运，既节约了资金，又无环境污染，对市内施工，非常适合。

4.4 CFG桩在复合地基中的优势

⑴承载力提高幅度大、可调性强

CFG桩桩体可以从几米到20多米，并且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40%-75%之间变化，使得复合地基承载了提高幅度大并具有很大的可调性。

⑵适应范围广

对基础形式而言，CFG桩既可以适用于条形基础、独立基础，也可以用于筏板基础和箱型基础。就土性而言，CFG桩可用于饱和、非饱和粘性土，既可以用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。

⑶地基变形小

地基模量大、路基沉降量小事CFG桩复合地基重要特点之一，大量工程实践表明。对于上部和中间有软土层的地基，用CFG桩加固，桩端放在下面好的土层上，可以获得模量很高的复合地基，路基的沉降都不大。

5.CFG桩地基的施工

5.1 CFG桩施工准备

⑴机械设备均试运行调试完成，达到正式施工标准。

⑵拌和站验收合格，CFG施工材料进场检验合格，材料存放标准，严禁受潮、结块等。

⑶CFG桩试桩用电就近利用临时用电设置的变压器引入电源并备用发电机发电确保用电正常。

⑷测量放样，测量班精确放样桩位，桩位偏差小于5cm。现场技术交底已交至作业人员，并留下记录。

5.2施工过程

做好各项施工准备工作，在施工中安排施工技术人员负责现场施工记录，收集相关数据资料，在施工中认真及时填写钻进时间、深度记录及混凝土浇筑记录。

5.2.1.CFG桩施工工艺流程

本次试桩使用长螺旋钻孔泵压混合料的施工方法。

5.2.2.桩位放样

使用竹筷插入桩位处并灌入白灰（或绑红色布条），使桩位地面标识明显，CFG桩按施工图断面分区段施工，最大划分区段不大于50m。场地平整后，由测量班进行控制放样,技术员根据布置图及控制点进行布桩。每一区段内应以地面最高处作为确定控制标尺及钻孔深度的标准，确保有效桩长。

5.2.3.钻机就位

钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG 桩垂直度偏差不大于1%。桩身垂直度控制，是通过对钻塔垂直度控制来完成的，包括钻塔的前后及左右两个方位的垂直度控制。每根桩施工前现场技术员进行桩位对中及垂直度检查确定满足要求后，方可开钻。

密闭性试验：钻机首次钻孔时，需要先泵压水和 M10水泥砂浆，将钻杆移至不影响钻孔的地方，用高压输送泵开始泵压1～2m3 水，然后泵压 1～2m3 的水泥砂浆，直至钻尖出料口处泵出砂浆，目的是检查泵压管的密闭性，同时在泵压之前起到润滑管道的作用。

5.2.4.钻进成孔

钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触地时，启动马达钻进，先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。。

钻机钻进过程中通过技术人员及对点员利用钻机塔身上的进尺标记判定成孔桩长，钻至设计标尺后，通知司钻人员停止钻进。确保桩底标高在设计桩底标高以下以下，实钻桩长不小于设计桩长。

5.2.5.灌注及拔管

钻孔至设计深度后停止钻进，开始泵送混合料灌注。灌注过程中钻机配一名指挥人员，吹哨或摇旗指挥泵机司机开泵或停泵，钻杆顶部有一个直径25mm的冒浆口开始冒浆时说明钻杆芯管内充满混凝土，此时开始拔管，采用静止提拔钻杆，边泵送混凝土边匀速拔管至桩顶，提拔灌注速度控制在≤4.0m/min，施工时桩顶标高高出设计标高50cm。

5.2.6.移机

当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工，由于CFG桩排出的土较多，穿将临近的桩位覆盖，有时还因钻机支撑是支撑脚压在桩位旁是原标定的桩位发生移动，因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

5.2.7.桩头处理

在CFG桩浇筑完成后混凝土初凝前采用60型挖掘机按高于设计桩顶标高20-30cm位置，挖除桩头上部多余的渣土及灌注后的混凝土渣等杂物的软切除方式。保证桩头的完整性，美观性。

5.2.8.截除桩头

截除桩头采用锯片不小于0.6m的切割机环向切割一圈，一次截除桩头。截桩头前，将桩体四周地面整平压实并在桩身上做好环切标记线，以便保证环切桩顶平整、线形圆顺及桩身的有效长度满足设计要求，桩顶允许偏差0～+20mm。

5.2.9.褥垫层的处理

CFG桩地基检验完毕且满足设计要求后，可进行褥垫层施工。褥垫层材料设计为碎石垫层中间夹一层满铺的土工格栅，碎石粒径为不大于30毫米，其厚度为一层20cm+一层15cm+一层15cm。

6.总结

⑴通过对本段路基CFG桩施工的控制，过程中及时解决了出现的一系列问题，最终圆满完成了施工任务，保证工程进度的同时也为该地基处理方法在以后类似施工中积累施工经验。

⑵CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。

参考文献：

[1] 国家、铁路总公司和地方政府的有关政策、法规和条例、规定等相关规定；

[2] 《高速铁路路基工程施工技术规程》 Q/CR9602-2015；

[3] 《高速铁路路基工程施工质量验收标准》 TB10751-2010；

[4] 《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）；

[5] 《复合地基技术规范》（GB/T 50783-2012）。

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