高铁路基工程软弱地基CFG桩加固施工技术研究

高铁路基工程软弱地基CFG桩加固施工技术研究

赵丹

中铁一局集团第五工程有限公司  山东省  烟台市 264000

摘要：为解决高铁路基软基处理中CFG桩复合地基施工问题，本文结合某高速铁路工程实际情况，对其软基处理过程中CFG桩复合地基加固施工技术进行深入分析，提出具体的施工方法与控制要点，以期为相关人员提供参考。

关键词：高铁路基；软弱地基；CFG桩复合地基

    在高铁工程建设中，经常遇到软弱地基，CFG桩复合地基加固技术凭借施工工艺成熟、适用面广和加固效果显著等优势在高铁软基加固处理中得到了广泛应用，要想达到预期的软基加固效果，有必要结合工程实际情况对该软基加固技术进行深入分析。

1工程概况

    某高速铁路软基设计采用CFG桩复合地基技术进行加固处理，在正式施工开始前进行试验段施工，试验段所处位置的地形较为平坦，且地势开阔，路堤高度在6.8-7.2m范围内，区域地下水的补给以大气降水为主，埋深在2.2-3.1m范围内，变化幅度为1.0-3.0m。根据地质勘探成果，土层分布情况为（由上至下）：粘土层，层厚在0-1.3m范围内，呈黄褐色，处于硬塑状态，有效承载力约为120kPa；粉质粘土层，层厚在1.4-2.4m范围内，呈黄褐色-灰褐色，处于软塑-硬塑状态，有效承载力约为130kPa；粉土层，层厚在1.7-3.7m范围内，呈黄褐色与黑灰色，处于密实且潮湿的状态，有效承载力约为160kPa；粉砂层，层厚在0.0-4.7m范围内，呈灰黑色，处于稍密-中密状态，已经达到饱和，有效承载力在90-110kPa范围内；细砂层，层厚在9.5-13.9m范围内，呈黄褐色-浅黄色，处于密实和饱和的状态，有效承载力在200kPa左右；粉质粘土层，层厚在3.3-4.6m范围内，呈黄褐色，处于软塑状态，有肉眼可见的铁锈状斑纹，有效承载力在140kPa左右。设计要求完成加固后的路基工程沉降保持在15mm以内，该工程CFG桩主要设计数据如表1所示。

表1  CFG桩主要设计数据

2施工方法与控制

2.1施工方法

考虑到施工区段处在深厚软土区中，且根据地质资料可知场地内中砂层层厚相对较大，故该工程CFG桩复合地基施工借助长螺旋钻孔管进行，混合料灌注方法为泵压法。每个施工区间都要配备好长螺旋钻机，以及输送泵和发电机等必要设备。根据工程所在地区料源供应实际情况进行材料选择，其中，水泥采用32.5普硅水泥，细骨料采用河砂[1]。

由于该工程CFG桩之间的距离相对较大，所以需要逐排逐根钻进，即完成上一根桩的钻进施工后，将钻机移动到下一根桩的位置，采用相同的方法继续钻进。在没有特殊要求的情况下可按照路基横断面方向成排顺序倒退施工。混合料需要在拌和站集中生产，尽量缩短拌和站和施工现场之间的距离，该工程为5km左右[2]。

CFG桩复合地基施工严格按照以下工艺流程进行：地表处理→桩位测放→钻机就位→钻杆垂直度检查和调整→桩孔钻进→停钻→在钻杆中灌注混合料→在提钻的同时灌入混合料→清土→将钻机移动到下一个桩位。

2.2施工控制

（1）混合料控制。混合料生产开始前先确定理论配合比，即水泥：砂：粒径在5-10mm范围内的碎石：粒径在10-25mm范围内的碎石：粉煤灰：水=300:711:464:695:100:230=1:2.37:1.55:2.32:0.33:0.77，以此为基础根据现场试验结果得出施工配合比，即水泥：砂：粒径在5-10mm范围内的碎石：粒径在10-25mm范围内的碎石：粉煤灰：水=300:742:467:698:100:193=1:2.47:1.56:2.33:0.33:0.64。混合料生产完成后，其坍落度应保持在170-190mm范围内，使桩体强度切实达到设计要求[3]。

（2）钻机电流控制。根据相关记录数据可知，钻进时电流伴随深度增大而变大，因地层从软到硬逐步增大。在松软土层当中，钻机电流通常保持在100-160A范围内。钻机操作人员如果发现钻机实际电流达到160A及以上，或剧烈变化，则说明钻头可能到达坚硬土层，此时需对进尺进行适当的调整，并对钻进速度予以严格控制，核对现有的地质资料，确定是否已经进入到坚硬的土层，以免钻头损坏。在提钻过程中，钻头不可转动，此时钻机电流将不超过2A。在施工中可借助自动记录仪对各项施工参数进行收集与记录，按一定时间间隔进行。

（3）钻进成孔时要做好钻进速度现场控制，在钻进深度达到3m之前，这是垂直度控制的关键阶段。实际的钻进速度要按照先慢后快控制，同时注意不能超过2-3m/min。如果钻进速度过慢，则可能对施工进度造成影响，而如果钻进速度过快，则很难保证成孔后的垂直度。在该试验段施工中，钻进速度一般按照2.7m/min控制，当施工中发现钻杆发生剧烈摇晃或无法钻进时，应适当放慢进尺，以此避免孔斜或钻杆与钻具发生损坏

[4]。

（4）在灌注混合料的过程中需要对拔管速度予以严格控制，如果拔管的速度太快，则可能出现缩颈或导致断桩；而如果拔管的速度太慢，则可能导致扩径，而且容易使水泥浆的分布无法达到均匀，或导致桩顶产生大量浮浆等，进而影响到成桩后的桩身强度。当土层较软时，应适当减慢拔管的速度，根据试桩成果，实际拔管速度需控制在1.6-2.2m/min范围内。在混合料将管完全充满后，应使混合料实际泵送速度与提钻速率保持协调和一致。在钻杆结束转动后需要在泵料的同时进行拔管，使整个拔管过程保持连续，防止施工中由于提拔速度过快导致停工待料。特别是在处于饱和状态的砂土层与粉土层当中，如果混合料未能及时供应，则可能在一段时间后产生断桩或抱钻。当等待时间超过混合料自身初凝时间时，需重新进行钻孔灌桩。在实际的灌注施工中为避免杂质进入产生断桩，对于芯管在混合料中的深度，一般需达到25cm及以上[5]。

（5）施工中可采取以下措施减少超方量：适当减小钻头直径与端部钻杆直径；减慢电动机钻速，对于该工程所用长螺旋钻机，其电动机转速通常为16-22转/min，实际情况中应尽量控制在18转以内；对输送泵上的阀门板进行适当调节，以减小管道中的泵压。实践表明，通过采取上述措施能取得良好成效，使超方系数明显降低，保持在1.3左右。

3结语

    综上所述，CFG桩复合地基是当前高速铁路工程软弱地基的常用加固处理技术，以上结合实例对这项技术的应用进行了初步分析与总结，提出具体的施工方法与控制要点，旨在为其它类似高铁工程软弱地基加固处理施工提供可靠技术参考。

参考文献：

[1]王立新,窦磊明,于归,汪珂,李储军,邱军领.西安地铁盾构下穿高铁路基沉降及变形分析[J].科学技术与工程,2022,22(13):5425-5436.

[2]吴成杰.新建高速铁路受限地段路基设计实践——以商合杭高铁为例[J].铁道标准设计,2020,64(09):42-47.

[3]张钦河.京沪高铁井字坡路基工程洛阳铲成孔CFG桩施工方法探析[J].决策探索(中),2018(06):64-65.

[4]魏亮.路基地基处理CFG桩“七区段”施工流程创新在商合杭铁路的应用[J].低碳世界,2016(24):210-211.

[5]苏国旭.湿陷性黄土地区高铁路基复合地基处理技术及效果分析[J].国防交通工程与技术,2015,13(S1):97-98+152.