高速铁路软地基处理

摘要：路基是铁路线路工程的一个重要组成部分,是承受轨道结构重量和列车荷载的基础,它也是线路工程中最薄弱最不稳定的环节,路基几何形状的变形会引起轨道的变形。高速铁路路基除应具备一般铁路路基的基本性能之外,不仅要求静态平顺,而且还要求动态条件下平顺和稳定。因此,对于铺设无碴轨道的路基工后总沉降提出了更高的要求。实践证明在高速铁路施工中采用CFG桩加固软弱地基技术处理是可行的,是值得推广应用的地基加固技术。 CFG桩改善了碎石桩的刚性，使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用，同时也能很好地发挥其端阻作用。因此，CFG桩得以广泛采用，并取得良好的经济和社会效益。本文系统介绍了 CFG 桩在高速铁路软土路基的处理中施工工艺、质量控制方法及加固效果, 对类似工程具有重要的参考价值。

关键词：铁路软地基；CFG桩；施工工艺；

中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

由我单位负责施工的合福铁路DK212+145—DK222+065段设计软地基CFG桩处理10万延米，在施工中我们积累了一定的经验，掌握了具体施工技术，在此予以总结。

CFG 桩主要由碎石、中粗砂、粉煤灰、水泥、水拌和而成的具有一定黏结强度的桩,为提高其强度和稳定性，再后插钢筋笼。CFG 桩适用于黏性土、淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土等的软地基处理。由桩体和桩间土, 通过碎石褥垫层和土工格栅一起形成 CFG 复合地基, 从而提高承载力、减少沉降。长期以来, 在多层工业厂房及多层、高层民用建筑等荷载较大的建筑物的基础处理中应用较多, 在铁路软路基处理中尚处于起步阶段。本文系统介绍了 CFG 桩在高速铁路软土路基的处理中施工工艺、质量控制方法及加固效果, 对类似工程具有重要的参考价值。

2 CFG桩加固原理

高铁 CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石和中粗砂加水（外加剂）搅拌形成的高粘强度的桩（加钢筋笼）和桩间土及褥垫层一起形成复合地基，CFG桩复合地基通过褥垫层与基础相连接，无论桩端落在一般土层还是淤泥土质均可保证桩间土始终参与工作。由于桩间土的强度及模量比原土大，在荷载作用下桩顶应力比桩间土的应力大，桩可承受的荷载向深的土层传递并相应减少桩间土承受的荷载。桩体是由机械成孔后将搅拌好的混凝土利用泵机打人孔中，并经后插筋时的震动使混凝土更加密实，这样在成桩的过程中不仅挤密桩间土还挤密桩身，使其具有水硬性，使处理后的复合地基强度和抗变形的能力明显提高。

3 施工工艺及施工参数

CFG 桩原材料, 施工前按《建筑地基处理技术规范》进行室内配合比试验, 每盘料搅拌时间不少于60s。混合料塌落度控制在180±20mm。设计要求室内块体试样 28 天龄期无侧限抗压强度不低于 C15（合福铁路要求C20）。施工工艺流程如图1所示。 施工工艺流程

CFG桩施工前先疏干地表水、清除杂物整坪场地,并进行成桩试验,以掌握该场地的成桩经验及施工技术参数；桩体垂直度偏差不大于1%；成桩的拨管速度宜控制在1.20~1.50m/min,成桩过程宜连续进行,严格控制拨管的速度。灌注成桩完成后用水泥袋盖好桩头进行保护；每根桩的投料量不得少于设计灌注量；CFG桩施工完毕28天后对CFG桩和CFG桩复合地基进行检测，复合地基承载力（合福路基要求K30）不应小于130kPa。同时采用低应变测试方法对桩身质量进行检测。静载荷试验数量取CFG桩总数的0.5%~1%，但不少于3点，低应变检测数量一般取CFG桩总数的10%，实验结果满足设计要求。

根据设计要求及场地的地质条件，经现场成桩试验，CFG 桩的施工参数如下：

1)根据该地段的地质条件及施工设计图的要求，CFG桩的施工至现地表面， 施工桩长约为8.00～15.00m。

2)CFG 桩的直径为∮500 mm，混凝土强度为C20。配合比(水泥: 粉煤灰：砂:石: 水：外加剂的重量比)为 1: 0.41:3.39: 3.97: 0.69: 0.0183。

3) 钻进地层进尺速度：1.2m/rain～1.5m/min；桩机拨管的速度为2～3m/min（连续灌注）。

4)桩的垂直度偏差

5)桩身混凝土灌注充盈系数1.04～1.06。

6)混凝土坍落度为180±20mm。

7) 振动电流控制在80～120A, 抵达基岩(砾岩) 振动电流应大于90A。

8)施工机械和劳力配置如表1所示。

4 CFG桩质量控制

CFG桩施工完成28d后按设计要求对CFG桩和CFG桩复合地基进行检测。采用低应变检测桩身质量，抽检频率为10%在有条件的情况下，采用静力载荷试验检测复合地基承载力，抽检频率为0.5%～1.0%，但不少于3点。检查项目见CFG桩施工允许偏差。

现场CFG桩施工质量控制的主要对象是:桩位、桩长和强度三项指标，监控要点如下:测量桩位前对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并用平地机平整碾压后放出各桩的准确位置，将线路纵坡、横坡考虑在内后，原地面标高控制在±5cm以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm处。将施工区域进行划分,并将各桩进行编号，定机定人进行管理。布桩时，CFG桩的数量、布置形式及间

距必须严格按设计要求并遵循从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工的原则，不宜从四周转向内推进施工。

指派责任心强、懂技术并经严格考核合格的员工对劳务队伍施工的CFG桩进行现场监控和记录。CFG桩施工中，每台班均须制作检查试件，进行28d强度检验,成桩28d后应及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。

通常桩顶混凝土密实度差、强度低，对此需在灌桩时，桩 头高出设计桩顶30~50cm,混凝土达到28天强度后，再凿除桩头。CFG桩施工属隐蔽工程，施工完毕报监理签认后方可进行下一道工序施工。

5 材料

桩体主体材料为碎石，应符合设计级配要求；选用的水泥、粉煤灰及外加剂等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行检验。拌合料配合比经试配后确定。混合料搅拌必须进行集中拌和，按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制。一般控制在60s～90s，具体搅拌时间根据实验确定，电脑控制和记录。泵送混合料出厂时坍落度可控制在180±20mm。

6 施工方法及机械的选用

CFG桩一般有3种成桩施工方法:

振动沉管灌注成桩:适用于粉土、粘性土及素填土地基；长螺旋钻孔灌注成桩:适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土；长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩:适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。施工现场采用长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩的方法。

7 施工中常见问题及解决方法

在施工中常出现的问题有:施工扰动使土强度降低；成桩有缩颈；部分桩强度不均。采取措施为:采用隔桩跳打，当满堂布桩时，从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工；控制拔管速度，一般2～3m/min（连续灌注）较合适。拔管过快易造成局部缩颈或断桩；拔管太慢振动时间过长，会使桩顶浮浆增厚，易使混合料离析，对淤泥质土，拔管速度可适当放慢。拔管过程中不宜反插留振。如上料不足，须在拔管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求。成桩后桩顶标高应高出设计桩长0.3-0.5m，且浮浆厚度不超过 20cm。

参考文献：

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