研究cfg桩试桩在高铁路基施工中应用

'研究CFG桩试桩在高铁路基施工中应用　　摘要：近年来，随着我国经济和高速铁路的发展，CFG桩以其自身变形小、造价低、施工简单便捷、适用范围广等优点被广泛应用于高铁路基工程建设当中。本文以合福闽赣项目高铁工程建设为依托，对CFG桩在高铁路基施工中的具体应用进行浅谈、分析。关键词：CFG桩试桩高铁路基施工应用中图分类号：U23文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0063-041CFG桩概述所谓的CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它主要是由粉煤灰、碎石以及石屑和一定量的水泥加水拌合成混合料，然后用螺旋钻管内泵压施工制成的粘结强度较高的桩基。CFG桩借助自身粘结性、桩周摩擦力、桩端承载力、桩间土水平承载力形成复合刚性地基共同受力，具有沉降小、稳定快等特点，适用于饱和及非饱和粘性土、松散砂土、粉土的加固，而且还能用于挤密效果较差的土体。目前，CFG桩在我国大量高铁工程建设施工中应用，应用实践说明，CFG桩容易在承载力和施工工艺方面出现问题。因此，在施工应用方面，研究分析CFG桩试桩是十分必要的。2CFG桩试桩在高铁路基施工中的应用8 2.1工程概况合福铁路客运专线闽赣选择DK372+123～DK372+238段路基中的3根CFG桩作为试桩。本地段路基CFG桩按照正方形布局，桩径0.5m，桩间距1.8m，桩长2.47～16.66m，桩身混合料强度设计等级为C20，加固深度穿透软弱土层。本地段CFG桩桩位分布及试桩的位置如图1。2.2试桩目的通过CFG桩试桩施工，对CFG桩桩身质量和单桩竖向承载力进行检测，如达到设计要求，方可进行CFG桩大面积施工。通过CFG桩试桩施工，进行成桩工艺试验，以复核地质资料以及设备、工艺，施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系数等各项工艺参数。2.3试桩内容（1）试桩现场地质勘察。了解土层的分布情况以及各个土层的力学性能，为持力层的选择和复合地基承载力与沉降分析提供依据。8 （2）成桩工艺试验。检验施工设备以及施工工艺的适用性；获取混凝土泵送速度，钻杆提升速度，混凝土坍落度、保水性以及不同深度、土层的施工电流等数据，为施工工艺的合理选择提供依据；积累现场施工组织与管理经验，磨合施工队伍与施工机械设备。（3）桩身质量检测。进行桩身完整性检测，桩身混合料强度检测，为优化施工参数和混凝土配合比提供依据。（4）单桩承载力检测。验算桩侧摩阻力、桩端阻力，了解桩的承载性能，为持力层的合理选择提供依据。2.4施工方法及工艺2.4.1设计及现场勘察（1）CFG桩采用正方形布置，加固深度穿透软弱土层，达到无压缩层以下0.5m，桩径0.5m，桩顶铺设两层一次性拉伸单向聚丙烯土工格栅，其极限抗拉强度不小于260kN/m。（2）现场水文及物理地质：地下水主要为基岩裂隙水，不发育，环境水无化学及氯盐侵蚀性；地震动峰值加速度　　（6）移机：一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩施工。（7）弃土处理：CFG桩施工时，必须进行清表，表土直接运往弃土场。桩体施工完成2～3h后，挖除打桩弃土，弃土运往弃土场弃置。2.4.5施工质量控制（1）原材料进场要验证产品质量证明文件，并进行抽样，合格后方可使用。（2）钻进过程中，每钻进18 m核对地基土层沿桩长变化情况。（3）混合料灌注过程中应保持混合料面始终高于钻头面，钻头低于混合料面15～25cm。（4）混合料施工时施工桩顶标高宜高出设计标高不少于0.5m，CFG桩达到设计强度后，桩头0.5m范围应截除。凿桩头方法：先采用小型机具配合人工进行清理桩间土，然后采用切割机对桩体钢筋外层混合料进行切割，清土和截桩时不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土、不应损坏桩体，影响桩的完整性。（5）每根桩的投料不少于设计浇筑量。（6）CFG桩桩位、垂直度、有效直径允许偏差要求如表3。2.4.6施工注意事项（1）施工中保证排气阀正常工作，施工中要求每工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞。（2）桩机移机至下一桩位施工时，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。（3）钻杆应采用静止提拔，施工中应严格控制钻杆提拔速度和混凝土泵的泵送量，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。（4）长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准8 确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应同拔管速度相配合，以保证管内有一定高度的混合料，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料。3试桩检验3.1检验内容（1）进行单桩低应变动力检测，确定桩的完整性。（2）静荷载试验，确定桩的单桩承载力。3.2检验方法（1）静荷载试验。现场单桩载荷试验采用慢速维持荷载法，现场单桩竖向承载力试验按承载力设计值2倍加载，承压板为1.5m×1.5m钢质方板，如图3。采用堆载、液压油泵加载、百分表量测。根据量测结果做Q-S曲线、s-lgt曲线、单桩承载力特征值对应沉降分布图，判断单桩承载力特征值及沉降是否达到设计要求。（2）低应变反射波法检测。8 反射波法是以一维波动方程为理论基础的桩基检测方法，波在桩体传播过程中遇到桩身内存在的明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩、离析、夹泥等），或桩身截面变化（如缩颈、扩颈），将产生反射波，如图4。桩顶的加速度传感器接收来自桩身不同部位的反射信号，通过滤波及分析处理后，得到速度时程曲线，即可计算平均波速。根据被测波型、波速、结合工程地质及施工记录，就能综合判断桩身的完整程度。根据测试数据、图形，判断桩是否完整、属于几类桩。4试桩检测分析判定4.1承载力分析判定（1）根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q-s曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。（2）根据沉降随时间变化的特征确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。（3）出现终止加载条件中第2款情况，取前一级荷载值。（4）对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定，宜取S=40mm对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对直径大于或等于800mm的桩，可取S=0.05D（D为桩端直径）对应的荷载值。（5）当按上述四款判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。4.2检测分析成果（1）试验数据及绘制的Q-S及S-lgt曲线（如图5）。（2）单桩承载力静载试验分析结果如表4。5CFG桩试桩结论及体会合福铁路客运专线闽赣DK372+123-DK372+238段路基中作为试桩的3根CFG桩加载均达到预期最大试验荷载值，终止加载。试验加载到452kN时，沉降量分别为5.168 mm、3.29mm、5.29mm；试验加载到904kN时，总沉降量分别为19.72mm、17.53mm、22.88mm，且Q～s曲线平缓，无明显陡降段，因此作为试桩的3根基桩单桩承载力特征值均≥452kN，均满足设计要求。通过CFG桩试桩在高铁路基施工中的应用，通过CFG桩桩身质量和单桩竖向承载力检测，进一步说明了分析CFG桩试桩是十分必要的，复核了设计地质资料，确定了设备、施作方法、混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系数等各项工艺参数，对于类似的CFG桩施工应用具有重大的指导意义。参考文献[1]高贵.铁路客运专线路基CFG桩施工工艺及质量控制[J].山西建筑，2007（7）.[2]田达.临近既有线施工路基CFG桩工艺研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2010（3）.[3]葛同朝，刘俊飞，唐如.CFG桩复合地基路基施工中的几个常见问题危害分析及监理要点[J].铁道勘察，2009（35）.[4]苏维，杨怀志，马建林，等.高速铁路深厚松软土层CFG桩桩筏和桩网复合地基沉降特性的试验研究[J].铁道建筑，2009（7）.8 [5]曾俊铖，张继文，童小东，等.高速铁路CFG桩-筏复合地基沉降试验研究东南大学学报（自然科学版），2010（3）.8'