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淺談高寒地區CFG樁施工工藝(一)
淺談高寒地區CFG樁施工工藝
哈齊客專項目部 馬爽
摘要:哈齊鐵路客運專線作為國內第一條在嚴寒地區修建的高速鐵路有許多新課題需要研討，如嚴寒地區客專路基的防凍脹問題、嚴寒地區無砟軌道板的鋪設等，本文著重介紹了哈齊客運專線在CFG樁施工方面的施工工藝，為今后嚴寒地區的客運專線建設提供了理論依據與施工指導。
關鍵詞：路基 防凍脹 CFG樁施工 客運專線
一、術語
1、CFG樁：又稱水泥粉煤灰碎石樁。
2、CFG樁：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏結合度樁，并由樁、樁間土和墊層一起組成復合地基的地基處理方法。
二、基本規定1、CFG樁應選擇承載力相對較高的土層作為樁端持力層。
2、CFG樁復合地基設計時應進行地基變形驗算。
3、技術人員應掌握所承擔工程地基處理目的、加固原理、技術要求和質量標準等。施工中應有專人負責質量控制和監測，并做好施工記錄。當出現異常情況時，必須及時會同有關部門妥善解決。
4、施工過程中應有專人或專門機構負責質量監理。施工結束后應按國家有關規定進行工程質量檢驗和驗收。
三、施工準備1、施工前應具備下列資料和條件
（1）建筑物場地工程地質勘察報告和必要的水文資料；
（2）CFG樁布樁圖，并應注明樁位編號，以及設計說明和施工說明；
（3）建筑物場地鄰近的高壓電纜、電話線、地下管線、地下構筑物及障礙物等調查資料；
（4）具備“三通一平”條件。
2、施工技術措施
（1）確定施工機具和配套設施；
（2）編制材料供應計劃，標明所用材料的規格、質量要求和數量；
（3）試成孔不小于2個，以復核地質資料以及設備、工藝是否適宜，核定選用的技術參數；
（4）按施工平面圖放好樁位；
（5）確定施打順序及樁機行走路線；
（6）施工前，放好樁位、CFG樁的軸線定位及測量基線，并由監理、業主復核；
（7）在施工機具上做好進尺標志。
3、CFG樁選用的水泥﹑粉煤灰﹑碎石﹑石屑（砂）﹑水等原材料應符合設計要求，并按相關規定進行檢驗。
（1）本段CFG樁水泥采用P.042.5水泥。
（2）粉煤灰采用Ⅱ級或Ⅲ級粉煤灰。
（3）粗骨料粒徑采用5～50mm,砂的含泥量應小于3%。
(4)長螺旋鉆孔內泵壓混凝土灌注施工，坍落度控制在16～21cm。
四、施工工藝
圖1 CFG樁施工工藝流程圖
1、樁機就位
樁機就位后，調整鉆桿與地面垂直，并使鉆桿對準樁位中心，現場技術人員檢查調整樁位偏差及垂直度。CFG樁垂直度允許偏差不大于1.0%，樁位偏差（縱橫向）不大于50mm。
2、鉆進成孔
A 鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，操縱下移鉆桿，鉆頭觸及地面時，啟動馬達鉆機。鉆進應先慢后快，同時檢查鉆孔的偏差并及時糾正。
B 樁機操作手和現場讀尺人員要密切配合，鉆機每鉆進1m, 讀尺人員要及時通知樁機操作手記錄電流數據，操作手在電流表電流發生明顯變化時，要通知現場讀尺人員做好鉆機進尺及土層變化的記錄。當電流顯示已進入硬土層時，要控制進尺，確保嵌入深度滿足設計要求。
C 樁身進入持力層的深度要求：一般對于第四系地層應嵌入砂類土或硬塑黏土深度不小于2m,對于下伏基巖地段應嵌入全風化層不小于1m。
D 鉆孔至設計高程后，要對地質情況進行詳細的記錄。
E 發現地質情況與設計不符，要及時通知設計單位。
F 在成孔過程中，發現鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢進尺，防止樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損害。當鉆至設計標高后，一般采用靜止提拔，但對易卡鉆的區域，在圓礫層內允許采用邊轉邊提，離開圓礫層后采用靜止提拔。
3、混凝土攪拌：混凝土攪拌嚴格按配合比進行配料。
4、現場試驗人員主要工作
A 每臺班抽驗現場檢驗混凝土坍落度3次。
B 每臺班在現場作一組（3塊）混凝土試件，進行28標準養護試件抗壓強度檢驗。現場試驗人員要記錄取樣試件與當日對應灌注的CFG樁的編號。
5、灌注及拔管：鉆孔至設計高程后或嵌入硬層深度滿足設計要求后，停止鉆進，開始泵送混凝土，當鉆桿芯管充滿混凝土后開始拔管，嚴禁先提管后泵料。鉆桿應采用靜止提管，施工中嚴格控制鉆桿提拔速度和混凝土泵的泵送量，混凝土泵送量應于與提拔速度相配合，保證連續提拔，保證樁體連續、均勻、密實。現場技術人員應記錄混凝土灌注的起止時間，推算單樁混凝土灌注量。
6、施工樁頂高程宜高出設計高程不少于50cm，灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂予以保護。
7、移機
上一根樁施工完畢，鉆機移位，進行下一根樁的施工。當樁機移至下一根樁位施工時，應根據軸線或周圍樁的位置對須施工的樁位進行復核。
五、CFG樁施工質量控制措施
1、所用的水泥和粗細骨料品種、規格、質量應符合設計要求。
2、樁體連續密實，不得有斷樁、縮徑等缺陷。
3、允許偏差
A 樁長：不小于設計深度
B 鉆孔垂直度≤1.0%
C 樁徑：不小于設計值
D 樁位：50mm
4、成品保護
A 成樁后嚴防重型機械行走或擾動，防止使樁頭壓松造成樁頂混凝土不成型、段樁。
B 清土采用小型機械設備及人工開挖、運輸，清土預留至少20cm人工清除找平；避免斷樁及對地基土的擾動。
5、質量檢驗
A 低應變檢測
CFG樁施工完畢后，按成樁總數的10%進行檢測，且每檢驗批不少于5根。樁體質量檢驗在成樁28天后進行，采用低應變動力檢測CFG樁樁身完整性。
B 復合地基承載力檢測
采用載荷試驗進行復合地基承載力檢測，待設計明確后施工。
六、常見問題及處理措施
1 堵管的預防措施
（1）混合料配合比應合理。混合料的配合比：粉煤灰摻量宜控制在70kg/m～90kg/m的范圍內，條件允許時，宜采用Ⅰ級粉煤灰，碎石宜采用5-25mm的連續級配碎石，防止粒徑過大穿越彎管時堵塞彎頭或造成混合料和易性差。
（2）嚴格控制混合料坍落度。施工時坍落度宜控制在16～20cm。坍落度太大的混合料，易產生泌水、離析，泵壓作用下，骨料與砂漿分離，摩擦力加劇，導致堵管。坍落度太小，混合料在輸送管路內流動性差，也容易造成堵管。
（3）嚴格按工藝操作，鉆孔進入土層預定標高后，開始泵送混合料，管內空氣從排氣閥排出，待鉆桿內管及輸送軟、硬管內混合料充滿連續時方才提鉆。若提鉆時間較晚，在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出，容易造成管路堵塞。
（4）防止設備缺陷造成堵管。彎頭曲率半徑不合理也能造成堵管。彎頭與鉆桿不能垂直連接，否則也會造成堵管�；旌狭陷斔凸芤ㄆ谶M行清洗，否則管路內有混合料的結硬塊，還會造成管路的堵塞。
（5）鉆桿達到設計高程后，開始泵送混合料，管內空氣從排氣閥排出，鉆桿芯管及輸送管充滿混合料，應及時提鉆，若不及時提鉆，在泵送壓力下會使鉆頭處的水泥漿液擠出，使鉆頭閥門處產生無水泥漿的干硬少漿的混合料塞體，堵塞管道。
2 竄孔的預防措施
在飽和粉土、粉細砂層中成樁經常會遇到下面情況，打完1號樁后，在施工相鄰的2樁時，發現未結硬的1號樁的樁頂突然下落，當2號樁泵入混合料時，1號樁的樁頂開始回升，此種現象稱為竄孔。由于竄孔對成樁質量的影響，施工中應采取的預防措施：
（1）采取隔樁、隔排跳打方法；
（2）減少在竄孔區域的打樁推進排數，減少對已打樁擾動能量的積累；
（3）改進鉆頭，合理提高鉆頭鉆進速度；
3 樁頭空芯的預防措施
施工過程中，排氣閥不能正常工作所致。鉆機鉆孔時，管內充滿空氣，泵送混合料時，排氣閥將空氣排出，若排氣閥堵塞不能正常將管內空氣排出，就會導致樁體存氣，形成空芯。為避免樁頭空芯，施工中應經常檢查排氣閥的工作狀態，發現堵塞及時清洗。
4 樁端不飽滿的預防措施：
這主要是因為施工中為了方便閥門的打開，先提鉆后泵料所致。這種情況可能造成鉆頭上的土掉入樁孔或地下水浸入樁孔，影響CFG樁的樁端承載力。為杜絕這種情況，施工中前、后臺工人應密切配合，保證提鉆和泵料的一致性。
5 縮徑、斷樁的預防措施
（1）嚴格控制拔管速度，尤其是飽和黏土、地下水豐富的孔位，應嚴格將拔管速度控制在2.0～2.5m/min，且送料、拔管應連續均勻。實踐證明，將鉆頭保持在埋深0.5m左右，基本可消除飽和黏土中CFG斷樁率。
（2）備足混合料，隨鉆隨澆注，防止停工待料。
（3）經常檢查螺旋直徑，防止螺旋磨耗造成樁徑不足。
（4）嚴格控制清表后的地基壓實質量，提高原地面地基承載力同時，在長螺旋支腿處外加設枕木，減少地基接觸應力，防止長螺旋機走行擠壓造成樁基斷樁、變形。
6 鉆頭閥門打不開的預防措施
采用下開式鉆頭或其他先進工藝的鉆頭，防止泥漿回灌或砂粒，小卵石等卡住。
調整樁長，令樁端穿過透水性好、高水頭的砂土或卵石層進入粘土層。
結束語:
高寒地區的路基施工有其特殊性，在今后的施工中還應認真總結。
施工及驗收依據:
[1]《客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準》 鐵建設〔2005〕160號；
[2]《鐵路工程基樁檢測技術規程》TB10218-2008；
[3]《建筑地基處理技術規范》JGJ 79-2002；
[4]《哈齊鐵路客運專線基樁檢測工作手冊》；
[5]《哈齊客運專線混凝土工程質量控制手冊》；
[6] 哈齊客專設計文件。
可參考的規范及標準
[1]《長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁復合地基技術規程》DB13(J)31-2001；
[2]《哈大客運專線路基工程質量控制手冊》2007年10月。
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