CFG樁處理深厚軟土地基施工工法

1、 CFG樁處理深厚軟土地基施工工法一、前言在溫（州）福（州）新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)中，遇到路堤須填筑在典型的海積灘涂溺谷相沉積淤泥層地基上，該淤泥層厚度深且含水量高、孔隙率高、壓縮性高、強(qiáng)度低，淤泥層多粘土、粗砂等夾層。下臥層橫縱向起伏變化大。為滿足新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路路基的技術(shù)要求，須對(duì)深厚層軟土地基進(jìn)行處理。 經(jīng)過(guò)比選，我們對(duì)軟土層厚度小于25米的軟土地基采用了CFG樁進(jìn)行處理，經(jīng)總結(jié)形成本工法。用CFG樁處理深厚軟土地基，其原理是：CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱(即cement fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水

2、拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，與樁頂上鋪設(shè)的土工格柵和褥墊層形成“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，讓上部荷載均勻地傳遞到持力層，并且樁間土參與工作，提高地基承載力，以滿足地基承載力要求，有效控制工后沉降。本工法在2005年溫福鐵路軟土地基試驗(yàn)段首次應(yīng)用。二、工法特點(diǎn)1、 本工法解決了對(duì)路基下深厚軟土地基進(jìn)行處理的難題。2、 工藝較簡(jiǎn)單，操作方便，施工進(jìn)度較快，質(zhì)量能夠保證。3、 工程造價(jià)較低。三、適用范圍本工法適用于25米以內(nèi)深厚軟土地基的處理。四、施工工藝（一）靜壓沉管灌注樁工藝流程圖測(cè)量放線并復(fù)核場(chǎng)地布置，按裝樁機(jī)等設(shè)備原材料進(jìn)場(chǎng)、檢驗(yàn)混合料攪拌樁尖預(yù)制與埋設(shè)樁機(jī)樁位對(duì)中確認(rèn)施工順序沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高試樁確定工藝參數(shù)和

3、終孔條件檢查灌注混合料至預(yù)定標(biāo)高邊拔管邊投混合料移至下一根樁鋪設(shè)工作墊層分區(qū)與編號(hào)（二）施工準(zhǔn)備施工場(chǎng)地達(dá)到“三通一平”，在路基打樁區(qū)域及兩側(cè)3米范圍內(nèi)鋪設(shè)0.81m厚碎石工作墊層(粒徑305cm)。打樁作業(yè)場(chǎng)地周圍設(shè)置排水溝。施工范圍內(nèi)的地上、地下障礙物、管線要清理或改移完畢。根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，確定樁機(jī)的機(jī)架高度和沉管的有效長(zhǎng)度，樁機(jī)的機(jī)架高度和沉管的有效長(zhǎng)度在配置時(shí)應(yīng)比設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)高出6米。樁機(jī)有效荷載的標(biāo)定為確保試樁一次成功，樁底進(jìn)入持力層長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)要求，在試樁前應(yīng)對(duì)已配重樁機(jī)沉管處的抬架支撐力反力進(jìn)行計(jì)算和標(biāo)定，以確保樁機(jī)進(jìn)入持力層抬架時(shí)沉管處的支撐反力不小于單樁設(shè)計(jì)承載力的2倍。在樁機(jī)機(jī)架

4、上畫出以米為單位的長(zhǎng)度標(biāo)記，以便壓入沉管時(shí)觀察、記錄沉管的入土深度。編制CFG樁施工方案（包括區(qū)域劃分、確定樁頂標(biāo)高和打樁順序）并經(jīng)審批，對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底。進(jìn)行試樁，通過(guò)試樁確定樁機(jī)配重、提管速度、保護(hù)樁長(zhǎng)、混凝土坍落度等施工參數(shù)和終孔條件。試樁不少于3根。測(cè)放樁位并做好標(biāo)識(shí)。對(duì)材料進(jìn)行復(fù)試、試配。（三）樁尖的預(yù)制與埋設(shè)由于樁尖外形特殊，一般采用鋼模結(jié)合地模進(jìn)行預(yù)制。樁尖的錐體部分埋入地模，柱體部分外露采用鋼模，以便樁尖脫膜時(shí)地模免受破壞。為提高樁尖預(yù)制進(jìn)度，一般要在樁尖混凝土內(nèi)摻入早強(qiáng)劑。當(dāng)樁尖達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可采取小型挖掘機(jī)配合人工按技術(shù)放樣位置進(jìn)行埋設(shè)。樁尖應(yīng)埋入地表下300mm

5、左右，平面位置偏差控制在50mm之內(nèi)。（四）樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、沉管入土深度確定機(jī)架高度、沉管長(zhǎng)度和標(biāo)定的配重進(jìn)行設(shè)備組裝。（五） 樁機(jī)就位樁機(jī)就位必須平整、穩(wěn)固。待樁機(jī)就位后，調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直度偏差不大于1。（六） 沉管樁機(jī)就位后， 扣準(zhǔn)埋設(shè)好的預(yù)制樁尖開(kāi)始沉管，沉管過(guò)程中注意調(diào)整樁機(jī)的穩(wěn)定，嚴(yán)禁傾斜和錯(cuò)位。待沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高并抬架時(shí)應(yīng)開(kāi)動(dòng)馬達(dá)，原地留振不小于10s（采用中間夾層作為持力層時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，為避免樁尖穿透持力層可不作留振要求），以確保樁尖進(jìn)入持力層不小于樁徑的1.5倍。沉管過(guò)程中做好記錄。 （七）材料要求及混合料攪拌水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)的普通硅酸鹽

6、水泥，水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)有出廠合格證并有現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證抽驗(yàn)報(bào)告。粉煤灰一般采用細(xì)度不大于25%的級(jí)或級(jí)以上的粉煤灰，粉煤灰進(jìn)場(chǎng)時(shí)同樣要求必須有合格證并有現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證試驗(yàn)報(bào)告。粉煤灰具有一定的抗腐蝕能力。碎石粒徑采用2040mm級(jí)配，其含泥量不大于3%且符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法JGJ53的規(guī)定。石屑一般采用粒徑2.520mm含泥量不大于5%，細(xì)模度符合中砂要求。當(dāng)石屑缺少時(shí)，可采用中砂或粗砂代替石屑。為控制成樁后樁頂浮漿厚度不超過(guò)200mm，混凝土的坍落度應(yīng)控制在3050mm之內(nèi)?；旌狭蠎?yīng)嚴(yán)格計(jì)量，強(qiáng)制攪拌，每盤混合料的攪拌時(shí)間不得小于1 min。（七） 投料終孔后須盡快用料斗進(jìn)

7、行空中投料，直到管內(nèi)混合料面與鋼管料口平齊，如上料量不夠，須在拔管過(guò)程中補(bǔ)充投料，以保證成樁樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。 （八）拔管 投料后即可進(jìn)行拔管， 拔管時(shí)速度一般控制在0.81.0 m/min，邊振動(dòng)邊拔管， 拔管速度保持均勻一致，在拔管過(guò)程中不允許反插。 （九）封頂 當(dāng)樁管拔出地面，確認(rèn)樁符合設(shè)計(jì)要求后，其上部可用粒狀材料或粘土進(jìn)行封頂并做好標(biāo)記。此時(shí)應(yīng)注意，封頂?shù)捻斆鏄?biāo)高應(yīng)加上保護(hù)樁長(zhǎng)的高度。(注：保護(hù)樁長(zhǎng)是指成樁時(shí)預(yù)先設(shè)定加長(zhǎng)的一段樁長(zhǎng)，一般取5070cm，擴(kuò)大樁頭施工時(shí)將其剔掉，以確保頂部樁體質(zhì)量。)(十)砍樁頭樁身達(dá)到齡期后，在確定樁頂標(biāo)高施工擴(kuò)大樁頭前，應(yīng)先鑿除樁體保護(hù)樁長(zhǎng)至擴(kuò)大

8、樁頭底部標(biāo)高。砍樁頭前樁周工作墊層碎石土為避免機(jī)械擾動(dòng)造成斷樁宜采用人工進(jìn)行開(kāi)挖。砍樁頭可采用風(fēng)稿自上而下鑿除混凝土至指定標(biāo)高，也可用鏨子對(duì)稱截樁至指定標(biāo)高。（十一）接樁當(dāng)CFG樁在鑿除浮漿后或由于淺部斷樁（1.5m之內(nèi)，超過(guò)1.5m接樁開(kāi)樁土體可能回導(dǎo)致相鄰CFG樁斷樁）造成樁體頂面標(biāo)高低于擴(kuò)大樁頭底面標(biāo)高時(shí)，應(yīng)采用強(qiáng)度高出樁身一級(jí)的混凝土進(jìn)行接樁。接樁部分的樁徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大20cm，與既有樁體的咬結(jié)長(zhǎng)度不小于20cm，如下圖。 五、機(jī)具設(shè)備我們采用浙江平陽(yáng)成套設(shè)備機(jī)械總廠生產(chǎn)的ZJK系列靜壓夯擴(kuò)樁機(jī)，它由ZJ型靜壓樁架和DZK型雙電機(jī)中孔型振動(dòng)棰的組合，其性能大大優(yōu)越于一般振動(dòng)打樁機(jī)。同

9、時(shí)還配備D40型和BDH-15型樁錘，錘頭重量分別為9.25t和10t。DZK動(dòng)錘和穿心錘的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。DZK動(dòng)錘和穿心錘的主要技術(shù)參數(shù)表表1 型號(hào)DZK40YDZK50YDZK60Y技術(shù)參數(shù)振動(dòng)錘落錘振動(dòng)錘落錘振動(dòng)錘落錘靜偏心力距 NM206.6239.6343偏心塊軸轉(zhuǎn)速 rpm960960960靜振力 KN212.8246.9343空載振幅 mm5.56.O6.O重量 kg500020005300250053003000落錘高壓 m444沖擊能量 KN.m78.4117.6117.6允許拔柱力 KN(tf)490(50)800(80)800(8O)電機(jī)功率 KW18.5×

10、;222×230×2電源100m內(nèi)KVA125150200200m內(nèi)KVA150200250每臺(tái)打樁機(jī)還配置攪拌機(jī)一臺(tái)、電焊機(jī)一臺(tái)。 此外，還需配置一臺(tái)小型挖掘機(jī)，配合人工埋設(shè)預(yù)制樁尖，以提高工效。六、勞動(dòng)組織每臺(tái)打樁機(jī)可配備機(jī)組長(zhǎng)（指揮者）1人、打樁機(jī)操作1人、后臺(tái)拌料4人、前臺(tái)運(yùn)料3人，共9人組成打樁機(jī)組。一個(gè)工地可根據(jù)需要進(jìn)多臺(tái)打樁機(jī)。此外， 整個(gè)施工段設(shè)測(cè)量定位3人、埋設(shè)樁尖3人。另，砍樁頭和接樁、制作擴(kuò)大頭可根據(jù)具體情況進(jìn)行安排。七、質(zhì)量要求1 嚴(yán)格過(guò)程控制：定位偏差、垂直度要求符合規(guī)范，嚴(yán)格按施工參數(shù)：配合比、塌落度、終孔條件、拔管速度施工。2 做好檢測(cè)和測(cè)試工

11、作。3 為避免出現(xiàn)CFG樁斷樁率較高的質(zhì)量通病，采取以下措施：（1） 采用片石、碎石工作墊層的石塊粒徑不大于30cm。（2） 由于設(shè)計(jì)滿堂布樁且間距較小，一般采取連打跳排的施打工序。且施工新樁時(shí)與已打鄰樁的間隔時(shí)間不應(yīng)小于7d，必要時(shí)可在混合料內(nèi)摻入緩凝早強(qiáng)劑。（3） 樁時(shí)應(yīng)從路基中間向四周推進(jìn)施工。八、安全環(huán)保措施1 進(jìn)行全員安全意識(shí)教育。2 工人進(jìn)入工地必須戴安全帽、穿工作服和膠鞋。3 焊作業(yè)時(shí)工人必須使用防護(hù)面罩，戴防護(hù)手套，穿絕緣鞋。4 高空作業(yè)必須佩帶安全帶。5 雨天不宜進(jìn)行打樁施工，施工時(shí)必須穿雨衣，絕緣雨鞋。暴雨及臺(tái)風(fēng)天氣要暫停施工。6 施工現(xiàn)場(chǎng)的所有電源、電路、電器的設(shè)置、安裝必須遵守施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ4688）的規(guī)定。7 打樁機(jī)操作人員、專業(yè)電工、電焊工必須持証上崗，并嚴(yán)格遵守安全技術(shù)操作規(guī)程。8 易以于引起粉塵的細(xì)料或松散料用帆布、蓋套等覆蓋。9 施工廢水不直接排放。 九、效益分析1 應(yīng)用CFG樁對(duì)深厚軟土地基進(jìn)行處理，在鐵路路基施工中尚屬首次， 它的成功實(shí)施為在我國(guó)沿海海積灘涂地段修筑時(shí)速200公里客貨共線鐵路提供了可行經(jīng)驗(yàn)，為溫福鐵路全線對(duì)25米以內(nèi)深厚軟土地基的處理中如何進(jìn)行CFG樁的施工提供了