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淺談高寒地區(qū)CFG樁施工工藝(一)
淺談高寒地區(qū)CFG樁施工工藝
哈齊客專項(xiàng)目部 馬爽
摘要:哈齊鐵路客運(yùn)專線作為國(guó)內(nèi)第一條在嚴(yán)寒地區(qū)修建的高速鐵路有許多新課題需要研討，如嚴(yán)寒地區(qū)客專路基的防凍脹問題、嚴(yán)寒地區(qū)無砟軌道板的鋪設(shè)等，本文著重介紹了哈齊客運(yùn)專線在CFG樁施工方面的施工工藝，為今后嚴(yán)寒地區(qū)的客運(yùn)專線建設(shè)提供了理論依據(jù)與施工指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：路基 防凍脹 CFG樁施工 客運(yùn)專線
一、術(shù)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(jié)合度樁，并由樁、樁間土和墊層一起組成復(fù)合地基的地基處理方法。
二、基本規(guī)定1、CFG樁應(yīng)選擇承載力相對(duì)較高的土層作為樁端持力層。
2、CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。
3、技術(shù)人員應(yīng)掌握所承擔(dān)工程地基處理目的、加固原理、技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。施工中應(yīng)有專人負(fù)責(zé)質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)，并做好施工記錄。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，必須及時(shí)會(huì)同有關(guān)部門妥善解決。
4、施工過程中應(yīng)有專人或?qū)ｉT機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)質(zhì)量監(jiān)理。施工結(jié)束后應(yīng)按國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行工程質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收。
三、施工準(zhǔn)備1、施工前應(yīng)具備下列資料和條件
（1）建筑物場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察報(bào)告和必要的水文資料；
（2）CFG樁布樁圖，并應(yīng)注明樁位編號(hào)，以及設(shè)計(jì)說明和施工說明；
（3）建筑物場(chǎng)地鄰近的高壓電纜、電話線、地下管線、地下構(gòu)筑物及障礙物等調(diào)查資料；
（4）具備“三通一平”條件。
2、施工技術(shù)措施
（1）確定施工機(jī)具和配套設(shè)施；
（2）編制材料供應(yīng)計(jì)劃，標(biāo)明所用材料的規(guī)格、質(zhì)量要求和數(shù)量；
（3）試成孔不小于2個(gè)，以復(fù)核地質(zhì)資料以及設(shè)備、工藝是否適宜，核定選用的技術(shù)參數(shù)；
（4）按施工平面圖放好樁位；
（5）確定施打順序及樁機(jī)行走路線；
（6）施工前，放好樁位、CFG樁的軸線定位及測(cè)量基線，并由監(jiān)理、業(yè)主復(fù)核；
（7）在施工機(jī)具上做好進(jìn)尺標(biāo)志。
3、CFG樁選用的水泥﹑粉煤灰﹑碎石﹑石屑（砂）﹑水等原材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。
（1）本段CFG樁水泥采用P.042.5水泥。
（2）粉煤灰采用Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)粉煤灰。
（3）粗骨料粒徑采用5～50mm,砂的含泥量應(yīng)小于3%。
(4)長(zhǎng)螺旋鉆孔內(nèi)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(jī)就位
樁機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿與地面垂直，并使鉆桿對(duì)準(zhǔn)樁位中心，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員檢查調(diào)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(jìn)成孔
A 鉆孔開始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門，操縱下移鉆桿，鉆頭觸及地面時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)鉆機(jī)。鉆進(jìn)應(yīng)先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。
B 樁機(jī)操作手和現(xiàn)場(chǎng)讀尺人員要密切配合，鉆機(jī)每鉆進(jìn)1m, 讀尺人員要及時(shí)通知樁機(jī)操作手記錄電流數(shù)據(jù)，操作手在電流表電流發(fā)生明顯變化時(shí)，要通知現(xiàn)場(chǎng)讀尺人員做好鉆機(jī)進(jìn)尺及土層變化的記錄。當(dāng)電流顯示已進(jìn)入硬土層時(shí)，要控制進(jìn)尺，確保嵌入深度滿足設(shè)計(jì)要求。
C 樁身進(jìn)入持力層的深度要求：一般對(duì)于第四系地層應(yīng)嵌入砂類土或硬塑黏土深度不小于2m,對(duì)于下伏基巖地段應(yīng)嵌入全風(fēng)化層不小于1m。
D 鉆孔至設(shè)計(jì)高程后，要對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的記錄。
E 發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符，要及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位。
F 在成孔過程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應(yīng)放慢進(jìn)尺，防止樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損害。當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，一般采用靜止提拔，但對(duì)易卡鉆的區(qū)域，在圓礫層內(nèi)允許采用邊轉(zhuǎn)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(yán)格按配合比進(jìn)行配料。
4、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員主要工作
A 每臺(tái)班抽驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)混凝土坍落度3次。
B 每臺(tái)班在現(xiàn)場(chǎng)作一組（3塊）混凝土試件，進(jìn)行28標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)�，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員要記錄取樣試件與當(dāng)日對(duì)應(yīng)灌注的CFG樁的編號(hào)。
5、灌注及拔管：鉆孔至設(shè)計(jì)高程后或嵌入硬層深度滿足設(shè)計(jì)要求后，停止鉆進(jìn)，開始泵送混凝土，當(dāng)鉆桿芯管充滿混凝土后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。鉆桿應(yīng)采用靜止提管，施工中嚴(yán)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(yīng)于與提拔速度相配合，保證連續(xù)提拔，保證樁體連續(xù)、均勻、密實(shí)�，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)記錄混凝土灌注的起止時(shí)間，推算單樁混凝土灌注量。
6、施工樁頂高程宜高出設(shè)計(jì)高程不少于50cm，灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂予以保護(hù)。
7、移機(jī)
上一根樁施工完畢，鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁的施工。當(dāng)樁機(jī)移至下一根樁位施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對(duì)須施工的樁位進(jìn)行復(fù)核。
五、CFG樁施工質(zhì)量控制措施
1、所用的水泥和粗細(xì)骨料品種、規(guī)格、質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
2、樁體連續(xù)密實(shí)，不得有斷樁、縮徑等缺陷。
3、允許偏差
A 樁長(zhǎng)：不小于設(shè)計(jì)深度
B 鉆孔垂直度≤1.0%
C 樁徑：不小于設(shè)計(jì)值
D 樁位：50mm
4、成品保護(hù)
A 成樁后嚴(yán)防重型機(jī)械行走或擾動(dòng)，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(jī)械設(shè)備及人工開挖、運(yùn)輸，清土預(yù)留至少20cm人工清除找平；避免斷樁及對(duì)地基土的擾動(dòng)。
5、質(zhì)量檢驗(yàn)
A 低應(yīng)變檢測(cè)
CFG樁施工完畢后，按成樁總數(shù)的10%進(jìn)行檢測(cè)，且每檢驗(yàn)批不少于5根。樁體質(zhì)量檢驗(yàn)在成樁28天后進(jìn)行，采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)CFG樁樁身完整性。
B 復(fù)合地基承載力檢測(cè)
采用載荷試驗(yàn)進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測(cè)，待設(shè)計(jì)明確后施工。
六、常見問題及處理措施
1 堵管的預(yù)防措施
（1）混合料配合比應(yīng)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(nèi)，條件允許時(shí)，宜采用Ⅰ級(jí)粉煤灰，碎石宜采用5-25mm的連續(xù)級(jí)配碎石，防止粒徑過大穿越彎管時(shí)堵塞彎頭或造成混合料和易性差。
（2）嚴(yán)格控制混合料坍落度。施工時(shí)坍落度宜控制在16～20cm。坍落度太大的混合料，易產(chǎn)生泌水、離析，泵壓作用下，骨料與砂漿分離，摩擦力加劇，導(dǎo)致堵管。坍落度太小，混合料在輸送管路內(nèi)流動(dòng)性差，也容易造成堵管。
（3）嚴(yán)格按工藝操作，鉆孔進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后，開始泵送混合料，管內(nèi)空氣從排氣閥排出，待鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料充滿連續(xù)時(shí)方才提鉆。若提鉆時(shí)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(shè)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(huì)造成堵管。混合料輸送管要定期進(jìn)行清洗，否則管路內(nèi)有混合料的結(jié)硬塊，還會(huì)造成管路的堵塞。
（5）鉆桿達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，開始泵送混合料，管內(nèi)空氣從排氣閥排出，鉆桿芯管及輸送管充滿混合料，應(yīng)及時(shí)提鉆，若不及時(shí)提鉆，在泵送壓力下會(huì)使鉆頭處的水泥漿液擠出，使鉆頭閥門處產(chǎn)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(yù)防措施
在飽和粉土、粉細(xì)砂層中成樁經(jīng)常會(huì)遇到下面情況，打完1號(hào)樁后，在施工相鄰的2樁時(shí)，發(fā)現(xiàn)未結(jié)硬的1號(hào)樁的樁頂突然下落，當(dāng)2號(hào)樁泵入混合料時(shí)，1號(hào)樁的樁頂開始回升，此種現(xiàn)象稱為竄孔。由于竄孔對(duì)成樁質(zhì)量的影響，施工中應(yīng)采取的預(yù)防措施：
（1）采取隔樁、隔排跳打方法；
（2）減少在竄孔區(qū)域的打樁推進(jìn)排數(shù)，減少對(duì)已打樁擾動(dòng)能量的積累；
（3）改進(jìn)鉆頭，合理提高鉆頭鉆進(jìn)速度；
3 樁頭空芯的預(yù)防措施
施工過程中，排氣閥不能正常工作所致。鉆機(jī)鉆孔時(shí)，管內(nèi)充滿空氣，泵送混合料時(shí)，排氣閥將空氣排出，若排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排出，就會(huì)導(dǎo)致樁體存氣，形成空芯。為避免樁頭空芯，施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。
4 樁端不飽滿的預(yù)防措施：
這主要是因?yàn)槭┕ぶ袨榱朔奖汩y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(tái)工人應(yīng)密切配合，保證提鉆和泵料的一致性。
5 縮徑、斷樁的預(yù)防措施
（1）嚴(yán)格控制拔管速度，尤其是飽和黏土、地下水豐富的孔位，應(yīng)嚴(yán)格將拔管速度控制在2.0～2.5m/min，且送料、拔管應(yīng)連續(xù)均勻。實(shí)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(jīng)常檢查螺旋直徑，防止螺旋磨耗造成樁徑不足。
（4）嚴(yán)格控制清表后的地基壓實(shí)質(zhì)量，提高原地面地基承載力同時(shí)，在長(zhǎng)螺旋支腿處外加設(shè)枕木，減少地基接觸應(yīng)力，防止長(zhǎng)螺旋機(jī)走行擠壓造成樁基斷樁、變形。
6 鉆頭閥門打不開的預(yù)防措施
采用下開式鉆頭或其他先進(jìn)工藝的鉆頭，防止泥漿回灌或砂粒，小卵石等卡住。
調(diào)整樁長(zhǎng)，令樁端穿過透水性好、高水頭的砂土或卵石層進(jìn)入粘土層。
結(jié)束語:
高寒地區(qū)的路基施工有其特殊性，在今后的施工中還應(yīng)認(rèn)真總結(jié)。
施工及驗(yàn)收依據(jù):
[1]《客運(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》 鐵建設(shè)〔2005〕160號(hào)；
[2]《鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》TB10218-2008；
[3]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79-2002；
[4]《哈齊鐵路客運(yùn)專線基樁檢測(cè)工作手冊(cè)》；
[5]《哈齊客運(yùn)專線混凝土工程質(zhì)量控制手冊(cè)》；
[6] 哈齊客專設(shè)計(jì)文件。
可參考的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)
[1]《長(zhǎng)螺旋鉆孔泵壓混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程》DB13(J)31-2001；
[2]《哈大客運(yùn)專線路基工程質(zhì)量控制手冊(cè)》2007年10月。
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