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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(zhuān)項目部 馬爽
摘要:哈齊鐵路客運專(zhuān)線(xiàn)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(zhuān)路基的防凍脹問(wèn)題、嚴寒地區無(wú)砟軌道板的鋪設等，本文著(zhù)重介紹了哈齊客運專(zhuān)線(xiàn)在CFG樁施工方面的施工工藝，為今后嚴寒地區的客運專(zhuān)線(xiàn)建設提供了理論依據與施工指導。
關(guān)鍵詞：路基 防凍脹 CFG樁施工 客運專(zhuān)線(xiàn)
一、術(shù)語(yǔ)
1、CFG樁：又稱(chēng)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(shí)應進(jìn)行地基變形驗算。
3、技術(shù)人員應掌握所承擔工程地基處理目的、加固原理、技術(shù)要求和質(zhì)量標準等。施工中應有專(zhuān)人負責質(zhì)量控制和監測，并做好施工記錄。當出現異常情況時(shí)，必須及時(shí)會(huì )同有關(guān)部門(mén)妥善解決。
4、施工過(guò)程中應有專(zhuān)人或專(zhuān)門(mén)機構負責質(zhì)量監理。施工結束后應按國家有關(guān)規定進(jìn)行工程質(zhì)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(chǎng)地工程地質(zhì)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(shuō)明和施工說(shuō)明；
（3）建筑物場(chǎng)地鄰近的高壓電纜、電話(huà)線(xiàn)、地下管線(xiàn)、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(shù)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(zhì)量要求和數量；
（3）試成孔不小于2個(gè)，以復核地質(zhì)資料以及設備、工藝是否適宜，核定選用的技術(shù)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(xiàn)；
（6）施工前，放好樁位、CFG樁的軸線(xiàn)定位及測量基線(xiàn)，并由監理、業(yè)主復核；
（7）在施工機具上做好進(jìn)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(guān)規定進(jìn)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(cháng)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(chǎng)技術(shù)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(jìn)成孔
A 鉆孔開(kāi)始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門(mén)，操縱下移鉆桿，鉆頭觸及地面時(shí)，啟動(dòng)馬達鉆機。鉆進(jìn)應先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。
B 樁機操作手和現場(chǎng)讀尺人員要密切配合，鉆機每鉆進(jìn)1m, 讀尺人員要及時(shí)通知樁機操作手記錄電流數據，操作手在電流表電流發(fā)生明顯變化時(shí)，要通知現場(chǎng)讀尺人員做好鉆機進(jìn)尺及土層變化的記錄。當電流顯示已進(jìn)入硬土層時(shí)，要控制進(jìn)尺，確保嵌入深度滿(mǎn)足設計要求。
C 樁身進(jìn)入持力層的深度要求：一般對于第四系地層應嵌入砂類(lèi)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(fēng)化層不小于1m。
D 鉆孔至設計高程后，要對地質(zhì)情況進(jìn)行詳細的記錄。
E 發(fā)現地質(zhì)情況與設計不符，要及時(shí)通知設計單位。
F 在成孔過(guò)程中，發(fā)現鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應放慢進(jìn)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(kāi)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(jìn)行配料。
4、現場(chǎng)試驗人員主要工作
A 每臺班抽驗現場(chǎng)檢驗混凝土坍落度3次。
B 每臺班在現場(chǎng)作一組（3塊）混凝土試件，進(jìn)行28標準養護試件抗壓強度檢驗�，F場(chǎng)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(mǎn)足設計要求后，停止鉆進(jìn)，開(kāi)始泵送混凝土，當鉆桿芯管充滿(mǎn)混凝土后開(kāi)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(shí)�，F場(chǎng)技術(shù)人員應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(jìn)行下一根樁的施工。當樁機移至下一根樁位施工時(shí)，應根據軸線(xiàn)或周?chē)鷺兜奈恢脤毷┕さ臉段贿M(jìn)行復核。
五、CFG樁施工質(zhì)量控制措施
1、所用的水泥和粗細骨料品種、規格、質(zhì)量應符合設計要求。
2、樁體連續密實(shí)，不得有斷樁、縮徑等缺陷。
3、允許偏差
A 樁長(cháng)：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(dòng)，防止使樁頭壓松造成樁頂混凝土不成型、段樁。
B 清土采用小型機械設備及人工開(kāi)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(dòng)。
5、質(zhì)量檢驗
A 低應變檢測
CFG樁施工完畢后，按成樁總數的10%進(jìn)行檢測，且每檢驗批不少于5根。樁體質(zhì)量檢驗在成樁28天后進(jìn)行，采用低應變動(dòng)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(jìn)行復合地基承載力檢測，待設計明確后施工。
六、常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施
1 堵管的預防措施
（1）混合料配合比應合理�；旌狭系呐浜媳龋悍勖夯覔搅恳丝刂圃�70kg/m～90kg/m的范圍內，條件允許時(shí)，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(guò)大穿越彎管時(shí)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(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，導致堵管。坍落度太小，混合料在輸送管路內流動(dòng)性差，也容易造成堵管。
（3）嚴格按工藝操作，鉆孔進(jìn)入土層預定標高后，開(kāi)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(mǎn)連續時(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�；旌狭陷斔凸芤ㄆ谶M(jìn)行清洗，否則管路內有混合料的結硬塊，還會(huì )造成管路的堵塞。
（5）鉆桿達到設計高程后，開(kāi)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(mǎn)混合料，應及時(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(mén)處產(chǎn)生無(wú)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(jīng)常會(huì )遇到下面情況，打完1號樁后，在施工相鄰的2樁時(shí)，發(fā)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(shí)，1號樁的樁頂開(kāi)始回升，此種現象稱(chēng)為竄孔。由于竄孔對成樁質(zhì)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(jìn)排數，減少對已打樁擾動(dòng)能量的積累；
（3）改進(jìn)鉆頭，合理提高鉆頭鉆進(jìn)速度；
3 樁頭空芯的預防措施
施工過(guò)程中，排氣閥不能正常工作所致。鉆機鉆孔時(shí)，管內充滿(mǎn)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空氣排出，就會(huì )導致樁體存氣，形成空芯。為避免樁頭空芯，施工中應經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài)，發(fā)現堵塞及時(shí)清洗。
4 樁端不飽滿(mǎn)的預防措施：
這主要是因為施工中為了方便閥門(mén)的打開(kāi)，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(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(cháng)螺旋支腿處外加設枕木，減少地基接觸應力，防止長(cháng)螺旋機走行擠壓造成樁基斷樁、變形。
6 鉆頭閥門(mén)打不開(kāi)的預防措施
采用下開(kāi)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。
調整樁長(cháng)，令樁端穿過(guò)透水性好、高水頭的砂土或卵石層進(jìn)入粘土層。
結束語(yǔ):
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(zhuān)線(xiàn)鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收暫行標準》 鐵建設〔2005〕160號；
[2]《鐵路工程基樁檢測技術(shù)規程》TB10218-2008；
[3]《建筑地基處理技術(shù)規范》JGJ 79-2002；
[4]《哈齊鐵路客運專(zhuān)線(xiàn)基樁檢測工作手冊》；
[5]《哈齊客運專(zhuān)線(xiàn)混凝土工程質(zhì)量控制手冊》；
[6] 哈齊客專(zhuān)設計文件。
可參考的規范及標準
[1]《長(cháng)螺旋鉆孔泵壓混凝土樁復合地基技術(shù)規程》DB13(J)31-2001；
[2]《哈大客運專(zhuān)線(xiàn)路基工程質(zhì)量控制手冊》2007年10月。
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