河南洛陽中鐵七局一公司 馬文亮

CFG樁復(fù)合地基在制梁場的應(yīng)用
——以鄭焦城際鐵路某制梁場為例

河南洛陽中鐵七局一公司 馬文亮

一、梁場簡介及地質(zhì)條件

1.梁場簡介。鄭焦城際鐵路某制梁場位于河南鄭州惠濟(jì)區(qū)，承擔(dān)130片900 t鐵路雙線有砟軌道簡支箱梁的預(yù)制、架設(shè)任務(wù)。其中，32 m梁128片，24 m梁2片。制梁場共設(shè)4個(gè)制梁臺座、30個(gè)存梁臺座，配備2臺450 t提梁機(jī)、1臺900 t運(yùn)梁車和1臺900 t架橋機(jī)架梁。

2.梁場地質(zhì)條件。該制梁場位于沖積平原區(qū)，地形平緩。場地在平原地區(qū)的深厚土質(zhì)地層上，因此，需重點(diǎn)解決承載力和沉降問題。

二、CFG樁復(fù)合地基施工簡介

1. CFG樁簡介。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，一般有3種成樁施工方法：振動(dòng)沉管灌注成樁（適用于粉土、黏性土及素填土地基）、長螺旋鉆孔灌注成樁（適用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土及中等密實(shí)以上的砂土）和長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁（適用于黏性土、粉土、砂土及對噪聲或泥漿污染要求嚴(yán)格的場地）。

2. 長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝簡介。

（1）鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位后使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不超過1%?，F(xiàn)場控制采用在鉆架上掛垂球的方法測量該孔的垂直度，也可利用鉆機(jī)自帶的垂直度調(diào)整器來控制鉆桿垂直度。

（3）混合料攪拌?；旌狭喜捎眉邪韬头椒ǎ涠瓤煽刂圃?80～200 mm。

（4）灌注及拔管。鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，提拔鉆桿20～30 cm后，開始泵送混合料灌注，每根樁的投料量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)灌注量。

（5）移機(jī)。灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，樁機(jī)移至下一根樁位施工；鉆機(jī)宜向后退移，以防擾動(dòng)剛灌注砼的新樁。

三、制梁場地基處理的設(shè)計(jì)

1. 梁場布置。梁場占地11.3 hm2，采取集中工廠化制梁，橫列式布置2臺450 t提梁機(jī)移梁、1臺900 t運(yùn)梁車和1臺900 t架橋機(jī)架梁。梁場規(guī)劃有混凝土生產(chǎn)區(qū)、鋼筋加工區(qū)、箱梁預(yù)制區(qū)、箱梁存放區(qū)、提梁區(qū)、生活辦公區(qū)和試驗(yàn)室等場地。

根據(jù)工期要求和任務(wù)數(shù)量，按7 d /孔的生產(chǎn)周期配置制梁臺座數(shù)量，存梁臺座數(shù)量按照制梁臺座數(shù)量的7倍考慮，梁場設(shè)置4個(gè)制梁臺位。其中，1～3號臺座為32 m箱梁臺位，4號臺座為32 m箱梁和24 m箱梁混合臺位，每個(gè)制梁臺位對應(yīng)設(shè)存梁臺座7個(gè)，共設(shè)存梁臺座30個(gè)。梁場地基加固（制梁、存梁臺座、靜載試驗(yàn)臺座基礎(chǔ)等）采用CFG樁復(fù)合地基。

輔助設(shè)施區(qū)中部設(shè)置混凝土攪拌站，攪拌站南側(cè)設(shè)置8 m寬東西方向道路，制梁區(qū)西側(cè)設(shè)置鋼絞線下料場、鋼筋加工棚及鋼筋原材料堆放區(qū)，主干道以北自西向東依次布置辦公生活區(qū)（含試驗(yàn)室）、料倉、發(fā)電機(jī)房、機(jī)械停放區(qū)、協(xié)作隊(duì)伍生活區(qū)。

從實(shí)際生產(chǎn)情況看，4個(gè)制梁臺座加移梁方式的配置，合理的生產(chǎn)能力為16片/月，高峰期可超過20片/月。

2. 地基處理。由于采用2臺450 t有軌提梁機(jī)移梁，1臺900 t運(yùn)梁車、1臺900 t架橋機(jī)架橋的方式，制梁場地基采用CFG樁，處理范圍主要有制梁臺座、存梁臺座及靜載試驗(yàn)臺座三大部分。其中，移梁軌道基礎(chǔ)采用厚0.5 m的鋼筋混凝土板，其余基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)；制梁臺座和存梁臺座兩端地基處理均采取CFG樁加固處理，形成復(fù)合地基；樁徑400 mm，樁體采用C15砼，樁間距及樁長根據(jù)不同荷載作用和不同地質(zhì)條件分別計(jì)算，復(fù)合地基和基礎(chǔ)板之間夯填20 cm厚的級配碎石褥墊層。

四、制梁場地基處理檢驗(yàn)

1. 單樁復(fù)合地基承載力測試。對2根試驗(yàn)樁和1根工程樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)。試驗(yàn)方法采用堆載法，試驗(yàn)承壓板采用方形板（規(guī)格為1 200 mm×1 200 mm），置換率為0.087。設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為500 kPa，承載力極限值為1 000 kPa，復(fù)合地基承載力特征值為497 kPa。試驗(yàn)結(jié)果如下。

車身長/寬/高(mm) ..................................4543/2059/1196

2根試驗(yàn)樁在497 kPa時(shí)沉降量分別為1.30 mm和1.40 mm；在994 kPa時(shí)，沉降量分別為13.80 mm和22.10 mm，小于承壓板寬的6%；卸載回彈量分別為1.85 mm和3.50 mm，回彈率小于16%。從相關(guān)試驗(yàn)曲線上看均未出現(xiàn)第二拐點(diǎn)，其強(qiáng)度和變形均滿足復(fù)合地基承載力497 kPa的設(shè)計(jì)要求。

在梁場地質(zhì)最不利位置選取了1根工程樁，在497 kPa時(shí)，沉降量為4.10 mm，小于承壓板寬的0.8%；卸載回彈量為0.43 mm，回彈率小于10.5%。從相關(guān)試驗(yàn)曲線上看，均未出現(xiàn)第二拐點(diǎn)，其強(qiáng)度和變形均滿足復(fù)合地基承載力497 kPa的設(shè)計(jì)要求。

對20%的樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測，全部為I、II類樁，其中I類樁占85%。

2. 對每個(gè)存梁臺座4個(gè)支墩進(jìn)行了沉降觀測，累積沉降量為4～10 mm，首次存梁沉降量達(dá)到5～10 mm?？梢?，首次存梁時(shí)沉降量比較大，存量過程中應(yīng)加強(qiáng)觀測，及時(shí)調(diào)整支座標(biāo)高，確保4個(gè)支點(diǎn)的不平整量不超過2 mm；后期沉降穩(wěn)定后可逐步加大觀測間隔時(shí)間，直至沉降穩(wěn)定。

五、CFG樁復(fù)合地基在制梁場應(yīng)用的注意事項(xiàng)

1. CFG樁施工過程中必須加強(qiáng)質(zhì)量控制，開始施工前應(yīng)進(jìn)行工藝性試樁，成樁后應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格檢測，對有缺陷的樁需采取補(bǔ)樁處理。

2. 由于采用CFG樁復(fù)合地基，首次加載時(shí)基礎(chǔ)會有一定的整體沉降量，建議在制梁臺座開始制梁前應(yīng)進(jìn)行堆載預(yù)壓，消除整體的塑性沉降變形。

3. 臺座在使用初期必須加強(qiáng)測量監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)沉降過大，應(yīng)及時(shí)處理。

4. 存梁臺座由于采用4個(gè)支墩存梁，沉降會對基礎(chǔ)混凝土板產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩，因此基礎(chǔ)板的頂層鋼筋要加強(qiáng)布置，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)充分考慮開裂系數(shù)，或采取允許開裂的設(shè)計(jì)方法。

本文，筆者介紹了某梁場的總體布置，闡述了CFG樁復(fù)合地基的施工方法以及在制梁場地基處理中的實(shí)際應(yīng)用，并總結(jié)出了檢驗(yàn)、試驗(yàn)結(jié)果，提出了關(guān)鍵的施工要點(diǎn)，對同類客專、高鐵的預(yù)制梁場布置和地基處理具有很好的參考作用。同時(shí)，筆者認(rèn)為經(jīng)過工程實(shí)踐檢驗(yàn)，此種具有投資小、施工速度快、后期穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn)的地基處理方式，完全能達(dá)到預(yù)期的地基處理效果，滿足高鐵預(yù)制梁的要求，可以推廣應(yīng)用。