CFG樁在高速鐵路軟基處理中的應用探究

陳卓

（中鐵十二局集團第四工程有限公司 710000）

CFG樁在高速鐵路軟基處理中的應用探究

陳卓

（中鐵十二局集團第四工程有限公司 710000）

高速鐵路的地基建設要求較高，首先地基的承載能力要強，其次要保證地基平坦順暢、沉降幅度小等特點，來滿足高鐵的快速、舒適、平穩(wěn)與安全的特征。這時CFG樁的復合地基就能滿足高鐵路段軟基建設。本文針對CFG樁在高速鐵路軟基上實際的應用情況，進行了一番探討，總結了在一般情況下的CFG樁設計數值。

CFG樁；應用細節(jié)；復合地基

1 CFG樁的基本屬性和應用原理

CFG樁全稱為水泥粉煤灰碎石樁，英文名為Cement Flying-ash Gravel Pile，CFG就是該名稱的縮寫。CFG樁是由粉煤灰、水泥、碎石、石屑或砂與水混合形成的粘合性能高的混凝土樁。CFG樁的主要作用是與褥墊層、樁間土一同合成復合地基。該地基保證了樁間土的利用率，使其在工作時一直在起承重作用。因為在樁的頂力作用大于樁間土的面受力作用，所以在承重時，CFG樁受到更多的力并將這些力通過樁周圍土層分散到更深的土地里，減輕地基的承重力，減少低級的損壞。通過樁的作用，軟基的承重力大大提高，減少平常使用時的損壞，減低了工程造價。

CFG樁的材料中有水泥的混合，通過調整合適的水泥用量比例，將樁的強度控制在C15～C25這個范圍之間，這個參數是柔性樁與剛性樁之間樁的一種狀態(tài)。由于CFG與樁間土和褥墊層這三者工作合成復合地基，那么在軟基工程設計時可依據地基形狀來計算。在CFG樁結構中因為沒有鋼筋之類的材料，并且粉煤灰和石屑可利用工業(yè)廢料，這樣工程造價可進一步降低。

褥墊層是復合地基中的一個核心關鍵。在地基的工程設計中一定要加上合適厚度的呈散粒狀材料的褥墊層。褥墊層的出現對地基的受力作用影響十分大：有了褥墊層，樁之間的受力就不單單依靠CFG樁在土里上下起伏來分散力壓，而是將樁端加好落在土層上，可以通過褥墊層將力度先轉移到樁間土上，使樁和土一同作用力，減輕地基損害；若沒有褥墊層，樁間土就不能起到承載力的用途，不能形成復合式地基，將力壓在樁上，對樁的損害非常大。

2 CFG樁在軟基上施工工程概況及其應用細節(jié)

2.1 工程概況及成樁流程

在軟基上CFG樁的合成材料一般為粉煤灰、水泥、碎石、石屑或砂，再通過振動式沉管灌注機械設備來施工，該樁適用于軟土不低于5m厚度的路況。合成樁的半徑為40cm，樁之間的距離為1.1m，鋪墊的高強土格室成10cm高在樁頂部，再鋪墊緊密的碎石層30cm。鋪墊5cm高的高強土格室在墊層中來調動樁頂受力的分布。

成樁工藝流程：原地面處理→樁機就位沉管→投料→振動拔管→成樁→移位→材料攪拌→用濕粘土或粒狀材料封頂→下→根樁。具體情況應根據現場實際情況選擇合適的施工流程。

在現場的施工中灌注成樁有三種工藝：長螺旋鉆孔灌注成樁、長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁、振動沉管灌注成樁。另注意在沉管、管內投料成樁步驟時使用振動錘，沉管振動適用于軟土地基施工。

2.2 材料要求

（1）在水泥粉煤灰碎石樁形成材料混合中，混合材料、混凝土及其外加混合劑要求：粉煤灰與緩凝劑應符合實際路況的標準要求，混合材料的比例應該經過多次試驗才能確定。

（2）混合材料的配置必須嚴格按照比例數據進行配置，不能因材料缺少或剩余，將缺少的材料分量降低或將剩余不多的材料全放置在混合物中。這樣避免承重力與設計不同，造成工程傷害。

（3）使用振動沉管灌注樁，在成樁施工過程中承受的坍落度應在30～50mm之間，振動沉管灌注成樁后CFG樁頂端浮漿厚度不能大于200mm。

（4）在拔出沉管灌注成樁施工管時，應該以一定的速度勻速拔出，拔管速度應控制在1.2～1.5m/min左右，若遇到淤泥類土質，應將拔管速度適當減慢。

2.3 相關技術指標：

主要以路面實際情況和工程設計數據為主，在高速鐵路軟基中CFG樁一般用的施工設備是振動沉管灌注成樁。

（1）地基承載力：按實際路況與工程設計要求；

（2）樁徑：35～60cm，一般以40cm為佳；

（3）樁長：設計要求；

（4）樁身強度：混凝土強度滿足設計要求，通常大于等于C15強度；

（5）樁間距：1.1m左右（實際路面為準）；

（6）樁垂直度：小于等于1%；

（7）褥墊層：宜用中砂、粗砂、碎石或級配砂石等，不宜選用卵石，最大粒徑不能大于3cm。厚度15～30cm，夯填度小于等于0.9。

在具體的工程施工時，以上數據僅作為一般情況下的參考用，真正落實時應根據路面的基礎、結構、地基承受力和地質實際情況來做具體改動，并在現場預留實驗用1～2組來確定。

2.4 施工時注意事項

（1）施工時CFG樁垂直度不能大于1%的偏差；樁的縱橫向偏差要小于50mm，樁頂的高程控制在設計高程正負50mm之內，同時樁體的有效直徑不小于設計值。

（2）尤其注意若施工時正處于冬季，溫度較低，要保證混合材料的孔內溫度高于5℃，要給樁間土和樁頭實施保溫措施。

2.5 CFG樁應用的優(yōu)勢

（1）由褥墊層、樁間土和CFG樁形成的復合地基能夠最大程度的挖掘CFG樁的優(yōu)點，能夠增大地基的承受力，減少低級的變形與損壞。

（2）由于CFG樁中混入一定量的粉煤灰，不用鋼筋等材料加持硬度，并能使樁間土的受壓能力完全發(fā)揮出來，能夠很大程度上減少施工時間，減少施工材料的浪費以及環(huán)境總值污染，有利于社會與經濟效益。

3 結語

CFG樁運用于高速鐵路的軟基中，符合高速鐵路的高、平坦、順暢等特性。這樣在高鐵行駛過鐵路路段時，能滿足高鐵的平穩(wěn)、順暢快速與舒適。CFG樁介于柔性樁與剛性樁之間，既有柔性樁的優(yōu)良特點，也有剛性樁的側面受阻與頂端承重的特性，即使在黏性土質、砂性土質、淤泥性土質和雜性土質等都能使用。高速鐵路在建設時，應該勘察考量當地實際路況，找出打造地基的方法，并根據地質數據來設計合理的工程圖。根據一些實驗與實踐表明CFG樁能夠廣泛應用于地基建設，并且從安全系數與工程造價兩方面來看也是優(yōu)勢選擇。在CFG復合地基中，也因為有褥墊層和樁間土的作用，分散了承載力，降低了地基損壞率，使工程造價明顯降低。

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