津秦客运专线工程CFG桩的工艺试验分析

　　论文摘要：文章通过津秦客运专线CFG桩施工前的成桩工艺性试验，结合工程实际地质情况，详细介绍了CFG桩长螺旋钻机成孔管内泵压混合料成桩法施工的一般步骤和试验方法，并对试验结果进行了总结和评价。
　　关键词：CFG桩施工；工艺；试验
　　1工程概况
　　津秦客运专线工程的地质主要为粉质黏土，黄褐色，硬塑，含少量角砾；含少量砾砂、圆砾土、均质混合岩。津秦正线路堤最大填高9.28m，边坡最大高度9.44m；京秦改线路堤最大填高8.63m，边坡最大高度6.83m。设计在这些高填方路段和桥头过渡段采用CFG桩加固地基，桩身设计强度为C20，单根桩长7～8.5m，桩径为0.4m，桩间距1.5～1.8m，以正方形布置为主，个别部位以长方形布置。
　　CFG（CementFly-ashGravel）桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，可全桩长发挥侧向摩阻力，桩端落在好的土层时可很好地发挥端部阻力，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。在复合地基增强体（桩体）系列中，它的置换作用最强。
　　2工艺试验目的
　　目前广泛采用的CFG桩施工工艺有振动沉管灌注成桩、长螺旋钻机管内泵压成桩、长螺旋钻孔灌注成桩等多种，各种工艺的施工条件不同，同一施工方法的不同工艺参数对成桩质量的影响也比较大，因此无论采用何种工艺施工CFG桩，正常情况下都应通过试验来确定工艺参数。
　　通过工艺试验确定人员、设备的最佳组合方式，并复核地质资料，确定施工工艺、施工顺序、控制措施，确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数，以便指导大面积施工。
　　3试验前的准备
　　3.1确定工艺试验方案
　　在试验方案中要落实试验地点、试验时间、试验施工组织方案，以及试验步骤、施工工艺和需要测定的参数等。
　　工艺试验地点的选择根据地质种类确定，不同地质段应分别试验，本工程在津秦正线和京哈改线上均做试验，试验桩长取最大设计值8.5m。
　　3.2确定CFG桩施工工艺
　　确定CFG桩施工工艺流程，参见图1。
　　图1长螺旋钻CFG桩成桩施工工艺流程图
　　3.3设备选型和主要机械
　　根据本工程的地质特点、现场条件、施工要求和已掌握的施工资料，直接采用CFG20型步履式长螺旋钻机进行试验，另外配套机械有罐车3台，泵车1台，发电机1台，挖掘机1台，运输车2台。
　　3.4混合料配合比设计
　　长螺旋钻管内泵压灌注成桩要求混合料具有良好的流动性、较长的初凝时间和良好的保水性能，水泥采用P.O.32.5，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，骨料同时满足泵送和强度要求，混合料采用的主要材料均经过试验检测合格，符合设计及规范要求。坍落度控制在160～200mm，试压强度3d为14.7MPa，7d为20.9MPa，28d为30.4MPa。
　　4工艺试验作业步骤
　　该段工点地势平坦，多为空地，进行清表碾压后即可进行钻孔施工。采用全站仪按设计要求放出CFG桩加固的边线，根据加固范围按设计的布桩形式实施桩位放样。
　　4.1钻机就位
　　钻机自行就位，就位过程由4个支撑腿与下俯支撑平台共同完成，由于设备体积大、长，就位过程一般要进行20min左右。
　　4.2设备检查和调试
　　（1）检验钻机运转是否正常、移动是否灵活、钻杆长度能否达到最大孔深和钻杆垂直度；
　　（2）检查混凝土输送泵运转情况，功率和管道数量，检查输电线路或发电机组功率，重点检查供电连续性。
　　4.3钻机校正
　　（1）桩位校正：以钻机钻头中心为基点，挂线吊垂球检查钻机钻头中心线与桩中心线的偏差，把偏差调整到规范的要求范围内；
　　（2）垂直度校正：先采用经纬仪于钻机钻杆中心准确标示垂直度线，钻杆垂直度有正、侧两个面的控制，必须确保各面垂直度偏差小于1%，完成标示后于钻杆中部挂垂球检查垂直度偏差，符合要求后方可开钻。
　　4.4开钻成孔
　　（1）开始钻进前，混合料运输车必须到达现场待命，在进行混凝土灌注前做好混凝土的各项指标试验检测。先在钻杆上在每米的位置采用明显标志进行清晰标示，以方便钻进过程中的深度控制；
　　（2）由于以试验为目的，因此钻进过程存在地质复核的过程，现场必须认真做好钻孔记录，一人进入操作室记录电流，一人于钻杆处控制钻进深度，一人于地泵前记录泵送次数，并每人配口哨一支以确保各工序、各部位协调配合，钻进过程要匀速钻进，根据钻杆上的标示控制钻进深度。为了复核地质在电流上的反映，试验桩均要详细记录钻桩过程的电流变化。
　　4.5混合料泵送
　　成孔后，检查合格方可进行混合料的泵送，当钻杆芯管内充满混合料后开始拔管，严禁先拔管后泵送料，拔管时钻杆停止转动，严禁边拔管边转动。混合料泵送步调与提管速度保持一致，提管速度控制在1.2～2.5m/min，连续灌注，混合料灌注至设计CFG桩顶标高以上50cm，停止泵送混凝土。
　　检查混凝土灌注量，灌注混凝土体积如果小于设计值则说明有缩颈和中空断桩现象，必须马上处理，灌注完毕后最好用养护毯片或水泥袋把桩头覆盖好。
　　4.6钻机移位
　　灌注完成后钻机后退移至下一桩位钻孔。
　　4.7清除钻泥
　　钻泥在钻孔过程中必须及时清除，钻机移位后把剩余的钻泥立即清除。注意混凝土灌注后，就不能有任何机械到已经成桩的位置上，否则容易使桩头压坏，或压断CFG桩体。
　　4.7养护和保护CFG桩
　　CFG桩头都在地面以下，无需专门养护，最后一根桩灌注完成后14d方可进行下一步工序，养护期间任何机械和材料不得进入施工区。

　　4.8挖除桩顶土
　　挖除桩顶土首先测定地面标高，并作出标记，计算出挖深，用挖掘机将土一次性挖至设计桩顶标高上20cm处，剩余20cm人工清底挖除。挖掘时严格控制标高，严禁超挖，并注意保护桩头，挖掘机不得挖动CFG桩头。如超挖，必须用褥垫层一样的碎石回填。
　　4.9切割桩头
　　人工凿除，用4根短钢钎，在设计桩顶标高面，从4个不同的方向同时对凿，钢钎必须两两对凿，使桩不受力矩作用。