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浅谈宁安城际铁路CFG桩地基加固施工应用

  • 来源:建筑工程技术与设计
  • 发表于:2018-12-10 15:24:52
  • 点击:773

一、工程概况 

  宁安城际铁路由南京南站引出,经马鞍山、芜湖、铜陵、池州,跨长江铁路大桥后抵达安庆站,全长257公里,本文所述工点位于芜湖市区,为临近既有营业线施工。 

  工程地质水文条件:淤泥质粉质粘土,粉质粘土,黏土,软塑。地下水为第四系孔隙水,不发育。水质检测报告显示,地下水、地表水无侵蚀性。 

  DK81+646.72-DK82+780.12段地基采用CFG桩,桩头采用扩大形式,桩顶配合C30钢筋混凝土筏板(厚0.5m)加固,桩长为23m~32m,桩径0.5m,间距1.6m,正三角形布置,采用长螺旋芯管泵送混泥土灌注成桩的施工方法。 

  二、CFG桩简介 

  CFG桩属地基加固的一种方法,目前常采用振动沉管灌注桩法、长螺旋钻孔灌注成桩及长螺旋芯管泵送混合料灌注成桩三种方法。CFG桩桩体材料采用碎石、砂(石屑)、粉煤灰、水泥配合而成,按C15混凝土强度等级进行配比,坍落度一般控制在160mm~200mm。桩径一般为0.5m,呈正方形或三角形布置,桩长必须穿透软土且深入硬层不少于1.0m。加固区表层为软土或松软土时,采用扩大桩头,桩间用细粒土或碎石土进行回填。由于振动沉管在施工过程中,对周边土体进行挤压,致使原地面产生隆起,在桩体强度未达到设计值之前容易产生断桩;且因本段工程为临近既有线施工,为减少对营业线的影响,结合本工点实际故采用长螺旋芯管泵送混合料灌注成桩的施工方法。 

  三、成桩施工工艺 

  (一)CFG桩施工工艺及施工顺序 

  1.施工工艺流程图:

  CFG桩长螺旋芯管内泵压混合料灌注工艺流程图 

  2定位放样:由测量人员依据基础平面图、划定红线控制点,结合图中尺寸进行放线定位,并对重要部位进行复核,桩位允许偏差小于20mm。用短木桩打好定位桩,以石灰作出明显标志。 

  3钻机就位:钻头对准桩位,并保证钻架垂直度偏差在1%以内,现场采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度,由现场技术人员进行桩位对中及垂直度检查。在钻架上用喷漆自上而下0.5米一格标出刻度,以方便控制钻进深度。 

  4钻进:钻孔开始时,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触地时,启动马达钻进,先慢后快,同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时,应放慢进尺,防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。 

  5终孔:根据钻机塔身上的进尺标记,成孔到达设计标高时,停止钻进。 

  6混合料搅拌:混合料在拌合站集中拌合,出厂塌落度控制在160mm~200mm,用混凝土运输车运至施工现场。 

  7润滑泵管:泵送前用1:1水泥砂浆润滑泵送管及钻杆内壁。 

  8灌注成桩:采用管内泵压工艺,钻杆提升与灌注同时进行,钻杆芯管充满混合料后开始拔管,并保证连续拔管,提拔速度宜控制在2~3m/min以内,灌注桩顶高程宜高出设计高程50cm,灌注成桩完成后,桩顶盖土封顶进行养护。 

  (二)桩头处理及桩基检测

  CFG桩施工完毕,待桩体达到一定强度,一般七天左右,方可进行开槽清土。然后将桩顶设计标高以上桩头截桩,桩顶标高允许偏差为±20cm。待桩头处理完成后,进行低应变检测桩身质量及完整性,平板荷载试验检测单桩承载力及复合地基承载力。 

  四、施工常见问题及处理方法

  (一)断桩:常见断桩情况一般有以下三种:一是在清理桩头的过程中,由于机械的操作不当,挠动或碰撞桩体产生的浅层断桩。处理方法:加强对机械操作人员的管理,杜绝野蛮施工。对断桩进行接桩,接桩的桩径超出设计桩径20cm,接桩采用C20混凝土浇注至桩顶标高;二是在施工过程中,由于拔管速度过快,混凝土供量不足,桩孔四周土体散落充填至桩体中,形成夹层而产生的深层断桩。处理方法:加强施工过程的控制,混凝土泵送量与拔管度要配合密切,对深层断桩采用补桩的方式进行处理;三是施工过程中,由于混凝土的供应不及时,停机时间长或者是机械故障,桩身混凝土形成的施工"冷缝"而产生的断桩。处理方法:加强拌和站与现场施工的协调与沟通,随时掌握混凝土的供应量与施工进度,减少人为的断桩产生,对断桩采用补桩的方式进行处理。 

  (二)堵管:施工中由于外界环境的变化、混合料坍落度的损失、停机待料时间过长以及机械故障等原因常产生堵管。处理方法:对混凝土泵管进行覆盖洒水降温,减小外界环境对混合料的影响;对坍落度的损失大的混合料运回拌和站进行处理;停机待料时,要每隔10min左右打一次反泵,缩短混合料的停滞时间,如停滞时间过长要及时对钻机及泵管进行清洗;如机械故障立即将电源切断,并及时清洗泵管泵机。另外在施工中,由于拔管速度过慢,泵送量过大,使芯管内混合料挤压密实,发生堵管,施工中泵机司机与钻机司机要尽量固定不变并积极沟通,减少堵管的发生。 

  (三)窜孔:当加固区为软土或淤泥时,常发生窜孔,当遇到此类地质条件时,要及时进行施工顺序调整,隔行隔列跳桩施工,避免窜孔。 

  五、CFG桩在铁路施工中的优缺点 

  (一)主要优点:

  1造价成本低:CFG桩施工无钢筋笼,节省了钢筋成本,灌注混凝土一般标号低,节约成本;

  2适用性广、承载力提高幅度大:CFG桩复合地基适用淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂性土、杂填土及湿性黄土等地质条件,处理后,复合地基承载力与原地基承载力相比可提高2~5倍; 

  3施工简便、工期短:一般为长螺旋钻成孔泵送混凝土法,施工时没有钢筋笼制作等工序,成孔成桩一次完成,减少了成桩时间,加快了施工进度; 

  4保护环境:施工时,不需要泥浆护壁,没有泥浆外运,既节约了资金,又无环境污染,对市区内施工,非常合适。 

  5适合铁路等较长工期的路基工程,因其成桩后的混凝土养护周期需28天,但相对于路基工程线路长、可施工工点多情况下,几乎可忽略。 

  (二)主要缺点是:单桩承载力低、受可供施工机械影响大,只能用做复合地基,不能用做单独桩基础,桩内无钢筋,抗水平力差,混凝土养护周期长。 

  六、结语 

  当前铁路施工遇到的越来越复杂地质情况,以及大量城际、客专、高铁线路对路基的零沉降标准要求,使基础工程施工质量越来越重要,其工程造价占整个工程总投资的比例也越来越大,CFG桩、钻孔桩、管桩、水泥砂浆桩、高压旋喷桩等工艺先后被采用。现在广泛应用的钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩、管桩等固有的缺陷十分突出,主要表现在施工速度慢,场地污染严重,成桩质量难以保证,材料浪费大,以及对既有营业线路安全影响等等各种弊病,而CFG桩则表现出较大的优势,桩体材料价格低,施工方便,节省投资,则是一种较为理想的地基处理技术,具有显著的经济效益和广阔的推广前景。 

  参考文献

  [1]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002 

  [2]阎明礼张东刚《CFG桩复合地基技术及工程实践》(中国水利水电出版社) 

  [3]徐至钧《水泥粉煤灰碎石桩复合地基》(机械工业出版社) 

  [4]《地基与基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)


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