淺析CFG樁在高速鐵路軟土地基處理中的應(yīng)用
作者：張沛 （申鐵二十一局集團(tuán)第一工程有限公司， 新疆烏魯木齊830011)時(shí)間：2021-12-16
摘要：基于穩(wěn)定性需求，建筑物對(duì)地基承載力具有較高要求。當(dāng)前， 我國(guó)正在大力推進(jìn)高速鐵路事業(yè)發(fā)展， 而軟土地基
處理往往是工程建設(shè)的一大難題。基于此，本文以某高速鐵路工程實(shí)例為研究對(duì)象，提出了CFG樁軟基加罔方案， 以期全
面提升工程質(zhì)量。
來(lái)源：智能建筑與工程機(jī)械
關(guān)鍵詞：CFG樁z高速鐵路；軟土地基
中圄分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903(2021)03-0006-02
0引言
在我國(guó)沿海和內(nèi)陸地區(qū)， 軟土分布較廣。由于地理?xiàng)l件的限制， 很多高速鐵路不得不修建于深厚軟土地基之上。因此在上部荷載作用下， 軟土地基會(huì)出現(xiàn)較大工后沉降問(wèn)題， 這將會(huì)對(duì)動(dòng)幸組運(yùn)行安全和穩(wěn)定造成不利影響。大量研究表明， 在列車荷載、軌道結(jié)構(gòu)荷載及路基自重等因素影響下， 路基沉降較為嚴(yán)重。因此， 必須采取科學(xué)有效的加固措施， 有效解決路基不均勻沉降等問(wèn)題。CFG樁是樁體與樁間土通過(guò)褥墊層構(gòu)成的一種復(fù)合地基， 將其用于高速鐵路軟基處理， 可有效提升地基承載力， 控制工后沉降， 因此， 在高速鐵路工程軟基處理中CFG樁施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果。［1]
1工程概況
某高速鐵路土建工程路基段， 全長(zhǎng)378m。該路段為剝蝕低丘區(qū)， 地勢(shì)起伏較小， 地層表面成分復(fù)雜， 由于本路段周邊有一條水渠， 經(jīng)地質(zhì)勘查可知， 地層巖性多為蒙古士、淤泥質(zhì)粉質(zhì)蒙古士、粉質(zhì)秸士， 因此存在大量軟土。當(dāng)在軟弱地基上修建工程項(xiàng)目時(shí)， 極易影響路基承載力， 產(chǎn)生工后沉降。為了確保工程施工質(zhì)量， 決定采用CFG樁在本段軟土地基進(jìn)行加固處理。
2CFG植加固處理機(jī)理
高速鐵路施工當(dāng)中， 軟土地基處理是十分常見(jiàn)的一種施工現(xiàn)象， 想要提高施工質(zhì)量， 減少工后沉降， 必須采取有針對(duì)性的加固方法， 結(jié)合本工程實(shí)際情況， 最終提出了CFG樁加固方法。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱， 其原理為以碎石為基礎(chǔ)， 按照設(shè)計(jì)配合比要求將一定量的石屑、粉煤灰等材料摻加到一起， 并均勻攪拌， 從而構(gòu)成一個(gè)粘結(jié)強(qiáng)度較高的樁體。在碎石樁體當(dāng)中， 摻加了適量的水泥材料、粉煤灰材料， 通過(guò)此類材料的摻加， 進(jìn)一步提升了混合料的和易性。此外， 通過(guò)摻加石屑材料， 還能改善級(jí)配， 提高樁體膠結(jié)強(qiáng)度。除此之外， 相比其他加固樁體， CFG樁采用了大量粉煤灰廢料， 可以大幅增強(qiáng)樁間土的承載能力， 降低施工成本，且經(jīng)濟(jì)性良好。［叫CFG樁的主要作用如下：第一， 樁體作用。CFG樁體屬于具有一定強(qiáng)度的混合料， 其具備剛性樁的一些特征， 全長(zhǎng)樁體與周圍土體具有良好的粘結(jié)性， 同時(shí)摩擦阻力較強(qiáng)。在荷載作用下， 相比地基士， CFG樁壓縮性相對(duì)較小。因此， 隨地基的變形復(fù)合地基的附加應(yīng)力將逐漸向樁體集中， 并產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。相關(guān)研究顯示， 當(dāng)樁徑與間臣之比超過(guò)0.25時(shí)， 飽和砂土地基基本不會(huì)產(chǎn)生液化。第三， 排水固結(jié)作用。CFG樁體的排水性能較高， 沿著樁體可以將地基內(nèi)孔隙水排出， 有助于加快土體固結(jié)速率， 降低液化概率， 提升土體抗液化能力。第三， 墊層作用。在CFG樁復(fù)合地基當(dāng)中墊層是重要的組成部分， 通過(guò)墊層作用可優(yōu)化CFG樁復(fù)合地基的受力狀態(tài)。通過(guò)褥墊層作用， 可以實(shí)現(xiàn)樁、士共同承擔(dān)荷載， 調(diào)整樁、士豎向荷載分擔(dān)比， 降低基底應(yīng)力集中情況。
3CFG植在高速鐵路軟土地基處理申的應(yīng)用里點(diǎn)
結(jié)合具體工程案例， 在充分了解CFG樁加固處理機(jī)理的基礎(chǔ)上， 要求進(jìn)一步優(yōu)化CFG樁軟基處治施工工藝， 提高施工技術(shù)水平， 加大質(zhì)量控制力度， 以此有效提升高速鐵路工程施工質(zhì)量， 推進(jìn)我國(guó)鐵路事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。
3.1工藝性試樁
軟土具有強(qiáng)度小、壓縮性強(qiáng)等特點(diǎn)， 當(dāng)在軟弱地基上修建工程項(xiàng)目時(shí)， 極易影響路基承載力， 產(chǎn)生工后沉降。根據(jù)施工要求， 在本工程軟基路段采用CFG樁加固方法， 因此， 在施工前， 必須進(jìn)行CFG樁工藝性試樁，試樁時(shí)， 共采取3 根， 其中2 根長(zhǎng)度為6m, 1 根＊度為4m， 并設(shè)L6m 間距。設(shè)計(jì)樁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20o 主要施工原材料為衛(wèi)042.5水泥、5～31.5 mm碎石、粉煤灰、減水劑等。試樁后， 可確定各項(xiàng)施工參數(shù)， 保證CFG樁施工的可行性。
3.2施工工藝流程
第一 ，施工準(zhǔn)備。 按照施工設(shè)計(jì)要求， 制定合理的施工流程， 保證施工設(shè)備及人員配置合理及數(shù)量充足。 同時(shí)， 要做好測(cè)量放樣工作， 提前整平施工場(chǎng)地， 確保 運(yùn)輸車輛通行！順暢。 第二， 鉆機(jī)就位。 進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后， 鉆機(jī)就位、 鉆桿垂直、 鉆頭矛尖與樁位點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)， 并固定 鉆機(jī)， 對(duì)鉆機(jī)液壓腳進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整， 確保鉆機(jī)水平。 每根樁施工前， 由專人負(fù)責(zé)檢查樁位垂直度， 確保符合規(guī)定要求后方可鉆進(jìn)施工。 第三， 成孔施工。 鉆進(jìn)施工中 必須做好鉆進(jìn)速度控制工作， 應(yīng)按照 “慢一快” 的速度 鉆進(jìn)， 隨時(shí)檢測(cè)鉆孔是否存在偏差。 成孔時(shí)， 保證鉆進(jìn) 速度一致， 不得產(chǎn)生螺旋孔。 同時(shí)在鉆桿上， 成孔深度 應(yīng)有明確標(biāo)注， 避免誤差過(guò)大。 第四， 混凝土灌注。 灌注施工前， 完成上述作業(yè)后， 需停止鉆孔施工， 并進(jìn)行 混凝土灌注， 且保證灌注的持續(xù)性。 混合料灌注應(yīng)根據(jù) 施工配合比， 做好混凝土明落度控制， 避免培營(yíng)， 保證灌注時(shí)混合料供給充足。 同時(shí)， 需詳細(xì)檢查拌和料的明 落度， 當(dāng)成孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)， 需停止鉆孔， 并提升鉆桿30cm，打開(kāi)鉆頭滑瓣， 隨后即可開(kāi)始灌注施工。灌注混凝土達(dá)到樁頂位置時(shí)， 應(yīng)多于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，保證樁頂標(biāo)高和樁頂混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。 在整個(gè)灌注過(guò)程中， 要隨時(shí)做好泵壓次數(shù)控制和記錄工作。 灌注后， 還應(yīng)做好樁身混凝土養(yǎng)護(hù)工作， 時(shí)間不得少于24 h, 避免擾動(dòng)。 第五， 移機(jī)及清理。 主一根樁施工結(jié)束后， 應(yīng)將鉆機(jī)向下一個(gè)樁位移送。 在下一根樁施工時(shí)， 需復(fù)核樁位的準(zhǔn)確性， 避免出現(xiàn)移位等問(wèn)題。 灌注施工完成后， 需及時(shí)將多余的混凝土清除。 清土過(guò)程中， 可采用 “人工＋機(jī)械” 的方式， 避免斷樁影響施工質(zhì)量。
3.3CFG樁復(fù)舍地基應(yīng)用娘果
為了確保攪拌樁質(zhì)量， 成樁后7d， 采用輕型動(dòng)力觸 探 NlO 檢查樁的質(zhì)量， 并按設(shè)計(jì)要求取試件做無(wú)側(cè)限抗壓 強(qiáng)度試驗(yàn)。 為了檢驗(yàn)CFG樁施工質(zhì)量， 成樁7d后， 可采 取輕型動(dòng)力觸探 NlO 對(duì)樁體的施工質(zhì)量由于詳細(xì)測(cè)定， 從而選取試件按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。 試件 CFG樁體鉆進(jìn)總深度為10.8Illo檢測(cè)結(jié)果顯示， CFG復(fù)合地基芯樣完整， 未出現(xiàn)氣孔、 蜂宵麻面等情況。
同時(shí)， 檢測(cè)了不同樁位的抗壓強(qiáng)度、 彈性模量， 具體情況如表 1 所示。
通過(guò)上述檢測(cè)可知， 在CFG樁 復(fù)合地基芯樣當(dāng)中， 抗壓強(qiáng)度平均值為26.3 MPa， 由此可見(jiàn)， 其抗壓強(qiáng)度可 達(dá)到強(qiáng)度等級(jí)C20的設(shè)計(jì)要求。 此外， 還進(jìn)行了整樁彈 性模量檢測(cè)， 平均值為31.8 GPa， 根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求， 可取實(shí)測(cè)值的0.95倍， 即31.8 GPa×0.95=30.2 GPa, 相比規(guī)定要求25.5GPa, 30.2 GPa > 25.5 GPa， 可滿足 強(qiáng)度等級(jí)C20的規(guī)定要求。
4結(jié)語(yǔ)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐加快， 鐵路事業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展。 在高速鐵路建設(shè)規(guī)模 持續(xù)擴(kuò)大的同時(shí)， 越來(lái)越多工程修建于軟土地基之上， 若處治不當(dāng)， 極易造成地基失穩(wěn)、 工后沉降等問(wèn)題。 基 于此， 本文結(jié)合具體案例， 提出了CFG樁加固軟基的處 治辦法。 CFG樁作為一種高效、 經(jīng)濟(jì)的軟基加固技術(shù)， 其應(yīng)用， 可有效提升地基承載力， 控制工后沉降。 因此， 開(kāi)展高速鐵路軟土地基CFG樁加固處理技術(shù)研究具有重要的價(jià)值與意義。［句
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Analysis on the Application of CFG Pile in Soft Soil Foundation Treatment of
High-speed Railway
ZHANG Pei
(China Railway 2151 Bureau Group No.! Engineering Co., Ltd., Urumqi Xi時(shí)iang 830011)
Abstract: Based on stability requirements, buildings have higher requirements for foundation bearing capacity. At present, my country is vigorously promoting the development of high-speed railways, and soft soil foundation treatment is often a major problem in engineering construction. Based on this, this paper takes a high-speed railway pr，嗎ect as the research o均ect, and proposes a CFG pile so企foundation reinforcement plan, with a view to comprehensively improving the quality of the project.
Keywords: CFG pile; high-speed railway; soft soil foundation
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