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摘要:随着中国经济的快速发展，中国高铁以“新名片”的身份走向世界。高铁的速度决定了它对设计标准和施工质量的高要求，而路基作为铁路线路不可或缺的组成部分，其质量控制在高铁线路上起到了关键作用，尤其是软土地基处理，更是重中之重。本文对CFG桩在高速铁路软基处理中的应用进行分析，希望有助于高铁软土地基CFG桩施工质量水平的提高。
关键词:高铁；软土地基；CFG桩；应用
1前言
近年来随着我国国民经济的不断发展，以及人们生活水平的提升，对于铁路运行质量提出了更高的要求，加速了我国高速铁路的建设。高速铁路的建设，不仅有效填补我国运输体系中的缺失，而且还在经济发展中占据着非常重要的位置。CFG桩在高速铁路快速发展的形势下，作为路基软基处理新技术，在解决软弱地基承载力方面有明显的优势。但是，CFG桩施工质量事故也频繁发生，直接影响铁路的运行质量，甚至造成严重的经济损失。这就需要各铁路建设参建单位进一步加强路基施工质量的控制和监督工作。
2软土地基的特征及 CFG 桩在高铁工程中的应用原理
2.1软土地基的特征
软土主要是在静水以及缓慢流水环境下形成的沉积物，所以高含水性是其鲜明的特征。软土天然含水量通常大于 35%，最大可达到 300% 。软土通常都是饱和土，由于高含饱和水的特性决定了其高压缩性和低强度的特征。另外，软土地基的低透水性特征方面，软土液限并无可区分性特征，有的软土液限高，有的则比较低。除此之外，软土地基的特征还体现在固结速度缓慢，受到荷载的作用会发生变形。只有了解软土地基的特征，才能为解决软土地基提供理论依据。
2.2 CFG 桩在高铁工程软土地基中的应用原理
高铁工程的施工中，软土地基处理是比较常见的施工问题，对此，就要找到针对性的方法加以应对。为解决路基工程在软土地基中的沉降问题，通过对CFG 桩进行科学研究和分析就显得比较重要。CFG桩复合地基作为软弱地基处理的一种手段，具有工期短、沉降量小、承载力大、操作工艺简单、适用范围广等特点。CFG是多材料混合体，所以有着特殊的强度，CFG 桩主要材料是水泥、碎石、砂、石屑等，桩体粗糙，和周边土的摩擦力比较大，以此来加强抵抗力。高铁开通后，在行车时路基受到荷载沿桩体向下传递，有反向力作用于路基，这样达到受力均衡。CFG 桩的压缩性较小，在有力传导的时候，大部分力由于应力集中转为桩体承担，这样就不会对桩体以外地基带来过大压力。
3工程应用实例
3.1工程背景
新建天津至保定铁路DK32+550-DK32+920路基工程，软基处理采用 CFG 桩加固，设计桩长 8.0～12.0m、桩径 0.5m、桩间距 1.3m、布置科学合理，采用长螺旋钻机施工。桩顶设计 0.5m 厚碎石褥垫层，铺设一层双向土工格栅。水泥使用 32.5普通硅酸盐水泥，并加入抗侵蚀外加剂。因为该段软土地基在海积平原地带，相对高差 3～6m，自然横坡相对来说还算平坦，地表多为果园、林地和农田。线路以填方通过，最大填高 8.0m。工程沿线的软土主要为淤泥和淤泥质黏土，粉土、粉质粘土、粉砂等。沿线河流均属海河水系，大部分河段已干涸无水，地表水大部分是沟水、塘水；沿线地下水主要为第四系孔隙潜水，存于松散堆积层中，局部具有承压性，其中砂类土层中水量丰富，对混凝土有侵蚀作用。
3.2 施工工艺
CFG 桩施工工艺介绍：①施工前应该先平整作业场地，借助全站仪依据桩位图放桩位，并做好标记。②钻机就位及钻孔：钻机就位，必须保持平整、稳固，在机架上设置标尺，方便控制和记录孔深。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆下放钻杆，使得钻头对准桩位点，调节钻杆垂直度，再启动钻机钻孔，当打到设计深度后空转清土，灌注前不能提钻。③混凝土灌注：成孔后，钻杆应该提高200-300mm，再启动高压泵灌注混凝土，一边灌注材料一边提钻杆，提升的速度应该和泵送速度相适应，确保中心管内有足够的混凝土，灌注时对比泵的输送量适当调整提速，直到成桩为止。④成桩、钻机移位：按照施工顺序进行下一根桩基施工。
3.3桩基检测
根据设计及规范要求，成桩28天后对桩基进行检测，数量为施工总量的2‰，且不少于3根。本段路基共施工7410根，共抽检15根，均为I类桩，未发现严重质量问题，满足要求。根据复合地基载荷载试验检测，确定复合地基承载力满足设计要求。
4施工中常见问题及应对措施
4.1堵管或爆管
由于混凝土配合比不合理、导管过长或过于弯折、前后台配合不紧密，从而造成堵管或爆管。处理措施有：①在满足混凝土强度和耐久性的同时，应该调整粗骨料的级配和粉煤灰掺量，保证坍落度符合泵送混凝土设计要求和混凝土的配合比。②降低导管长度，特别是减少橡胶软管使用长度，这会极大的减少泵送阻力。③严格的施工管理，确保前后台配合紧密，使得提升管的速度和泵送混凝土速度匹配。④灌注管路必须避免过大的变径和弯折，拆卸导管时都必须清洗干净。
4.2偏 桩
桩有水平偏差和垂直度偏差两种。大部分因为场地的原因，如桩机对位时不认真或地层原因使钻孔对钻杆跑偏造成的。处理措施有：①桩机的垂直度和水平度在开钻前和钻进过程必须进行检查复核。②放桩位时操作人员认真操作，并且要严格控制误差。③在施工前应当清除地表土和地下障碍物，必要时应采用 AB 组料换填处理或平整压实场地。
4.3断桩、夹层
因为提钻速度太快，泵送混凝土与提钻速度不匹配，也可能是两桩距离太近串孔形成的深部断桩和夹层，或者清理碎土和凿除桩身的浅部断桩。处理措施有：①混凝土要连续的灌注，这样能通过加大混凝土泵量和配备储料罐等方式，并严格控制提升速度，保证中心钻杆内有合适的混凝土。例如灌注过程中由于突发原因造成的灌注停工时间多于混凝土的初凝时间，必须重新成孔灌桩。②对于桩间土的清理应该在桩基混凝土灌注完成后 3～6h 内完成，一次性开挖到达设计桩顶 0.2～0.3m 左右，同时禁止施工机械在 CFG 桩区域内行驶。
4.4桩身混凝土强度不足
强度不足，一是原材料质量不达标，不能达到设计要求。二是泵送混凝土要求和易性好。掺加粉煤灰配合比中，粗骨料粒径小，加上混凝土前期强度比较低，如果对用水量控制不好很容易形成混凝土强度低。②处理措施有：①通过加强材料的进场检验，禁止不合格原材料进入施工现场。②粉煤灰的选用必须通过配比试验测定，粉煤灰应选用Ⅱ级灰。③应当合理选用外加剂。④优选粗骨料级配。主要使用 5～10mm、10～20mm、2010～3115mm 三种级配的碎石和碎卵石，且不要加大砂率。
5结束语
控制高速铁路路基沉降是确保路基施工质量的主要措施。通过CFG桩复合地基的定义和加固原理可知，其通过CFG桩群、褥垫层与基础相连，既实现了CFG桩承受上部传来的大部分荷载，又保证桩间土共同参与工作，与传统桩基相比，在受力相同情况下，可有效减少桩基数量。作为一种地基加固处理的方式，CFG 桩具有承载力提高程度大、施工后沉降十分小，且适用广、安全可靠、经济简单的桩基新技术。工程实践证明，经过严格的质量控制及管理，CFG桩在高速铁路的软基加固起到较好的效果。又因为 CFG 桩施工方便、节省工期、质量好且容易控制，加上 CFG 桩不配筋，能利用工业废料，使其变废为宝，经济实用，所以 CFG 桩能在高速铁路建设中起到良好的作用。
参考文献
[1]黄琦明.CFG桩在高速铁路软基处理中的应用[J].西部探矿工程,2005,(07):175-176.
[2]黄微.水泥砂浆桩在高速铁路软基处理中的应用研究[J].绿色环保建材,2016,(12):90.
论文作者:贾慧
论文发表刊物:《防护工程》2017年第29期
论文发表时间:2018/2/9
标签：混凝土论文; 路基论文; 桩基论文; 土地论文; 钻杆论文; 高速铁路论文; 工程论文; 《防护工程》2017年第29期论文;