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【摘 要】随着我国经济水平的不断提高，现代化进程加快，高速铁路的建设也在快速发展。在铁路的施工过程中，工作人员会遇到大量的软土路基，它承载力小、沉降量大、固结完成时间长并且受多种不稳定因素的影响，给施工过程带来了不小的难题。如何处理好软土路基在高速铁路的建设成为铁路工作者面临的重要研究课题。CFG桩作为铁路软土路基加固的重要措施，承载力高、施工简单、成本的，近些年来在铁路工程中的应用越来越广泛。本文将阐明CFG桩的工作原理，论述CFG桩的应用设计，总结CFG桩在铁路软土路基加固中的施工工艺，说明CFG桩在施工过程中遇到的问题以及应对策略。
【关键词】CFG桩；铁路；软土路基；加固；原理；应用分析
Application Analysis of CFG Pile in Railway Soft Soil Subgrade Reinforcement
Niu Yong-li
【Abstract】With the continuous improvement of China’s economic level, accelerate the modernization process, the rapid development of high-speed railway construction. In the process of construction of the railway, the staff will encounter a lot of soft soil subgrade, its bearing capacity, small settlement and long consolidation time and affected by many unstable factors, brings a big problem to the construction process. How to deal with the construction of soft soil subgrade in high-speed railway becomes an important research topic for railway workers. CFG pile is an important measure to reinforce the soft soil subgrade of railway, which has the advantages of high bearing capacity, simple construction and high cost. This paper will clarify the working principle of CFG pile, discusses the application design of CFG pile, summarizes the construction technology of CFG pile in railway soft soil subgrade reinforcement, and illustrates the problems encountered in the construction process of CFG pile and the countermeasures.
【Keywords】CFG pile; Railway; Soft soil subgrade; Reinforcement; Principle; Application analysis
【中图分类号】U215 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）12-0160-02
CFG桩技术起源于上个世纪九十年代。一开始应用于建筑工程的地基施工。后来，科研人员发现CFG桩对软土路基的加固有重要的作用，因此逐渐应用于铁路和公路建设以及水利项目之中。CFG桩由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合，是用螺旋钻孔灌注或振动沉管灌注而成的高粘结强度的桩。
1.CFG桩的工作原理
首先，CFG桩是又称水泥粉煤灰碎石桩。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，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。
其次，CFG 桩中的细骨料粉煤灰可增加桩体的黏结强度，增强负荷地基的置换作用。CFG 桩的置换作桩一般按 C10~C20 混凝土强度等级设计，其桩身压缩性能明显比周围土体要小，并且桩体和桩间土的材料性质也比原天然土层的更加优良，极大地提高了符合地基的承载能力。
最后，CFG 桩有强大的挤密作用。CFG 桩属于高黏结强度桩。其复合地基的挤密作用在一般软弱土层中表现远不如散体桩和一般黏结强度桩。但在挤密效果良好的土层中成桩，可以增强桩间土的挤密效果[1]。
2.CFG桩的应用设计
2.1 CFG 桩施工材料的应用设计
施工材料的优良是提高工程质量的重要保证。因此，相关工作人员应该从实际工程状况出发，采购质量良好的CFG 桩制材料，并制定合理高效的应用方案。CFG 桩复合地基是由桩身、桩间土和褥垫层共同组成。因此，CFG 桩的应用设计要确定这三者的材料，并主要确定桩长、桩径、桩间距、桩体强度处理范围等[2]。
2.2 CFG 桩施工现场的应用设计
在施工前，施工人员要对施工现场的相关数据进行勘察测量。勘察地质、土壤环境、地下结构等等，保证铺垫层的合理性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在测量完成以后，工作人员应该及时将相关数据移交给施工部门，供其审核设计，完成CFG 桩施工图，进而开始施工。
3.CFG桩在铁路软土路基加固中的施工工艺
CFG桩在铁路软土路基上加固的主要工艺流程包括：机械设备、材料入场，清理施工场地表面，测放桩位，设置打桩机，沉管，投料，拔管，移机，弃土清运，褥垫层施工，质量检测。
（1）在施工前，首先要做好准备工作。清理好施工地面，保证地面的平整性和施工过程中的安全。确保机械设备，比如搅拌机、打桩机的完整无缺损。并且要确定好桩长、桩径、桩间距、桩体强度处理范围、沉管入土深度、机架高度等。还要用进尺在打桩机的表面进行标注。
（2）施工设备准备好后，施工人员要在桩位所在地对混凝土的桩尖进行预埋，采用桩尖将底口对桩尖凸头卡住。调整打桩机的位置，使其保持与地面的垂直状态。
（3） 在沉管的过程中，施工人员启动振动器，使沉管在震动的状态下向设计标高位置下沉，随后停机。在此期间，工作人员要依据施工中的素混凝土对 CFG 桩的安装情况进行判断。及时调整CFG桩基础的位置，避免出现倾斜现象。同时，工作人员还要做好电流变化的记录，电流的增加说明沉管遇到了持力层，并且明确土层的改变情况[3]。
（4）沉管工作完成后便要进行投料。混凝土的质量是保证工程完成的基础，水灰比对凝土质量具有直接影响，因此，在混凝土搅拌前应该进行试验，保证比例的合理性，然后进行搅拌工作。
（5）以上工作完成后便要进行拔管操作。施工人员拔管的过程应该控制好拔管的速度，坚持先慢后快的原则，采取边振边拔的方式，保证混凝土的浆液能够彻底灌满。在拔管过程中，工作人员应该严格施工，避免反插现象出现，然后对桩顶进行连续拔管。
（6）移机。当一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。由于该种施工方法旋转排出的淤泥质土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，施工人员在下一根桩施工时还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
（7）弃土清运。在施工中及时清运打桩弃土是保证正常施工的一个重要环节， 既减少了施工中找桩位和设备就位的时间，提高工作效率，而且在场地内废弃的混合料强度较低时清运，亦可减轻清运难度。施工中弃土的清运采用人工配合机械进行。为了避免损坏桩头，要求将混合料的停灰面控制在地面以下 50cm。
（8）褥垫层施工褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石，碎石的粒径为 8 mm~20 mm，但不宜选用卵石，卵石的咬合力弱，施工扰动容易使褥垫层厚度不均匀褥垫层虚铺完成后采用静力压实至设计厚度。施工现场多采用平板振捣器，对较干的砂石料虚铺后适当洒水再行碾压或夯实。
（9）最后，施工人员要对CFG桩进行质量检测。在施工完成后，静置二十八天。相关部门要组织工作人员检查桩体的质量，包括开挖检查、钻探取芯、原位测量等等检测桩身完整性、桩体强度、符合地基承载力、变形模量和压缩模量。同时对软土基以及水泥浆的搅拌情况进行了解，保证其能够符合施工需求。只有打好地基，才能保证铁路的安全和人民群众的生命财产安全。
4.CFG桩在施工过程中遇到的问题以及应对策略
首先，在施工过程中常有堵管现象的发生，主要因为混凝土坍落度偏小或者石子粒径偏大。并且混凝土等待时间过长或混凝土配合比不当使混凝土发生离析也可导致堵管现象的发生。为了解决这一问题，施工人员要合理调整施工混凝土配和比坍落度，对施工材料进行严格把关，控制石子粒径的大小。
其次，CFG桩在铁路软土路基加固中经常出现断桩现象。主要因为钻头钻进过程中遇到粒径稍大的石子，堵塞阀门。施工人员要提前了解土层地质情况，相应调整钻头阀门类型。另外，钻头封闭不严使有水或泥土进入钻杆造成钻头堵塞也能导致断桩。
再次，CFG桩会出现成桩体缩径，这一问题产生的原因是施工人员进行拔管操作时拔管提升速度过快或不匀速。为了解决这一问题，施工人员可以通过试桩深入了解地质情况，制定合理的施工方案。严格控制拔管速率，并且避免反插现象来保护桩体。
最后，桩顶标高过高导致造成混凝土桩头剔凿困难和混凝土材料浪费，主要原因是施工人员没有认真控制和考虑混凝土桩体体积。在钻孔过程中钻出了多余的土，改变了原场地标高，给确定桩体标高带来了一定的困难[4]。
5.结语
综上所述，CFG桩在铁路软土路基加固中起着重要作用。它的设计理念完善，施工工艺先进，能充分提高软土路基的承载能力，有利于我国铁路建设的发展。但是现阶段，CFG桩在施工工艺上还存在许多问题，需要相关单位和施工人员做更进一步的研究和探讨，提高CFG桩的施工质量和施工效率。
参考文献
[1]王剑,刘仲武,邱冠汉.CFG桩在铁路软土路基加固中的应用[J].现代城市轨道交通,2008,（6）：49.
[2]刘斌.CFG桩在加固软土路基中的应用[J].铁路运营技术，2006,（7）:33.
[3]魏雅丽.CFG桩在铁路软土路基加固中的应用[J].信息资源与工程，2016,（10）:163.
[4]路锦彪.CFG桩在铁路软土路基加固中的应用[J].科学之友，2008,（1）:65-66.
论文作者:牛永立
论文发表刊物:《建筑知识》2017年12期
论文发表时间:2017/7/13
标签：土路论文; 褥垫论文; 混凝土论文; 铁路论文; 土层论文; 施工人员论文; 强度论文; 《建筑知识》2017年12期论文;