1、2009.1工法交流總第 17 期CFG 樁長螺旋鉆孔芯管泵送混合料成樁施工工法趙懷遠田卓倫龔婦容宋小慧一、前言京滬高速鐵路DIK427+626.93 DIK427+962 段路基設計采用CFG樁網復合結構加固地基, 由 CFG樁、樁間土和頂部褥墊層構成。樁網復合結構是在地基處理過程中，下部土體得到豎向增強體“樁（ CFG）”的加強形成復合地基加固區，在樁頂得到水平向增強體“網（土工格柵）”的加強形成復合地基加固區，使網 - 樁 - 土三者協同作用，整體共同承擔上部荷載。具有沉降變形小而且完成快、工后沉降較易控制、穩定性高、施工方便等優點。CFG 樁是采用適量的水泥、粉煤灰和砂石料加水拌和制成

2、的一種粘結度較高的樁體，故稱之為水泥粉煤灰碎石樁，簡稱CFG樁。該段路基基底采用CFG樁加固，樁徑0.4m，間距 1.5 1.6m，正方形布置，樁長3.5 16.7m，樁尖深入角礫土0.5m 或至灰巖面，共計2292 根，總長度27041m，單樁承載力600kN。樁體砼強度等級為 C20，樁頂設0.6m 三七灰土墊層，中間夾鋪兩層高密度聚乙烯單向拉伸土工格柵，以形成復合地基。CFG 樁的施工可采用長螺旋鉆孔芯管泵送混合料灌注和振動沉管灌注成樁兩種施工方法。結合長螺旋鉆機具有成孔效率高、質量好、無振動、無沖擊、無噪聲、無污染及機械化程度高等優點，我作業處采用長螺旋鉆孔芯管泵送混合料成樁的施工方法

3、；并在不斷總結經驗，完善施工工藝的過程中形成本工法。二、工法特點施工工藝完善、簡便，可操作性強。施工質量能夠得到很好控制，滿足設計及驗收標準的要求。進度穩定，控制措施完善，工期保障性強。三、適用范圍本工法適用于粘性土、粉土以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地。四、施工工藝（一）材料要求CFG樁樁體材料為普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、碎石、石屑，按 C20 混凝土配比設計，混合料 28 天強度不小于 20MPa。1、水泥： PO32.5 級普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，根據地下水對混凝土侵蝕類型、侵蝕程度，依據鐵路混凝土與砌體工程施工規范（ TB102102001）及鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定（

4、鐵建設（ 2005） 157 號）有關規定執行。2、碎石：粒徑8 25mm。3、砂：含泥量小于5%的中粗砂。4、粉煤灰：等級要求不低于級。5、泵送劑：泵送劑用于改善拌和站泵送性能，應控制摻入量，拌合料泵送性能滿足施工要求時可以不摻泵送劑。12009.1工法交流總第 17 期（二）施工設備及機具要求選用長螺旋鉆機的原則：設備型號應符合設計樁徑、設計加固深度的要求。（三）施工工藝流程1、施工工藝流程見圖1。鉆機就位拌和 CFG樁混合料鉆孔至設計標高泵送 CFG樁混合料清混合料注滿芯管后按規定速度除邊泵送邊提拔鉆桿至地表棄土移位施工下一根樁按上述工序施工完全部CFG樁后打樁結束清除樁間土、鑿樁頭CF

5、G樁基檢測驗樁、驗基槽樁頂擴大頭三七灰土墊層施工及驗收CFG樁復合地基驗收圖 1長螺旋鉆機施工CFG樁施工工藝流程圖2、施工工藝（ 1）核查地質資料原地面處理前，采用靜力觸探法沿線路縱向每100m檢驗 2 點，（監理單位100%見證檢驗，勘察設計單位現場確認） ；對地基地質資料進行核查，結合設計參數，選擇合適的施工機械和施工方法。（ 2） CFG的工藝性試驗根據客運專線鐵路路基施工質量驗收暫行標準和客運專線鐵路路基工程施工技術指南要求，在施工前做了4 根 CFG試驗樁，以復核地質資料以及設備、工藝、施打順序的可行性，確定混合料配合比、坍落度、攪拌時間、拔管速度等各項工藝參數，并用低應變檢測技術

6、檢測了樁身的完整性及用平板載荷試驗檢測了樁的單樁承載力，確認了CFG樁的設計參數如下：鉆進電流： 50 70MA22009.1工法交流總第 17 期停鉆電流： 80 120MA鉆進速度： 1 1.2m/min混合料配合比： 水泥：砂：石 : 粉煤灰 : 外加劑 =320:738:1106:48:1.9(kg/m3) 坍落度： 160 200mm攪拌時間：不少于1min提鉆速度： 1.5 1.7m/min泵送壓力： 5.5 7.5MPa（ 3）場地平整機械平整至CFG樁頂標高以上50cm，作為工作墊層， 表面做成 2%排水橫坡， 用壓路機碾壓密實，四周人工開挖排水溝。（ 4）測量放樣根據 CFG

7、樁位平面布置圖，用全站儀測量放出線路的中心線，再采用經緯儀及鋼尺放出每個樁的樁位，在樁位中心打入鋼釬，用白灰標明，并作編號記錄。（ 5）鉆機就位應使鉆桿垂直對準樁位中心，確保 CFG樁垂直度容許偏差不大于 1%。現場控制采用在鉆架上掛垂球的方法測量該孔的垂直度，也可采用鉆機自帶垂直度調整器控制鉆桿垂直度。每根樁施工前現場工程技術人員進行樁位對中及垂直度檢查。滿足要求后，方可開鉆。（ 6）成孔鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動馬達鉆進，一般先慢后快，鉆進速率為1 1.2m/min ，避免形成螺旋孔，成孔至設計深度，確保樁端抵達基巖面并滿足設計要求，施工樁頂標高應高出設計

8、樁頂標高不少于 0.5m。在成孔過程中，如發現鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢進尺，否則容易導致樁孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。判斷鉆頭是否到了持力層一般有兩種方法：在樁機駕駛室觀測電流的變化。鉆機開始鉆孔及軟弱地層鉆孔時，電流表指針在5070MA，當鉆頭遇到持力層時，瞬間的電流將增大到120MA以上，同時電壓下降。此時，應判定鉆頭已達到持力層。在鉆機旁直觀觀察。當鉆頭到達持力層時，鉆桿上部的動力頭發生顫動和輕微的擺動，鉆機的動力明顯減弱，此時，應判定鉆頭已達到持力層。（ 7）混合料的拌合及運輸混合料攪拌采用750 拌和站集中拌和，按照配合比進行配料，每盤料攪拌時間按照普通混凝土的攪拌時間進行控

9、制。一般控制在 100 120s，具體攪拌時間根據實驗確定，電腦控制和記錄。混合料出廠時塌落度可控制在 180 200mm。混凝土攪拌運輸車集中運輸到施工現場。（ 8）混合料灌注鉆孔至設計標高后，停止鉆進，由現場指揮員通知鉆機停鉆，當鉆桿芯管充滿混合料時開始提拔鉆桿，混合料泵送量應與提鉆速度相配合，泵送壓力維持5.5 7.5MPa 時提鉆速率為1.5 1.7m/min ，并保持連續灌注。施工樁頂高程宜高出設計高程30 50cm，每根樁的投料量應不小于設計灌注量。灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂進行養護。32009.1工法交流總第 17 期（ 9）整機移位一根樁灌注達到控制標高后進行下一根樁的施工時

10、，采用“跳樁”法，即隔排隔列施工。可保證新打樁不擾動舊樁，造成舊樁斷樁或樁體上升；同時又有利于及時清理場地內堆積的樁內土，重新測量并準確恢復樁位，從而保證樁位的5cm允許偏差。（ 10）清除樁間土、樁頭處理 CFG樁施工完畢，待樁體達到一定強度（一般 3 7d）后，可進行開挖。清土和截樁時，不得造成樁頂設計標高以下樁身斷裂和擾動樁間土。對基槽開挖：如果基槽較淺，可采用人工開挖；基槽較深采用人工開挖效率太低時，可采用機械和人工聯合開挖，但必須遵循如下原則：a、不可對設計樁頂標高以下的樁體產生損害；b、應盡量避免擾動樁間土。c、對于這兩點，關鍵在于要留置足夠的人工開挖厚度。采用機械、人工配合開挖，

11、人工開挖厚度留置多少，與樁體強度和土質條件等有關，施工時在現場通過試驗確定。但人工開挖留置厚度一般不宜小于20cm。d、基槽開挖至設計標高后，多余的樁頭需要剔除，剔除樁頭時宜采取如下措施：找出樁頂標高位置；用鋼釬或截樁機等工具沿樁周向樁心逐次剔除或截斷多余的樁頭直到設計樁頂標高，并把樁頂修平；嚴禁用重錘或重物橫向擊打樁體；樁頭設計標高處，樁頭表面不可出現斜平面。如果在基槽開挖和剔除樁頭時造成樁體斷至樁頂設計標高以下，必須采取補救措施，可采取 C20混凝土接樁至設計標高。注意在接樁頭過程中保護好樁間土不被擾動。（ 11）樁頂擴大頭施工CFG施工完畢在其混合料初凝后，進行打樁土清運，清運時不可對擴

12、大頭以下的樁身造成損害，不可擾動樁間土。清完樁土后根據設計標高來開挖并鑿除多余的樁頭，在樁頂安裝直徑100cm、高50cm的模板，灌注C30混凝土樁頂擴大頭。注意樁身深入擴大頭的尺寸不得小于10cm。（ 12）三七灰土褥墊層施工CFG樁整體施工完畢，達到設計強度后即可進行0.6m 厚的三七灰土墊層施工，中間夾鋪兩層高密度聚乙烯單向抗拉土工格柵（TGB160HDPE），第一層土工格柵為橫向鋪設，第二層為縱向。0.6m厚三七灰土墊層的壓實標準按基床底層壓實標準進行檢測，。五、機具設備 （見表 1）表 1主要施工機械設備表序號設備名稱型號規格單位數量產 地單機功率 (kW)1螺旋鉆機KLB600臺套

13、2河北902混凝土輸送泵QZ-60 型臺2上海903混凝土攪拌車3輛2上海6m4電焊機交流 28kVA臺2天津285全站儀TCR1201R300臺1瑞士徠卡6水準儀NAL132臺套1蘇州六、勞動組織（見表 2）42009.1工法交流總第 17 期表 2施工人員計劃表（兩班兩機）序號工種或崗位數量說明1鉆工12鉆孔2混凝土工12混合料澆筑3修 理 工2機修加工4水 電 工4供水、供電、污水排放5司機8混凝土運輸等6技術人員6現場值班、統計、測量、試驗、質檢、安全管理7管理人員4項目經理等后勤人員及管理人員合計48七、技術要求和質量標準（一）技術要求1、成樁過程應連續進行，盡量避免因待料而中斷成樁

14、。2、攪拌好的混合料通過溜槽注入到泵車儲料斗時，需經一定尺寸的過濾柵，避免大粒徑或片狀石料進入儲料斗，造成堵管現象。3、為防止堵管，應及時清理混合料輸送管。應及時檢查輸送管的接頭是否牢靠，密封圈是否破壞，鉆頭閥門及排氣閥門是否堵塞。4、管內泵壓混合料成樁施工的坍落度宜為160 200mm。（二）質量標準1、過程檢驗施工過程質量檢驗主要應檢查施工記錄、混合料坍落度、樁數、樁位偏差、樁頂標高、褥墊層厚度及其質量和樁體試塊抗壓強度。CFG樁施工的允許偏差、檢驗數量及檢驗方法見表3。表 3 CFG 樁施工的允許偏差、檢驗數量及檢驗方法序號檢驗項目允許偏差檢驗數量檢驗方法1樁位（縱橫向）50mm按成樁總

15、數的經緯儀或鋼尺丈量2樁體垂直度1%10%檢驗，且每經緯儀或吊線測鉆桿傾斜度3樁體有效直徑不小于設計值檢驗批不少于 5開挖 50 100cm深后，鋼尺丈量根2、施工后質量檢測成樁 28d 后進行樁身強度、完整性以及單樁或復合地基承載力檢測。（ 1）樁身強度檢測成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機械一個臺班做一組（3 塊） 150mm150mm150mm 的試塊，標準養護，測定28d 無側限抗壓強度不小于20MPa。（ 2） CFG樁身完整性檢測樁身完整性：抽取不少于總樁數10的樁進行低應變動力檢測樁身的完整性。（ 3）單樁承載力檢驗單樁承載力的檢驗不少于總樁數的2，且每檢驗批不少于3 根；單樁

16、承載力（平板荷載試驗）不小于 600kN，且樁身壓縮量小于10mm。（ 4）復合地基承載力檢驗52009.1工法交流總第 17 期檢驗不少于總樁數的2，且每檢驗批不少于3 根樁，單樁復合地基承載力（平板荷載試驗）不小于 600kN。（三）施工質量控制要點1、水泥、粉煤灰、碎石及砂等原材料應符合客運專線鐵路路基施工質量驗收暫行標準及設計要求。2、施工中應檢查樁身混合料的配合比、坍落度和提拔鉆桿速度、成孔深度、混合料灌入量等。3、鉆進應先慢后快。在成孔過程中，如發現鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢進尺。4、CFG樁成孔至設計標高后，停止鉆進， 開始泵送混合料，當鉆桿芯內充滿混合料后開始拔管，嚴禁先提管后泵

17、料。5、施工中應保證排氣閥正常工作，防止排氣閥被水泥漿堵塞。6、樁機移至下一樁位施工時，應根據軸線或周圍樁的位置對需要施工的樁位進行復核，保證樁位準確。7、系統施工結束后，應對樁頂標高、樁位、樁體質量、地基承載力以及墊層的質量做檢查。八、施工安全及環保控制措施1、機械設備操作人員必須經過專業培訓，熟悉機械操作性能，經專業管理部門考核取得操作證后上機操作。2、機械設備操作人員和指揮人員嚴格遵守安全操作技術規程，工作時集中精力，謹慎工作，不擅離職守，嚴禁酒后駕駛。3、機械設備發生故障后及時檢修，決不帶故障運行，不違規操作，杜絕機械和車輛事故。4、施工現場的一切電源、電路的安裝和拆除必須由持證電工操

18、作；電器必須嚴格接地、接零和使用漏電保護器。各孔用電必須分閘，嚴禁一閘多用。孔上電纜必須架空2.0m 以上，嚴禁拖地和埋壓土中，電纜、電線必須有防磨損、防潮、防斷等保護措施。照明應采用安全礦燈或12V 以下的安全燈。并遵守施工現場臨時用電安全技術規范JGJ46 的規定。5、易于引起粉塵的細料或松散料運輸時用帆布、蓋套等遮蓋物覆蓋。6、施工廢水、生活污水不直接排入農田、耕地、灌溉渠和水庫，不排入飲用水源。7、駛出施工現場的車輛應進行清理，避免攜帶泥土。九、綜合效益京滬高鐵路基CFG樁采用的是長螺旋鉆孔芯管泵送混合料成樁，施工質量安全可靠，此工法具有沉降變形小而且完成快、完工后沉降較易控制、穩定性高、施工方便等優點。同時長螺旋鉆機具有成孔效率高、質量好、無振動、無沖擊、無噪聲、無污染及機械化程度高等優點，給京滬高速鐵DIK427+626.93 DIK427+962 段路基段施工降低了施工成本，經濟效益顯著。十、工程實例（一）京滬高速鐵路D1K427+626.93 D1K427+962段路基，全長335.07m，采用樁徑40cm、樁長3.5 16.7m 的 CFG樁網復合結構加固地基，形成復合地基，提