高速鐵路路基基底加固CFG樁加固地基強國安全優(yōu)質(zhì)興路天津鐵道職業(yè)技術學院CFG樁加固地基-概述CFG樁：水泥粉煤灰碎石樁。水泥粉煤灰碎石樁法：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏結(jié)強度樁，并由樁、樁間土和褥墊層(150-300mm)一起組成復合地基的地基處理方法。京-津客運專線中的CFG樁實景圖

武-廣客運專線中的CFG樁實景圖CFG樁加固地基-概述CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層共同工作形成CFG樁復合地基，故可根據(jù)復合地基性狀和計算進行工程設計。CFG樁既能較充分的發(fā)揮樁體材料的潛力，又可充分利用天然地基承載力，在砂土、粉土、粘土、淤泥質(zhì)土、雜填土等地基均有大量成功的實例，具有工效高、成本低、工后變形小、沉降穩(wěn)定快的優(yōu)點。CFG樁復合地基示意圖CFG樁加固地基-概述

CFG樁復合地基由CFG樁身、樁帽、褥墊層幾部分組成。CFG樁地基結(jié)構(gòu)（樁＋帽＋褥墊層）CFG樁加固地基-加固機理CFG樁法是通過在地基中形成樁體作為豎向加固體，與樁間土組成復合地基，共同承擔基礎、回填土及上部結(jié)構(gòu)荷載。其加固軟弱地基主要有三種作用：樁體作用；擠密作用；褥墊層作用。CFG樁加固地基-加固機理1.樁體作用CFG樁是具有一定黏結(jié)強度的混合料。一般情況下不僅可全長發(fā)揮樁的側(cè)阻，如樁端落在好土層上，還可很好地發(fā)揮端阻作用。CFG樁加固地基-加固機理2.樁體的擠密作用CFG樁采用振動沉管法施工，利用振動和擠壓作用使樁間土得到擠密。加固前后土的物理力學指標對比CFG樁加固地基-加固機理3.CFG樁的褥墊層的作用褥墊層技術是CFG樁復合地基的核心技術，這里所說褥墊層不是基礎施工經(jīng)常做的10cm厚的素混凝上墊層，而是由粒狀材料組成的散體材料墊層（150~300mm厚的中砂、粗砂、級配砂石或碎石）。褥墊層的作用如下：(1)保證樁、土共同承擔荷載；(2)調(diào)整樁、土垂直荷載分擔比；(3)減小樁頂對基礎底面的應力集中；(4)抗水平力作用。CFG樁加固地基-加固機理適用范圍：就土性而言，適用于處理黏性土、粉土、砂土和正常固結(jié)的素填土等地基。對淤泥質(zhì)土，應按地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。CFG樁既可用于擠密效果好的土（擠密作用+置換作用），又可用于擠密效果差的土（置換作用）。當天然地基土是具有良好擠密效果的砂土、粉土時，成樁過程的振動可使地基土大大擠(振)密，有時承載力可提高2倍以上；對塑性指數(shù)高的飽和軟黏土，承載力的提高唯一取決于樁的置換作用。對于強度很低的飽和軟黏土，最好在使用前，現(xiàn)場做試樁試驗，以確定其適用性。CFG樁加固地基-適用范圍CFG樁加固地基-設計思路設計思路：CFG樁復合地基通過褥墊層，改變了過分依賴于樁承擔垂直荷載和水平荷載的傳統(tǒng)思想。根據(jù)試驗結(jié)果，樁、土剪應力比隨褥墊層厚度增大而減小。設計時可通過改變?nèi)靿|層厚度調(diào)整樁、土荷載分擔比。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎連接，并有上下雙向刺入變形模式，保證樁間土始終參與工作。因此垂直承載力設計首先是將土的承載能力充分發(fā)揮，不足部分由CFG樁來承擔。CFG樁處理軟弱地基，應以提高地基承載力和減少地基沉降為其主要加固目的，其途徑是發(fā)揮CFG樁的樁體作用。對松散砂性土地基，可考慮其施工時的擠密效應，但若以擠密松散砂性土為其主要加固目的，則采用CFG樁是不經(jīng)濟的。CFG樁復合地基的設計參數(shù)共6個，分別為樁徑、樁距、樁長、樁體強度、褥墊層的設計以及樁的布置。CFG樁加固地基-設計參數(shù)兩種方法：振動沉管法（振動沉管樁機）螺旋排土法（長螺旋鉆機）CFG樁施工振動沉管樁機長螺旋鉆機振動沉管法（振動沉管樁機）：先沉管至設計標高后再在管內(nèi)注入混合料，要求邊填邊振，然后振動拔管成樁，最后在樁頂鋪設碎石墊層和土工格柵。適用于粘性土、粉土、素填土，對夾有較厚卵石、砂和孔隙比小液性指數(shù)較低的粘土層無合理有效的輔助措施不宜采用，軟土地基應通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。振動沉管具有操作簡便、施工費用較低、對樁間土的擠密效果顯著等優(yōu)點；其缺點為難以穿透厚的硬土層、振動及噪聲污染嚴重、對臨近建筑物可能產(chǎn)生不良影響、以及出現(xiàn)振動斷樁等。CFG樁施工-振動沉管法CFG樁施工-振動沉管法振動沉管法工藝要點：①復核放線樁位、定位點和水準點，確定施打順序，施打順序一般有連續(xù)施打和間隔跳打兩種類型。②根據(jù)設計樁長和沉管入土深度確定振動沉管機的機架高度和沉管長度，樁機組裝就位。樁機就位后，調(diào)整沉管垂直度，垂直度偏差不大于1％。③混合料攪拌。按設計配合比配制混合料，混合料的攪拌須均勻，攪拌時間不得少于2min,混合料坍落度宜為30mm～50mm，成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。④開機，開始沉管，沉管過程中要將樁機調(diào)整穩(wěn)定，嚴禁傾斜和錯位。將沉管下沉至設定標高，停機。CFG樁施工-振動沉管法⑤停機后，將攪拌機攪拌好的混合料投入管內(nèi)，直至混合料面與進料口齊平。⑥開機拔管。開機后留振5ｓ～10ｓ開始拔管，拔管速度按均勻線速度控制，拔管線速度應控制在1.2mm~1.5mm/min左右，如遇淤泥土或泥質(zhì)土，拔管速度可適當放慢。⑦沉管拔出地面，確認成樁樁頂標高符合施工組織設計要求的標高后，用粒狀材料或濕粘性土封頂，然后移機進行下一根樁的施工。CFG樁施工-振動沉管法螺旋排土法（長螺旋鉆機）：長螺旋鉆機成孔，成孔后自空心鉆桿向孔內(nèi)泵壓混凝土邊壓入混凝土邊提出來鉆到成樁的一種施工工藝。長螺旋泵壓混凝土樁與樁間土及褥墊層共同工作形成和人工地基。適用于粘性土、粉土、砂土、粒徑不大于60mm厚度不大于5m的卵石層（卵石含量不大于30％），以及對噪聲和泥漿污染要求高的場地。具有適應性強，樁身質(zhì)量好、單樁承載力高、無振動低噪音等特點。CFG樁施工-螺旋排土法CFG樁施工-螺旋排土法CFG樁施工-螺旋排土法螺旋排土法工藝要點：①布置樁點：場地清理整平，按樁點設計布置圖放樣布點。②鉆機就位：移動鉆機就位，用塔機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心。③混合料攪拌：按試驗配合比攪拌混合料，上料順序為：先裝碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加劑，最后加砂攪拌均勻，放入攪拌桶。每盤料攪拌時間不小于60s。混合料坍落度控制在160～200mm，成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。④鉆進成孔：關閉鉆頭閥門，移動鉆桿至鉆頭觸及地面，啟動馬達先慢后快鉆進，減少鉆桿搖晃，檢查鉆孔的偏差。在成孔過程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，可放慢進尺，避免導致樁孔偏斜、移位，甚至使鉆桿、鉆具損壞。⑤灌注及拔管：成孔到達設計樁底，停止鉆進，泵送混合料，當鉆桿芯充滿混合料后開始拔管，不可先拔管后泵料。混合料的泵送量與拔管速度相匹配，拔管速度控制在2m/min~3m/min。成樁過程須連續(xù)進行，施工中因其他原因不能連續(xù)灌注，須避開飽和砂土、粉土層停機。施工樁頂標高宜高于設計標高50cm。灌注成樁后，用水泥袋蓋好樁頭，進行保護。⑥移機：一根樁施工完畢后，鉆機移位，移機前應對下一根樁的樁位進行清理辨識，確保樁位的準確性。CFG樁施工-螺旋排土法CFG樁加固地基施工-樁間土清除樁間土清除樁基施工完畢，齡期達7d后進行樁間土開挖、清理。清理時采用小型挖掘機配合人工進行，現(xiàn)場開挖時指定專人進行現(xiàn)場指揮，施工過程中嚴禁挖掘機碰撞樁頭，以免造成斷樁，樁周土采用人