CFG桩复合地基在地铁车辆段中的应用

CFG桩复合地基在地铁车辆段中的应用

田璐

（河南省交通规划设计研究院，河南省郑州市 邮编450000）

摘要:近年来，我国地铁发展迅速，地铁车辆段的建设数量随之增加。现阶段，地铁车辆段内的轨道道床为无砟轨道。车辆段场地较大，地质条件良莠不齐，提供满足车辆段内行车的地基条件，是场段内地基处理设计的重要任务。

关键词：CFG桩；复合地基；褥垫层

0 引言

本文以某地铁车辆段项目为例，针对地铁车辆段中轨行区的不良地质情况，采用以CFG桩为主要桩型的复合地基加固措施，并进行了理论计算和实际检测。

1 工程概况

拟建工程车辆段与综合基地的选址位于原车辆段内东侧预留地块内，呈南北向，地势平缓。现况主要为果林、菜园、停车场以及培训教室、员工宿舍等建筑，场地内分布有池塘。邻近未见重要建筑物。

根据勘察资料，车辆段场地主要持力层为黏质粉土砂质粉土②层、有机质粉质黏土②1层、粉细砂②2层，持力层厚度分布均匀，地基土的基本承载力为60～120kPa，承载力较低，需要进行地基处理。

2路基地基处理主要技术标准及原则

2.1设计原则

车辆段地基为重要的车辆段结构之一，除承受自重、轨道等荷载作用外，也承受列车等动荷载以及其他荷载的作用。在多种外部作用下，地基基础应保证足够的稳定、强度和耐久度。

地基处理应以合理、安全、先进、经济为设计原则。

地基处理工程应做到防治结合，应避免后期出现病害。

2.2技术标准

无砟轨道的工后沉降：一般情况不得大于15mm。

3 试验段（区）

试验区设置：在大范围施工前，应在场地内布置试验区，以检验设计方案的处理效果，并确定较符合现场实际的设计和施工参数。

4动态设计及沉降监测

地基处理及填筑应进行动态施工控制。

地基处理必须严格在监控下，按照设计要求完成施工。

在填筑过程中应增加监测频率。当发现路基形变速率异常，有失稳趋势时，必须立即暂停施工，并向业主等相关单位通报，及时对路基卸载。

5无砟轨道区CFG桩地基处理

5.1 设计参数

（1） CFG桩间距为2m，桩长10m，桩径0.5m，矩形布置，每排桩均对称于线路中心。

（2）褥垫层厚度为0.5m。

5.2 施工前准备

（1）材料

1）CFG桩桩体混合料是一定比例的水、粉煤灰、水泥、石屑或砂、碎石及适量泵送剂，由搅拌机搅拌而成。

2）各混合材料配比应根据现场地下水对混凝土腐蚀类型、腐蚀程度进行调整。混合料的密度一般为2.1～2.3t/m³。长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法泵送混合料的坍落度范围一般在160mm至200mm之间。

3）水泥：采用P042.5级普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。

4）卵石或碎石粗骨料：满足级配要求，松散堆积密度不小于1.5t/m³。长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法的粗骨料最大粒径不大于25mm。

5）砂：采用中粗砂，取材宜为河砂，杂质含量不得大于5％。

6）石屑：石屑率一般在0.25至0.33之间。

7）粉煤灰：长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法所用粉煤灰等级要求Ⅱ级或Ⅱ级以上。

8）泵送剂：泵送剂用于改善混合料泵送性能，泵送剂用于勉强可泵的混和料，掺入量根据泵送剂的类型而不同。当混合料泵送性能满足泵送施工要求时，可不添加泵送剂；当混合料泵送性能不满足泵送施工要求或者气温异常的天气，需要在配比中加适量泵送剂，但必须严格控制加入量。

（2） 施工场地准备：

1）施工场地应具备“三通一平”条件。

2）施工前应对工程范围内的管线进行调查、核实和改移，对没有改移且施工中又可能对其造成影响的管线，比须加强防护。

（3）CFG桩施工前进行室内配合比试验，以确定混和料的配比，要求桩体混合料试块（边长15cm）标准养护28天立方体抗压强度不小于20MPa。

（4）施工前应进行成桩工艺性试验（不少于2根），以复核地质资料和设计参数，完善施工工序，确定施工配合比、坍落度等各项工艺参数。试验桩钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度。根据发现的问题，修改施工工序、工艺或桩体材料配合比，重新试验，直至满足设计要求，并报监理单位确认后方可大面积施工。

5.3 CFG桩工艺要点

（1）长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法的施工流程为：

1）地表处理；

2）测量定位；

3）钻机准备；

4）钻进至设计深度；

5）泵送桩体材料；

6）边泵边均匀拔管至桩顶；

7）进行下一根CFG桩施工。

（2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法施工要求：

1）在施工钻至设计深度后，提钻杆时，桩体材料泵送量应与提钻杆速度相匹配，边泵送边提钻杆，连续泵送，匀速提杆，同时应保证长螺旋钻的钻头始终埋在混合料内。

2）施工期间不得停泵，避免造成混合料离析、桩径缩小、桩体夹泥甚至断桩等不良现象。

3）施工作业指导书应有防止堵管、窜管的措施，并有泵送异常的处理措施。

4）钻孔成桩时，若发现钻孔难钻或出现其他异常情况，应暂停钻孔，检查情况，排除问题后继续钻孔施工。

5）混合料应按施工配合比经搅拌机拌和，施工配合比应由室内配比试验确定，并通过成桩试验验证后才能使用。混合料的坍落度及拌和时间应按试验参数进行控制，且拌和时间不得小于两分钟；搅拌的混合料必须保证能顺利通过管身而到达钻孔内，不得出现堵管、窜管等现象。

6）当钻孔钻至设计标高后，停钻，开始泵送混合料，钻杆芯管充满混合料后开始提杆，严禁先提管后泵料。

7）钻杆提杆时，应严格按试验段确定的并经监理工程师批准的施工参数控制提杆速度和泵送量。根据试验，本项目的提杆速度控制在2m～3m/min。提杆时应连续提拔，禁止超速提拔。

8）桩机移至下一根桩施工前，需对将要施工的桩位进行复核，保证CFG桩桩位准确。

（3）冬季施工时CFG桩混合料入孔温度不得低于5℃，对桩头和桩侧土应采取覆盖和保温措施，气温低于0℃时，应停止施工。雨季开挖基坑或桩间土时，周围应设计临时排水设施，及时排水。

（4）CFG桩施工完成28天以后，按设计要求进行桩身质量、单桩承载力及复合地基承载力检测。检测合格后，再进行下一步施工。

（5）如果在基槽开挖和截桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下，必须接桩至设计桩顶标高。

5.4 质量控制

（1）桩体质量检验主要应检查桩身质量、桩数、桩体试块抗压强度等。

（2）成桩一段时间后，应按照设计要求检查CFG桩的桩身完整性、均匀性、无侧限抗压强度，同时应检测单桩承载力和复合地基承载力。

（3）CFG桩地基竣工验收时，复合地基载荷试验和单桩承载力荷载试验应满足设计要求

（4）CFG桩与结构桩基础的中心间距不小于1.5m。若CFG桩桩位与结构桩基础、承台、既有管线等构筑物有冲突，可根据实际情况适当微调桩位。

5.5 褥垫层

（1）CFG桩检测合格后，桩顶铺0.5m厚褥垫层。褥垫层宜用级配良好的碎石，碎石粒径小于2mm的部分不应超过总重的45％，最大粒径不宜大于50mm，含泥量不能大于5％，不得含植物残体、垃圾等杂质，压实标准按照路基相应层位的压实标准执行。

（2）施工工法：宜采用静力压实法铺设褥垫层，若桩间土的含水量较低时，也可采用动力夯实法铺设。

6设计计算

本次设计计算采用理正岩土计算6.0版计算软件。计算数据选用勘察资料提供具有代表性的两个钻孔，钻孔081、钻孔029。

根据计算结果，无砟轨道区工后沉降值满足轨道沉降需求。

7结束语

CFG桩复合地基，施工工序简单，造价较低，安全环保，质量可靠，有效地控制了车辆段内轨行区的沉降。

参考文献

[1]TB 10106-2010，铁路工程地基处理技术规程

[2]TB 10005-2010铁路混凝土结构耐久性设计规范

[3]TB 10005-2010, 铁路混凝土结构耐久性设计规范.

[4]周玲，董明光.长螺旋CFG桩施工工艺及质量控制. 中国房地产业，2019-06-20