CFG桩在低温环境中的施工技术

闫伟，尹自强

（中交天津港湾工程研究院有限公司，港口岩土工程技术交通行业重点实验室，天津市港口岩土工程技术重点实验室，天津 300222）

0 引言

高速铁路线路长、零沉降的特点对软土地基加固提出了很高的要求。因此大部分的高铁线路均采用刚性较大的桥梁结构，只在车站及其附近线路采用路基结构。目前在高铁路基的地基处理中采用CFG桩加固方法的较多。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基[1]。

本文通过哈大高速铁路新扶余车站路基工程，重点介绍了CFG桩在东北季节性冻土地区冬季施工的质量控制要点及效果。

1 工程简介

新扶余车站路基施工是哈大客运专线沈阳至哈尔滨段的重要组成部分，施工段里程为DK832+748.59～DK834+518.9，共计1 770.31 m。本标段正线软基处理设计采用CFG桩复合地基，是该标段的施工重点。

由于本标段地处东北季节性冻土地区，冬季持续时间较长，有效的施工作业时间短，对施工进度和工期影响较大，而且较低的温度对混凝土的坍落度等指标影响较大；直接影响了CFG桩成桩的完整性和承载力，因此如何有效地解决冬季低温下的施工问题成为施工的关键。

2 技术控制要点

当地进入冬季施工时间早，持续时间长，平均温度低，温差较大，冬季冻土深度约为2 m，为了避免混凝土在初凝前遭到冻结，保证成桩后的质量，施工中采取了以下措施：

1）施工用水根据室外温度的变化进行控制，采用蒸汽加热锅炉加热至60～80℃；对细骨料采用热风机进行加热；搅拌时间延长至120～150 s。

2）搅拌时先装碎石、砂和热水，再投入水泥和粉煤灰，这样有利于骨料的保温，使得拌合更加充分均匀。

3）增加混合料的粉煤灰含量，延长混合料的初凝时间，这样可以保证在现场施工产生问题时混合料的质量不受等待时间的影响。

4）运输车的罐体用棉制品包裹保温，同时放慢混凝土运输车的搅拌速度，降低混合料的热量损失。

5）刚性管多采用保温材料覆盖进行保温，现场采用多层草袋包扎；弯头处采用岩棉管或棉制品再用塑料布外裹包扎进行保温。

6）由于设计桩长留有50 cm的保护桩体，因此在混合料灌注完成后，采用填土覆盖1.5 m养护，不小于当地最大冻土深度。

7）CFG桩施工完毕，保护土层和桩头清除至桩顶标高后，对CFG桩采用塑料制品或编织袋覆盖，再进行堆土覆盖保护，堆土厚度不得小于2.0 m，防止桩间土的冻胀而造成桩体拉断。

3 效果检验

在对工艺改进前后，分别对现场进行多次跟踪检验，结果如表1所示。

表1 工艺改进前后混合料质量对照表

经过工艺和方案的调整后，混合料的温度和坍落度完全符合设计要求，这也为成桩质量提供了重要保障。

4 成桩检测

CFG桩龄期达到28 d后，即进行检测。为了检验桩身完整性和复合地基承载力，在现场分别进行了低应变和静载荷试验。

4.1 技术要求

新扶余站CFG桩设计参数详见表2。

表2 哈大客专新扶余站正线CFG桩设计参数表

4.2 检测过程及结果分析

为更准确了解加固效果，施工后对地基进行桩身低应变和静载荷试验检测。

4.2.1 桩身低应变

低应变是用反射波法检测桩身完整性的检测手段。本次共抽检3 928根CFG桩进行低应变检测，其中Ⅰ类桩3 827根，Ⅱ类桩65根，Ⅲ类桩36根。Ⅲ类桩基本位于DK832+850～DK832+900里程段内，主要是该区域开挖地表覆盖土和桩间土时挖掘机和翻斗车等设备碾压导致桩体表层0.5～1 m的浅层位置发生开裂。截去浅层明显缺陷段，经低应变检测均为Ⅰ类桩。浇筑混凝土至设计标高，重新进行桩身完整性检测，判定桩身结构完整，为Ⅰ类桩[2]。典型检测图形如图1所示。

图1 桩身低应变检测图形

4.2.2 静载荷试验

静载荷试验用于确定地基承载力和变形模量。CFG桩龄期达到28 d后进行静载荷试验，最大加荷量均不小于设计复合地基承载力特征值的2倍。静载荷试验均在地表进行，共计86组，检测比例为0.36%[3]。典型的试验结果见图2。

图2 p-s曲线图

该试验点位于DK833+500～DK834+350里程段内。由p-s曲线可看出，加载至最大荷载796 kPa时，总沉降量为11.71 mm，卸载后残余沉降6.37 mm，回弹率45.6%。p-s曲线显示在796 kPa荷载下未达到极限状态，所以参照TB10018-2003《铁路工程地质原位测试规程》、《哈大铁路客运专线试验与检测工作质量控制手册》的有关规定，可判定极限承载力不低于796 kPa，基本承载力不低于398 kPa，变形模量为77.3 MPa，符合设计要求。

5 结语

哈大高速铁路是在东北季节性冻土地区修建的第一条客运专线。新扶余车站路基软基采用CFG桩复合地基进行加固，经过保温工艺改进后施工质量符合设计要求，延长了有效施工时间，达到了预期的目的，为以后的高速铁路地基处理，尤其是在东北季节性冻土地区的地基处理，提供了很重要的参考依据。

[1]阎明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京：中国水利水电出版社，2001.

[2]新建铁路哈尔滨至大连客运专线新扶余车站CFG桩低应变检测报告[R].天津：天津港湾工程质量检测中心有限公司，2009.

[3]新建铁路哈尔滨至大连客运专线新扶余车站平板载荷试验报告[R].天津：天津港湾工程质量检测中心有限公司，2009.