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【摘 要】CFG桩在我国大量高铁工程建设施工中应用，应用实践说明，CFG桩容易在承载力和施工工艺方面出现问题。因此，在施工应用方面，研究分析CFG桩试桩是十分必要的。文章对CFG桩试桩在高铁路基施工中的应用进行了讨论。
【关键词】CFG桩；试桩；高铁路基施工
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它主要是由粉煤灰、碎石以及石屑和一定量的水泥加水拌合成混合料，然后用螺旋钻管内泵压施工制成的粘结强度较高的桩基。CFG桩借助自身粘结性、桩周摩擦力、桩端承载力、桩间土水平承载力形成复合刚性地基共同受力，具有沉降小、稳定快等特点，适用于饱和及非饱和粘性土、松散砂土、粉土的加固，而且還能用于挤密效果较差的土体。
一、工程案例
现以某高速铁路中某段路基中的3根CFG桩作为试桩。此地段中路基CFG桩依照正方形进行布局，桩身直径为0.5m，桩间距为1.8m，桩长为2.47—16.66m，桩身混合料的强度设计等级是C20。
二、试桩内容
1、对试桩现场的地质进行勘察
对CFG桩进行试桩工作，首先应该对土层分布情况和土层力学性能进行了解，为持力层选择与复合地基承载力和沉降分析提供一定的依据。
2、成桩工艺试验
首先，应该对成桩工艺试验的施工设备和施工工艺适应性进行检验；获取混凝土泵送的速度，钻杆提升的速度，混凝土的坍落度、保水性和不同土层、不同深度的施工电流等数据，为选择合理有效的施工工艺提供一定的依据，积累施工现场的组织和管理经验，不断磨合施工机械设备与施工队伍。
3、桩身质量检测
对桩身的完整性进行检测，对桩身的混合料强度进行检测，为优化混凝土配合比与施工参数提供一定的依据。
4、单桩承载力检测
验算桩侧摩阻力、桩端阻力，了解桩的承载性能，为合理选择持力层提供一定的依据。
三、施工工艺
1、施工准备
测量准备：施工之前进行精确的测量，依据桩位的平面图放出桩位，桩位中心点用钎子插入地下，并且用白灰明示，CFG施工顺序如图1。
技术准备：CFG施工采用纵退横移的顺序施作，为了预防损坏成桩，应该制定较为合理的施工工艺，选择较为合理的施工机械，并且配备足够数量的人员。
原材料选择：选择使用的水泥、碎石、粉煤灰、水、砂等应该符合设计方面的有关要求，并且依照有关要求进行检验（每立方米的材料用量：水泥202kg、粉煤灰87kg、砂833kg、碎石1060kg、水165kg、外加剂3.18kg）。
现场准备：CFG桩在施工开展之前，应该进行场地平整工作，分层回填细粒土直至桩顶标高，然后铺设0.5m工作垫层，才可以进行打桩。
2、钻机就位
钻机就位一定要做到稳固与平整，保证其在施工的过程中不发生移动与倾斜。就位后对钻杆的垂直度与位置进行校正，在钻机的两侧吊垂球进行校正、调整钻杆垂直度，并且在钻杆或者钻架上标记，对钻孔深度标尺进行标记，方便施工中观测记录，垂直度容许偏差为1%，对上述步骤进行检查，符合要求后进行钻孔工作。在第一根桩钻孔时不宜太快，应考虑到地层对钻机的影响情况，以核对在该地层条件下的钻进参数。
3、钻孔
在钻孔开始之前，应该关闭钻头的阀门，向下移动钻杆直至钻头触及到地面时，启动马达进行钻进，先慢速后快速。在钻口感的过程中，若发现钻杆难钻或者是摇晃时，应该放慢进尺，避免桩孔位移与倾斜，甚至损坏钻杆与钻具。当钻头到达设计桩长预定标高时，关闭电机，在钻机塔身做出钻机动力头底面停止位置标识，作为控制成孔深度的依据。
4、孔深及垂直度检查
在钻孔达到一定的标高时，要对孔深与垂直度偏差进行检查，填写试桩的相关记录，报请监理工程师检查。
5、灌注混合料
（1）混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土罐车运送到工地混合料塌落度控制在160——200mm。
（2）混合料灌注，采用高压输送泵泵送混合料。
（3）成桩，成桩过程必须连续，避免中途停机。
（4）拔管，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，禁止先拔管后泵料，拔管速度为2——3m/min，拔管过程中确保不让芯管露出混合料面，避免造成断桩现象。
6、成桩验收
对于灌注的混合料，应该制作试件，并且进行为期28天的抗压强度检验；对于每根桩总体的混合料质量进行有关检验，保证混合料的灌注量大于设计中规定的应灌注的总质量；确定桩的长度能够保证有效桩体的设计高程并且有大于30cm的保护桩体。
7、CFG桩施打方法：采用跳桩法施工，避免造成相邻桩断桩，同时避免串孔现象出现。
（1）布置桩点：
场地清理整平，按桩点设计布置图放样布点。
（2）钻机就位：
移动钻机就位，用塔机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。
（3）混合料搅拌：
按试验配合比进行配料并搅拌混合料。每盘料搅拌时间不小于120s。混合料坍落度控制在160—180mm，成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。
（4）钻进成孔：
关闭钻头阀门，移动钻杆至钻头触及地面，启动马达先慢后快钻进，减少钻杆摇晃，检查钻孔的偏差。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，可放慢进尺，避免导致桩孔偏斜、移位，甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。 （5）灌注及拔管：
灌注前试验人员对拌和料进行检查，如坍落度检测，制作150×150×150mm规格28d抗压强度试块。成孔到达设计桩底（穿透无压缩层以下0.5m）停止钻进。泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，不可先拔管后泵料。混合料的泵送量与拔管速度相匹配，拔管速度控制在2—3m/min。施工桩顶标高宜高于设計标高50cm。灌注成桩后，桩头进行保护。
（6）移机：一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩施工。
（7）弃土处理：CFG桩施工时，必须进行清表，表土直接运往弃土场。桩体施工完成2—3h后，挖除打桩弃土，弃土运往弃土场弃置。
四、施工注意事项
（1）在施工过程中，应该保证排气阀能够正常工作，定期对排气阀进行有关检查，防止其被水泥浆堵塞。
（2）当桩机移机到下一个桩位进行施工时，应该依据其轴线或者周围桩位置对需要施工的桩位进行复核，保证桩位的准确性。
（3）钻杆应该运用静止提拔，施工过程中应该对钻杆提拔的速度与混凝土泵送量进行严格的控制，并且保证其能够连续，在施工中禁止出现超速提拔。
（4）长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应该准确地掌握提拔钻杆的时间，混合料的泵送量应该与拔管速度相配合，保证管中具备一定高度的混合料，在遇到饱和粉土层或者是砂土，需要停泵待料。
五、试桩检验
1、检验内容
（1）对单桩低应变动力进行检测，保证桩的完整性。
（2）进行静荷载试验，对桩的单桩承载力进行确定。
2、检验方法
（1）静荷载试验
施工现场进行单桩荷载试验运用的是慢速维持荷载的方法。现场的单桩竖向承载力试验依照承载力设计值的两倍加载，承压板是1.5m×1.5m的钢质方板，如图2所示。运用采用堆载、液压油泵加载、百分表量测。依据量测的结果制作Q-S曲线、s——lgt曲线、单桩承载力特征值对应沉降的分布图，判断单桩承载力特征值和沉降能否达到设计的有关要求。
（2）低应变反射波法检测
反射波法是以一维波动方程为理论基础的桩基检测方法，波在桩体传播过程中遇到桩身内存在的明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩、离析、夹泥等），或桩身截面变化（如缩颈、扩颈），将产生反射波，如图3。桩顶的加速度传感器接收来自桩身不同部位的反射信号，通过滤波及分析处理后，得到速度时程曲线，即可计算平均波速。根据被测波型、波速、结合工程地质及施工记录，就能综合判断桩身的完整程度。根据测试数据、图形，判断桩是否完整、属于几类桩。
结语
通过CFG桩试桩在高铁路基施工中的应用，进一步说明了分析CFG桩试桩是十分必要的，复核了设计地质资料，确定了设备、施作方法、混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系数等各项工艺参数，对于类似的CFG桩施工应用具有重大的指导意义。
参考文献：
[1]TB10106-2010，铁路工程地基处理技术规程[S]。
[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S]。
【关键词】CFG桩；试桩；高铁路基施工
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它主要是由粉煤灰、碎石以及石屑和一定量的水泥加水拌合成混合料，然后用螺旋钻管内泵压施工制成的粘结强度较高的桩基。CFG桩借助自身粘结性、桩周摩擦力、桩端承载力、桩间土水平承载力形成复合刚性地基共同受力，具有沉降小、稳定快等特点，适用于饱和及非饱和粘性土、松散砂土、粉土的加固，而且還能用于挤密效果较差的土体。
一、工程案例
现以某高速铁路中某段路基中的3根CFG桩作为试桩。此地段中路基CFG桩依照正方形进行布局，桩身直径为0.5m，桩间距为1.8m，桩长为2.47—16.66m，桩身混合料的强度设计等级是C20。
二、试桩内容
1、对试桩现场的地质进行勘察
对CFG桩进行试桩工作，首先应该对土层分布情况和土层力学性能进行了解，为持力层选择与复合地基承载力和沉降分析提供一定的依据。
2、成桩工艺试验
首先，应该对成桩工艺试验的施工设备和施工工艺适应性进行检验；获取混凝土泵送的速度，钻杆提升的速度，混凝土的坍落度、保水性和不同土层、不同深度的施工电流等数据，为选择合理有效的施工工艺提供一定的依据，积累施工现场的组织和管理经验，不断磨合施工机械设备与施工队伍。
3、桩身质量检测
对桩身的完整性进行检测，对桩身的混合料强度进行检测，为优化混凝土配合比与施工参数提供一定的依据。
4、单桩承载力检测
验算桩侧摩阻力、桩端阻力，了解桩的承载性能，为合理选择持力层提供一定的依据。
三、施工工艺
1、施工准备
测量准备：施工之前进行精确的测量，依据桩位的平面图放出桩位，桩位中心点用钎子插入地下，并且用白灰明示，CFG施工顺序如图1。
技术准备：CFG施工采用纵退横移的顺序施作，为了预防损坏成桩，应该制定较为合理的施工工艺，选择较为合理的施工机械，并且配备足够数量的人员。
原材料选择：选择使用的水泥、碎石、粉煤灰、水、砂等应该符合设计方面的有关要求，并且依照有关要求进行检验（每立方米的材料用量：水泥202kg、粉煤灰87kg、砂833kg、碎石1060kg、水165kg、外加剂3.18kg）。
现场准备：CFG桩在施工开展之前，应该进行场地平整工作，分层回填细粒土直至桩顶标高，然后铺设0.5m工作垫层，才可以进行打桩。
2、钻机就位
钻机就位一定要做到稳固与平整，保证其在施工的过程中不发生移动与倾斜。就位后对钻杆的垂直度与位置进行校正，在钻机的两侧吊垂球进行校正、调整钻杆垂直度，并且在钻杆或者钻架上标记，对钻孔深度标尺进行标记，方便施工中观测记录，垂直度容许偏差为1%，对上述步骤进行检查，符合要求后进行钻孔工作。在第一根桩钻孔时不宜太快，应考虑到地层对钻机的影响情况，以核对在该地层条件下的钻进参数。
3、钻孔
在钻孔开始之前，应该关闭钻头的阀门，向下移动钻杆直至钻头触及到地面时，启动马达进行钻进，先慢速后快速。在钻口感的过程中，若发现钻杆难钻或者是摇晃时，应该放慢进尺，避免桩孔位移与倾斜，甚至损坏钻杆与钻具。当钻头到达设计桩长预定标高时，关闭电机，在钻机塔身做出钻机动力头底面停止位置标识，作为控制成孔深度的依据。
4、孔深及垂直度检查
在钻孔达到一定的标高时，要对孔深与垂直度偏差进行检查，填写试桩的相关记录，报请监理工程师检查。
5、灌注混合料
（1）混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土罐车运送到工地混合料塌落度控制在160——200mm。
（2）混合料灌注，采用高压输送泵泵送混合料。
（3）成桩，成桩过程必须连续，避免中途停机。
（4）拔管，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，禁止先拔管后泵料，拔管速度为2——3m/min，拔管过程中确保不让芯管露出混合料面，避免造成断桩现象。
6、成桩验收
对于灌注的混合料，应该制作试件，并且进行为期28天的抗压强度检验；对于每根桩总体的混合料质量进行有关检验，保证混合料的灌注量大于设计中规定的应灌注的总质量；确定桩的长度能够保证有效桩体的设计高程并且有大于30cm的保护桩体。
7、CFG桩施打方法：采用跳桩法施工，避免造成相邻桩断桩，同时避免串孔现象出现。
（1）布置桩点：
场地清理整平，按桩点设计布置图放样布点。
（2）钻机就位：
移动钻机就位，用塔机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。
（3）混合料搅拌：
按试验配合比进行配料并搅拌混合料。每盘料搅拌时间不小于120s。混合料坍落度控制在160—180mm，成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。
（4）钻进成孔：
关闭钻头阀门，移动钻杆至钻头触及地面，启动马达先慢后快钻进，减少钻杆摇晃，检查钻孔的偏差。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，可放慢进尺，避免导致桩孔偏斜、移位，甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。 （5）灌注及拔管：
灌注前试验人员对拌和料进行检查，如坍落度检测，制作150×150×150mm规格28d抗压强度试块。成孔到达设计桩底（穿透无压缩层以下0.5m）停止钻进。泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，不可先拔管后泵料。混合料的泵送量与拔管速度相匹配，拔管速度控制在2—3m/min。施工桩顶标高宜高于设計标高50cm。灌注成桩后，桩头进行保护。
（6）移机：一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩施工。
（7）弃土处理：CFG桩施工时，必须进行清表，表土直接运往弃土场。桩体施工完成2—3h后，挖除打桩弃土，弃土运往弃土场弃置。
四、施工注意事项
（1）在施工过程中，应该保证排气阀能够正常工作，定期对排气阀进行有关检查，防止其被水泥浆堵塞。
（2）当桩机移机到下一个桩位进行施工时，应该依据其轴线或者周围桩位置对需要施工的桩位进行复核，保证桩位的准确性。
（3）钻杆应该运用静止提拔，施工过程中应该对钻杆提拔的速度与混凝土泵送量进行严格的控制，并且保证其能够连续，在施工中禁止出现超速提拔。
（4）长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应该准确地掌握提拔钻杆的时间，混合料的泵送量应该与拔管速度相配合，保证管中具备一定高度的混合料，在遇到饱和粉土层或者是砂土，需要停泵待料。
五、试桩检验
1、检验内容
（1）对单桩低应变动力进行检测，保证桩的完整性。
（2）进行静荷载试验，对桩的单桩承载力进行确定。
2、检验方法
（1）静荷载试验
施工现场进行单桩荷载试验运用的是慢速维持荷载的方法。现场的单桩竖向承载力试验依照承载力设计值的两倍加载，承压板是1.5m×1.5m的钢质方板，如图2所示。运用采用堆载、液压油泵加载、百分表量测。依据量测的结果制作Q-S曲线、s——lgt曲线、单桩承载力特征值对应沉降的分布图，判断单桩承载力特征值和沉降能否达到设计的有关要求。
（2）低应变反射波法检测
反射波法是以一维波动方程为理论基础的桩基检测方法，波在桩体传播过程中遇到桩身内存在的明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩、离析、夹泥等），或桩身截面变化（如缩颈、扩颈），将产生反射波，如图3。桩顶的加速度传感器接收来自桩身不同部位的反射信号，通过滤波及分析处理后，得到速度时程曲线，即可计算平均波速。根据被测波型、波速、结合工程地质及施工记录，就能综合判断桩身的完整程度。根据测试数据、图形，判断桩是否完整、属于几类桩。
结语
通过CFG桩试桩在高铁路基施工中的应用，进一步说明了分析CFG桩试桩是十分必要的，复核了设计地质资料，确定了设备、施作方法、混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系数等各项工艺参数，对于类似的CFG桩施工应用具有重大的指导意义。
参考文献：
[1]TB10106-2010，铁路工程地基处理技术规程[S]。
[2]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S]。