软土地基CFG桩成桩电流值的探讨

软土地基CFG桩成桩电流值的探讨

杨财俊 熊恩元 李杰

中国建筑第八工程局西南公司   四川 成都 610041 

【摘 要】文章结合成达万高速铁路项目11号路基CFG桩工程实例，总结本工程使用北斗系统控制成桩质量，并分析成桩电流值的形成原因，供其他类似工程参考。

【关键词】软土地基；CFG桩；施工技术；电流值

0 引 言

近年来，随着国内社会经济的高速发展，高速铁路项目逐年增加，由于高速铁路对基地沉降的要求极为严格，软土地基的处理成为工程技术重难点，其施工质量对项目影响很大，也是保证工程项目建成后安全、高效运营的关键所在。本文结合成达万高速铁路项目11号路基CFG桩工程实例，对软土地基处理中CFG桩的电流值控制等进行一些探讨。

1 工程概况

D1K342+230～D1K342+290段，长60m，基底采用CFG桩加固。桩径0.5m，采用正方形布置，桩间距1.8m。桩端打入持力层（强风化泥岩层）不小于0.5m，且满足设计要求。

CFG桩桩顶设置钢筋混凝土桩帽，桩帽为正方形，边长1.0m，厚0.35m。顶铺设0.6m厚碎石垫层夹二层抗拉强度不小于80kN/m的土工格栅。

桩身水泥采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。施工前应进行室内配比试验，选定桩身混合料配合比，桩身混合料28d标准立方体抗压强度不小于15MPa。

垫层选用不易风化、级配良好的砂砾石或碎石，其最大粒径不应大于50mm，细粒含量不应大于10%，且不含草根、垃圾等杂物。垫层压实质量应符合路基相应部位的要求。

CFG 桩施工采用自动成桩定位系统（北斗系统）成桩，系统可以监测钻孔位置，利用倾角传感器监测桩身垂直度，编码传感器判断深度，流量传感器监测混凝土注入量，再通过控制终端对以上数据进行采集、处理和展示；并且可以将数据实时上传至铁路工程管理平台，实现CFG 桩施工的远程管理。

2 施工准备

2.1 原地貌调查，施工前现场地质核查。

1）施工前组织管理人员、技术人员、机械操作人员共同踏勘现场，核查现场地质、地貌，布置现场施工用水、用电接引路径，进行场地规划。

2）根据设计文件对路基范围内的管线进行调查核实和迁改，对没有迁改而施工中又可能对其造成影响的管线，须注意加强施工防护及施工组织，采用切实可行的施工工艺，确保管线的安全。

2.2场平布置，排水布置。

1）疏干排除地表积水，挖除0.3m厚的表土，用挖机清除场地内障碍物，保证地面的平整度相对高差不大于 5cm，使其标高比桩顶高不少于50cm。

2）对段内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复查。若地表水、地下水复查结果与设计相符时，按工点设计图要求施工。若地表水、地下水复查结果与设计不相符时，应及时通知有关单位处理。不得使用有侵蚀性水作为施工用水。

3）结合现场地形、地貌布置临时排水体系，防止施工期间雨水侵泡路基。

2.3桩位布置，计算施工桩长。

1）根据设计图纸给定的加固范围及设计桩间距桩位布置。

2）根据设计图纸标准横断面标注的地质分界线计算本断面每根桩施工桩长，在两个标准横断面之间采用内差法计算其余桩施工桩长。

3 工艺性实验

3.1试验单元的选择和确定

根据《高速铁路路基工程施工质量验收标准》TB10751-2018，工艺性试验不少于3个加固单元，每个加固单元至少9根（3排3列，每排每列3根），共计27根。

3.2工艺性参数拟定

1）钻进速度：1m～1.2m/min。

2）终孔标准：以桩长为主控项目，一般电流值 130A 左右，终孔电流值为 165～175A 之间作为校核。

3）混凝土坍落度：180±20mm。

4）提管速度：2.1m～2.5m/min，根据泵送管道长度及混凝土和易性等适当调整。

3.3工艺性试验总结，参数的确定

1）混合料配合比：水泥210：粉煤灰 90：细骨料 854：粗骨料 1086：水 150：减水剂 3.0

2）混合料投入量：试桩单元1、2、3平均每延米投料量分别为0.20（m/m³）、0.21、0.22。

3）钻机速度：试桩单元1钻进速度2.0～3.2（m/min），平均钻进速度2.6（m/min）；试桩单元2钻进速度1.5～3.5（m/min），平均钻进速度2.1（m/min）；试桩单元2钻进速度2.5～2.7（m/min），平均钻进速度2.6（m/min）。

4）拔管速度：试桩单元1拔管速度2.3～3.9（m/min）；平均拔管速度3.2（m/min）；试桩单元2拔管速度2.1～4.0（m/min）；平均拔管速度3.0（m/min）；试桩单元3拔管速度2.0～4.0（m/min）；平均拔管速度2.6（m/min）.

5）电流值

6）试桩结论

使用CFG-23米型液压步履式长螺旋机，采用桩长、电流双控指标，满足桩顶以下有效长度大于设计值，终孔电流大于160A。平均钻进速度宜1.5～3.5m/min，终孔电流大于160A，达到终孔电流后继续钻进0.5m，保证入岩0.5m以上，拔管宜控制在平均速度2.0m/min～4.0m/min。当泵送设备更换，功率变化时，拔管速度需重新确定。避免泵送能力不足影响成桩质量。

4 成桩电流值分析

本工程实际成桩596根，试桩确定终孔电流为大于160A，实际终孔电流在145A-350A之间，偏差值较大，其中23根终孔电流小于160A，但桩长达到设计桩长，桩底钻渣取样反应已入岩，经设计复核满足设计要求；457根终孔电流值在160A-200A之间，符合试桩终孔电流值经验，116根终孔电流值在200A-350A之间，远大于试桩终孔电流值的经验，经过对孔内钻渣分析及施工过程中设备操作分析，总结有如下原因可能影响电流值：

1）上覆软土：当上覆软土为硬粘土时，软土层在未受地下水侵泡时，承载可达到140Kpa，且对钻杆的摩阻力极大，造成电流值在未入岩时达到300A，终孔时电流值小于软土钻进期间，大约为200A，基本符合试桩经验值。

2）下卧岩层：本工程地勘揭示的下卧层为强风化泥岩，局部夹薄层砂岩，实际施工期间发现部分区域下卧砂岩层较厚，且风化程度较弱，造成终孔电流值远大于试桩经验值，最大可达到350A。

3）钻杆压力：通过观察成桩电流值波形图，发现部分桩基在未入岩时会出现瞬时高电流，在与机械操作手交流后总结，操作手为增加钻进速度，增大钻杆压力会造成高电流，瞬时电流可达400A。

4）无法钻进：由于长螺旋钻机钻杆较长，且钻头部分无动力装置，当下卧岩层硬度超过钻机最大钻进能力时，会出现钻头无法钻进的情况，此时电流值会存在异常波动，可能出现瞬时高电流及瞬时低电流，且终孔电流显示值可能远小于相应岩层的正常值。

5结束语

由于高速铁路对基地沉降的要求极为严格，CFG桩基本按照桥桩进行质量管控，而设计地勘的精度并不能满足此标准，设计桩长需采用内插法计算取得，本身准确性不高，而施工桩长由设计桩长及施工电流控制，时长导致施工桩长与设计桩长不符现象。其次在桩间土挖除及回填期间，由于机械扰动，极易导致CFG桩的浅层断桩，造成CFG桩工程质量出现问题，这就要求工程技术人员要全面了解项目所在地的软土地质与工程特性，以便制定科学、合理的施工技术方案。