维普资讯 http://www.cqvip.com 第２５卷第５期 ２００７年１０月 中国民航大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＩＶＩＬ ＡＶＩＡＴＩＯＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ Ｖ０ｌ－２５ Ｎｏ．５ Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００７ ＣＦＧ桩处理高速铁路软基的施工及质量控制 龚晓玲 （中国民航大学交通工程学院，天津３￣３００） 摘 要：分析了ＣＦＧ桩的特点和应用范围，研究了某２００ ｋｍ／ｈ铁路电化提速改造工程软土路基ＣＦＧ桩的施工工艺和质 量控制措施。测试分析表明，地基承载力特征值均在２００ ｋＰａ以上，桩身完好率在９５％以上。本结论对ＣＦＧ桩在 高速铁路软基处理中的施工及质量控制有参考及借鉴意义。 关键词：ＣＦＧ桩；高速铁路；软基处理 中图分类号：ＴＵ４４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－５０００（２００７）０５－０００９－０２ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ Ｓｏｆｔ Ｇｒｏｕｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｙ ＣＦＧ Ｐｉｌｅ ａｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｈｉｇｈ－Ｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ ＧＯＮＧ Ｘｉａｏ－ｌｉｎｇ （Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，ＣＡ ， 耐ｉｎ ３００３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＦＧ ｐｉｌｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｑｕａｉｌ－ ｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ＣＦＧ ｐｉｌｅ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ａ ｇｒｏｕｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｎｇｉ－ ｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ２００ ｋｍ／ｈ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｅｌｅｃｔｉｒｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃ－ ｔｅｒｉｓｔｉｃ ｌｏａｄ ｖａｌｕｅ ｉｓ ａｂｏｖｅ ２００ ｋＰａ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ＣＦＧ ｐｉｌｅ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ９５％．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ｖａｌｕａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｇｒｏｕｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｂｙ ＣＦＧ ｐｉｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｍｉｌｗａｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＦＧ ｐｉｌｅ；ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ；ｓｏｆｔ ｇｒｏｕｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ＣＦＧ桩（ｃｅｍｅｎｔ ｆｌｙ－ａｓｈ ｇｒａｖｅｌ ｐｉｌｅ）即水泥粉煤灰 速铁路软土路基的处理中施工工艺、质量控制方法及 碎石桩，是在素混凝土桩基工艺上发展起来的，主要由 加固效果，对类似工程具有重要的参考价值。碎石、石屑、粉煤灰并掺适量水泥和水拌和而成的具有 一定黏结强度的桩。ＣＦＧ桩和桩间土一起，通过碎石和 １ ＣＦＧ桩复合地基的加固机理 ＣＦＧ桩复合地基是由ＣＦＧ桩、桩间土和褥垫层共 土工格栅垫层形成ＣＦＧ复合地基，从而提高承载力、 减少沉降。ＣＦＧ桩复合地基是由中国建筑科学研究院 地基所开发的一种新型地基处理方法，与一般碎石桩相 同组成。褥垫层将上部基础传来的基底压力通过适当 比，具有成桩质量高，地基承载力提高幅度大，变形小， 变形以一定比例分配给桩和桩间土，使二者共同受力。 经济合理等特点，综合了碎石桩与桩基础的优点，后期 强度较好【 －２１。 ＣＦＧ桩复合地基的加固作用主要体现在４个方面： １）桩体置换作用 ＣＦＧ桩适用于黏性土、淤泥、淤泥质土、粉土、砂性 在ＣＦＧ桩复合地基中，水泥经水解和水化反应以 土等以提高地基承载力和减小地基变形为主要目的的 及与粉煤灰的凝硬反应后，生成稳定的结晶化合物，这 地基处理。长期以来，在多层工业厂房及多层、高层民 些化合物填充了碎石和石屑的孔隙，将这些骨料粘结 用建筑等上部荷载较大的建筑物的基础处理中应用较 在一起，因而提高了桩体的抗剪强度和变形模量。 多，在铁路液化路基的处理中有少量应用 ，在高速铁 ２）挤密效应 路软土路基的处理中尚没见应用的报道。 采用振冲沉管法施工，使桩间土得到一定程度的 本文结合某一具体工程，系统介绍了ＣＦＧ桩在高 挤密。对松散的单粒结构（松散砂、松散土体），在振冲 收稿日期：２００７—０６—１８；修回日期：２００７—０８—１２ 作者简介：龚晓玲（１９６６一），女，河北藁城人，讲师，学士，研究方向为土木工程 维普资讯 http://www.cqvip.com １０ 中国民航大学学报 ２００７年ｌ０月 荷载作用下，可使单粒、松散结构变成密实的稳定结 构，土体物理力学性质得到改善，提高单桩承载力，同 时也提高了复合地基的承载力。 ３）褥垫层的调整均化作用 ＣＦＧ桩采用最大粒径不大于３ ｃｍ的级配砂石、碎 石、或粗砂、中砂，形成厚度为１０～３０ ｃｍ的褥垫层，使 桩体承担的荷载相对减少，桩间土的承载力得以充分 发挥，基底的接触压力也得到了均化和调整，从而保证 ＣＦＧ桩平面布置示意图 １．５ ｒｆｌ 了桩土共同工作。 ４）排水效应 ＣＦＧ桩由于在普通混凝土拌合料中掺人粉煤灰， 因此具有很强的渗透性，桩体相对于土体构成了渗透 性很好的竖向排水、减压通道。可以有效地消散振冲产 生的超孔隙水压力的增高，加速土体的排水和固结。 ２工程概况 本软基处理工程为某铁路电化提速改造工程的一 部分，处理长度长２００ｍ、宽４４．８～５９．５ ｍ。地势平缓，地 表全为水田，路堤中心最大填高ｌ１．９７ ｍ。表层有５ ｍ 左右硬壳，软土厚０～１０ ｍ，最大埋深１４．７ ｍ，软土主要 为淤泥质土：呈软塑状，局部为流塑状。底层为中砂层。 下伏基岩为砾岩。 淤泥质软土主要物性指标： 容重ｙ＝１９ ｋＮ／ｍ 不排水抗剪强度Ｃｕ＝２．５ ｋＰａ 不排水内摩擦角 ＝３。 固结不排水抗剪强度ｃ ＝１０ ｋＰａ 固结不排水内摩擦角 ｕ＝＝８。。 虽然ＣＦＧ桩的加固机理较为复杂，但在工程实践 中，一般根据面积置换的原理对其相关计算进行简化【ｌ１。 在进行ＣＦＧ桩的平面布置时，要通过计算确定复合地 基的面积置换率、ＣＦＧ桩的等效面积、理论布桩总数等 几个参数。 好的ＣＦＧ桩平面布置方案不仅可充分发挥桩及 桩问土的承载力，使施工方案安全、经济，更能给实际 施工带来方便，提高工效。对于铁路软地基，一般可以 采用同位和错位两种布置形式，其中错位布置，也即三 角形或梅花形布置（如图１所示），由于单桩加固范围 近似于圆形，桩与桩之间的等效面积重叠少，桩的分布 更为均匀，其加固效果更好［５１。 针对以上地质情况及复合地基承载力不小于２００ ｋＰａ的工程要求，设计地基处理方案为ＣＦＧ桩，通过计 图１ ＣＦＧ桩软基处理方粟 Ｆｉｇ．１ Ｓｏｆｔ ｇｒｏｕｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌａｎ ｗｉｔｈ ＣＦＧ ｐｉｌｅ 算确定采用＋５ｏｏ ｍｍ振冲沉管ＣＦＧ桩加固，桩间距 １．５ ｍ，加固宽度为路基坡脚外２ ｍ，加固深度为打穿软 土层，进入砾岩Ｏ．５ ｍ。ＣＦＧ桩顶部铺设二层双向５Ｏ ｋＮ／ｍ土工格栅及０．６ ｍ厚的砂砾石垫层（如图１所 示）。设计总根数为５ ４２４根、总长为９２ ２１３ ｍ。 ３施工工艺及施工参数 ＣＦＧ桩混合料采用水泥、粉煤灰、碎石等材料，施 工前按《建筑地基处理技术规范》同进行室内配合比试 验，每盘料搅拌时间不少于６０ Ｓ。混合料塌落度控制在 ３０～５０ ｍｍ。设计要求室内块体试样２８天龄期无侧限 抗压强度不低于Ｃ１５。 施工工艺流程如图２所示。 早 ｌ．ｌ搅拌嚣Ｈ箍Ｈ盐Ｉ土．ｌ —Ｌ—Ｌ Ｉ混凝土ｌ Ｉ混凝土Ｉ Ｆｉｇ．２ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 根据设计要求及场地的地质条件，经现场成桩试 验，ＣＦＧ桩的施工参数如下： １）根据该地段的地质条件及施工设计图的要求，ＣＦＧ 桩的施工至现地表面，施工桩长约为８．００～１５．００ ｍ。 ２）ＣＦＧ桩的直径为６５ｏｏ ｍｍ。配合比（水泥：水： 石：砂：粉煤灰的重量比）为１：０．７２：４．４６：１．２６：０．６６。 ３）桩机拨管的速度为１．２０～１．５０ ｍ／ｍｉｎ。 ４）桩的垂直度偏差＜１％。 ５）桩身混凝土强度为Ｃ１５，充盈系数大于１。 （下转第１４页） 维普资讯 http://www.cqvip.com １４ 中国民航大学学报 ２００７年１Ｏ月 反应曾经发生，且与其关联的一组维护信息中的一个 或几个现行有效，无论驾驶舱故障反应是否现行有效， 参考文献： 系统将强制驾驶舱反应和这一个或多个维护信息关联。 ６）驾驶舱故障反应和维护信息的存储维护信息 和相关事件在维护信 ￣ｄ，／ＦＤＥ数据库中进行存储，这些 数据（包括历史数据）可以用来显示或者报告。维护信 息的数据包括维护信息代码，ＡＴＡ章节号，故障症状， ［１］Ｂｏｅｉｎｇ．７７７ Ａｉｒｐｌａｎｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ（ＡＩＭＳ）Ｃｅｎｔｒａｌ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＣＭＣＦ）Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｄｏｃ— ｕｍｅｎｔ（ＳＤＤ）［Ｇ］．Ｓｅａｔｔｌｅ：Ｂｏｅｉｎｇ，１９９８． ［２］ＡＮＮ ＰＡＴＹＥＲＳＯＮ—ＨＩＮＥ，ＷＩＬＬＩＡＭ ＨＩＮＤＳＯＮ，ＤＷＩＧＨＴ ＳＡＮＤＥＲ・ ＦＥＲ．Ａ Ｍｏｄｅｌ－ｂａｓｅｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ＵＨ－６０Ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ［ＥＢ／ＯＬ］．［２００７—０３・１４］．ｈｔｔｐ：／／ｉｃ．ａｒｃ．ｎａｓａ．ｇｏｖｌｉｄ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｐｄｆ／２０００－０２０３．ｐｄｆ． 故障组件等信息。诊断规则针对所有维护信息定义了 其可存储的飞行阶段，存储模块将进行飞行阶段的验 证，确定该阶段是否可以进行存储。 ［３］ＹＩＡＮＮＩＳ ＰＡＰＡＤ０Ｐ０ＵＬ０Ｓ．Ｍｏｄｅｌ－ｂａｓｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｕｓｉｎｇ ｓｔａｔｅｃｈａｒｔｓ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｔｒｅｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓａｆｅｔｙ，２００３（２）：３２５－３４１． ［４］张智兴，孙春在，水谷英二．神经模糊和软计算［Ｍ】．西安：西安交通 ４ 结语 本文对维护信息的产生逻辑进行了理论上的解 大学出版社，２０００． ［５］韩力群．人工神经网络理论设计及应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社， ２００２． ［６］宋彤，孙增国，冯 冲．神经网络和模糊系统在故障诊断中的应用 析，在实际工作中，由于机载的诊断规则数据库规则和 定义的不完善，或多或少会遇到与上述结论不完全吻 合的例子，如一些虚假信息没有完全被抑制，ＡＩＭＳ系 统的输入，输出组件故障可能会触发多个故障信息， ［Ｊ］．计算技术与自动化，２００４（２）：３１４７． ［７］唐永哲．基于神经网络的飞机故障诊断 ．航空工程与维修，２００１ （３）：３０－３１． ［８］梁胜利，李学仁，黄胜．基于融合诊断的某型飞机故障诊断应用研 这些还需要飞机制造商对故障处理模块进一步的完善 和改进 究［Ｊ］．航空计算技术，２００３，３３（３）：８６—８８． （责任编辑：李侃） （上接第１０页） ６）混凝土坍落度为６０－８０ ｍｍ。 动电流应大于９０Ａ。 ８）施工机械配置如表１所示。 表ｌ主要施工机械配置表 Ｔａｂ．１ Ｅｑｕｉｐｐｉｎｇ ｏｆ ｍａｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅｓ 通过以上ＣＦＧ桩用于高速铁路软土路基处理的 ＣＦＧ桩在高速铁路的软基加固中可以取得较好的效 果。而且该方法无环境污染，造价低廉，经济适用，工艺 较成熟，施工速度快，桩体质量易于控制。本文结果也 可作为今后类似工程的参考。 参考文献： ［１］闫Ｈ｝Ｊ￣Ｌ，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． ７）振动电流控制在９０～１００ Ａ，抵达基岩（砾岩）振 工程实践表明，通过一定的施工工艺和质量保证措施， 序号 设备名称 规格单位数量 台 台 台 台 套 台 台 ７ ５ ７ ３ １ ７ ６５ 备注 主机功率９Ｏ ｋＷ ＤＺ９０振动沉管桩机 Ｄｚｇｏ 潜浆泵 搅拌机 ３５０ Ｌ 电焊机 ５００Ａ 氧焊 柴油发电机组 １６ｏ ｋＷ斗车 ［２］叶宝观．地基加固新技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２． ［３］李立端．ＣＦＧ桩用于复合式地基的施工实践［Ｊ］．广东公路交通， ２００４（增刊）：２０—２１． ４ 结语 根据《建筑地基处理技术规范》嘲，在ＣＦＧ桩施工 完毕２８天后，对ＣＦＧ桩和ＣＦＧ桩复合地基进行检 测，总共进行２８次静荷载试验测定复合地基承载力， ［４］张燕华．利用ＣＦＧ桩复合地基提高地基承载力若于问题讨论［Ｊ］．机 场建设，２００５（４）：１１－１２． ［５］蒋进，王锦．ＣＦＧ桩平面布置初探［Ｊ］．四川地质学报，２００３，２３ （３）：１６３—１６６． ［６］ＪＧＪ７９２００２，建筑地基处理技术规范［Ｓ］． ［７］张晓元，姚新闯．ＣＦＧ桩的桩身完整性检测［Ｊ１．中外建筑，２００６（２）： ９３—９４． 地基承载力特征值均在２００ ｋＰａ以上；采用低应变测 试法同对桩身质量进行检测共计５６６根，桩身完好率在 ９５％以上，满足设计要求和工程需要。 （责任编辑：杨媛媛）
