张 伟

(中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600)

1 工程概况

郑徐铁路客运专线永城北站是全线路基的试验段，长1 455.31 m，路基填高5 m～8.4 m，地处深厚松软土地区，是制约全线路基施工的重点控制性工程。在长短桩复合地基施工中，改变了传统长短桩施工刚柔搭配的方法，采用了CFG 桩与素混凝土桩两种刚性桩结合的长短桩处理软土地基的施工方法，其中素混凝土桩，桩径0.6 m，桩长31 m～35 m;CFG 桩，桩径0.5 m，桩长25 m;两种桩组合桩间距2.5 m，按正方形间隔布设，桩位布置形式如图1 所示。

图1 长短桩桩位布置图

2 工程特点

1)首次采用CFG 桩与素混凝土桩两种刚性桩结合的长短桩处理软土地基的施工方法，该方法通过长桩达到控制沉降，短桩协调变形，提高了地基承载力，降低了路基沉降，同时可起到减少桩土效应的目的;2)采用长螺旋钻孔管内泵压混合料的方法施工CFG 桩，一次性成桩，施工工艺简单，成桩效率快，节约了施工时间，加快了施工进度，减少了人力成本的损耗，且具有无振动、低噪声、无环境污染等诸多优点;3)采用长螺旋挤压入岩钻机施工的素混凝土桩，机械化程度高，钻杆扭矩大，对地质条件的适应性强，在施工中优化了施工技术，设置移动护筒，防止钻杆变形过大和桩径扩大，节约了混凝土，达到很好的成桩效果，且具有无振动、低噪声、无环境污染等绿色桩型特色。

3 关键施工工艺及操作要点

3.1 长短桩施工工艺流程

长短桩施工工艺流程图见图2。

3.2 关键工序施工工艺及操作要点

3.2.1 长螺旋成孔管内泵压混合料CFG 桩施工操作要点

1)施工准备。地表清理:桩基施工前，先用推土机将地表30 cm～60 cm 种植土、腐殖土清理干净。

场地平整:利用压路机对平整后场地碾压密实，如局部场地平整后低于设计场地标高，应在低洼地段换填素土至场地标高并用压路机分层碾压密实，作业场地作好排水设施，确保施工场地不积水。

图2 长短桩施工工艺流程图

测量放样:测量时，技术人员利用全站仪根据长螺旋成孔管内泵压混合料CFG 桩平面布置图放出每根桩基的施工桩位，并插入绑红布条的木桩进行标识。

长螺旋成孔管内泵压混合料CFG 桩钻机就位。

钻机就位后，利用钻机塔身两个方向的垂直标杆对塔身导杆进行检查，确保CFG 桩垂直度容许偏差不大于1%。在钻机导杆检查合格后，对钻杆位置进行校正，使钻杆垂直对准桩位中心，桩位偏差不大于5 cm。

2)混合料拌制。混合料拌制时，必须严格按照设计配合比计量要求进行搅拌，混凝土坍落度控制在160 mm～200 mm 之间，拌合时间控制在2 min 以内。

3)钻进成孔。a.钻机就位后，开始进行钻孔作业，钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进，钻进时采用先慢后快的方式进行钻孔，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正;b.钻孔时，钻进速度控制在1.5 m/min～2 m/min 之内，当钻头到达设计桩长标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，直至动力头底面达到标记处时，停止钻进。

4)混合料灌注及拔管。a.当CFG 桩成孔到设计标高，报监理工程师检查合格后，开始泵送混合料，严禁先提管后泵料。b.成桩时提拔速度应控制在2 m/min～2.3 m/min 以内，成桩过程宜连续进行，每根桩的投料量不得少于设计灌注量。

5)移机。当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG 桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

3.2.2 长螺旋挤压入岩素混凝土桩施工操作要点

1)施工准备。测量人员根据素混凝土桩平面布置图利用全站仪放出每根桩施工桩位，并插入竹签进行标识。

2)钻机就位。a.钻机就位后，对钻杆进行精确定位，利用塔架上两个方向的垂直标控制垂直度，使钻杆垂直对准桩位中心;b.现场技术人员在每根桩施工前进行桩位对中及垂直度检查，检查合格后方可开钻，并记录好桩位偏差和垂直度。

3)钻进成孔。a.钻机就位后，开始进行钻孔作业，首先应检查钻头阀门是否关闭牢固，检查合格后，开始向下移动钻杆直至钻头接触地面时启动马达开始钻进;b.钻杆钻进时采用先慢后快的方式进行钻孔，在钻进过程中应及时检查孔位偏差并进行校正;c.在钻进成孔过程中，如发现难钻或钻杆摇晃的问题时，应立即放慢进尺速度，防止桩孔位移、偏斜和钻具损坏;d.钻孔钻至设计标高后，报监理工程师进行检查，合格后才方能终孔。

4)混凝土搅拌、运输。a.混凝土搅拌采用大型混凝土拌合站集中拌和，并严格按照设计配合比进行配料，每盘料搅拌时间控制在2 min，混凝土坍落度控制在180 mm～220 mm;b.混凝土运输采用混凝土罐车运输至施工现场。

5)混凝土泵送及拔管。a.钻孔钻至设计标高后，立即停止钻进，并开始泵送混凝土，当混凝土将钻杆芯管充满时开始进行拔管作业;b.拔管作业时，必须保证连续进行，混凝土的泵送量与拔管速度相匹配，混凝土灌注过程中应保持混凝土面始终高于钻头面40 cm～50 cm，拔管速度控制在1.5 m/min～2 m/min;c.在混凝土灌注时，每根桩基的灌注量应不小于混凝土的设计量，为保证桩体施工质量符合设计要求，灌注高度应比设计桩顶高程高40 cm 左右。

6)移机。混凝土达到控制标高后移机进行下一根桩的施工。

3.2.3 开挖、截除桩头

长短桩施工结束后，采用人工配合小型挖掘机进行桩头开挖，采用专用机械切割将超出桩顶标高的桩头截除，并用手锤从四周向中间将截面修平至桩顶设计标高，误差控制在±50 mm 以内。

3.2.4 桩基检测

在桩身质量检测时，主要采用钻孔取芯、低应变等方法进行，在进行单桩或复合地基承载力检测时，主要采用载荷试验的方法进行。

3.2.5 碎石垫层施工

桩基检测合格以后，采用人工配合小型挖掘机填碎石垫层，碎石铺设应该采用倒卸法来进行施工，从一端开始向远端推进，挖掘机行走在已填筑完成的级配碎石上面，严禁挖掘机在基坑内行驶，松铺系数取为1.15。当碎石垫层填筑完成后，人工进行大面补平，然后采用8 t 的压路机静压密实，顶面压实质量应该满足K30≥130 MPa/m，孔隙率n≤31%，压实度k≥0.92，Evd≥35 MPa。垫层材料采用级配良好且不易风化的碎石，最大粒径不宜大于30 mm。

3.2.6 筏板施工操作要点

1)钢筋在加工场集中预制，钢筋接长采用闪光对焊，现场绑扎成型。由于钢筋直径较小，无法承受绑扎时的施工荷载，每隔5 排左右设置加强钢筋，加强钢筋与上下层钢筋焊接成整体，加强钢筋间距按60 cm 布置，上下层钢筋网片绑扎完成后，再绑扎箍筋;2)钢筋绑扎完成，经监理工程师检查合格后关模。模板采用定型模板或组合钢模，模板之间连接牢固，外侧脚手架支撑稳固;3)沉降缝沥青木板用钢筋固定，1 m 左右增设垫块固定在钢筋上;4)混凝土供应应及时，避免混凝土浇筑面出现施工缝。混凝土由拌合站集中供应，混凝土罐车运至施工现场，泵车泵送入模，插入式捣固器振捣密实，水平尺配合刮尺收面，人工抹面平整，进行拉毛处理;5)混凝土初凝后，及时覆盖土工布，进行洒水养护，养护期不少于10 d，养护设专人进行;6)混凝土终凝前，严禁作业人员踩踏和机具行走。

3.3 其他操作要点

1)钻机进场后先用钢尺检查钻机钻杆的尺寸，钻杆尺寸不小于设计桩径，钻机主塔高度大于桩长5 m 左右;2)开钻前放出控制桩位，对钻机人员进行技术交底，钻机人员用60 cm 长的钢筋在桩位做出明显标识，钻机每次对位，钻杆中心基本要和钢筋位置重合;3)开钻前根据桩基设计桩长和桩的虚桩长度，在钻机主塔位置做明显标识，作为控制钻机钻进深度的依据;4)施工前对混凝土配料进行优化，对骨料粒径进行严格控制，确保混凝土施工质量;5)在进行拔管作业时，应随时监控管内混凝土顶面高程的变化，采用适宜的拔管速度，防止管内混凝土随管上浮或空管提拔;6)钻机钻杆内壁应保证光滑，接头处保持平顺，保证芯管内混凝土充盈度，保持管内混凝土有足够的泵压;7)长短桩混凝土龄期达7 d 后，采用小型挖掘机配合人工进行桩间土开挖与清理，桩基周围土体采用人工进行清理，确保桩基清理干净。

4 结语

本文主要介绍了郑徐铁路客运专线永城北站软基处理新型长短桩施工工艺，改变了传统长短桩施工刚柔搭配的方法，采用了CFG 桩与素混凝土桩两种刚性桩结合的长短桩处理软土地基的施工方法，该方法通过长桩达到控制沉降，短桩协调变形，提高了地基承载力，降低了路基沉降，同时可起到减少桩土效应的目的，确保了高速铁路软基处理长短桩安全高效施工，有效节约了人员和机械设备的投入，希望本路基试验段新型长短桩施工的成功经验能为同类深厚松软土地质条件下软基处理施工提供一定的借鉴作用。

［1］曹 明.混合桩型复合地基的位移相互作用系数解法及其应用研究［D］.上海:上海交通大学，2007.

［2］佘清雅.长短桩复合地基可靠性分析方法研究［D］.上海:同济大学，2008.