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摘要：随着我国经济水平的不断提高，现代化进程加快，高速铁路的建设也在快速发展。在铁路的施工过程中，工作人员会遇到大量的软土路基，它承载力小、沉降量大、固结完成时间长并且受多种不稳定因素的影响，给施工过程带来了不小的难题。如何处理好软土路基在高速铁路的建设成为铁路工作者面临的重要研究课题。CFG桩作为铁路软土路基加固的重要措施，承载力高、施工简单、成本的，近些年来在铁路工程中的应用越来越广泛。
关键词：铁路工程；软土地基；加固CFG桩；施工
1、概述
新建兰渝铁路工程设计时速200km/h，我部施工兰渝线广元站雨棚、天桥地道工程，本工程施工里程范围D2K579+690.181～D2K580+130.181地基基础设计等级丙级，雨棚柱及天桥柱基础采用CFG桩复合地基，进行地基加固处理。基础底面应进入（1-1）土层至少100mm，CFG桩的桩长待定，当持力层为（7-3）层时为粉质黏土，桩端持力层应不少于3米，当持力层为（7-8）层时为粗圆砾土，桩端持力层应不少于1米。按照基础结构图CFG桩桩顶标高-4.7米或-6.2米，桩长平均在11米左右，按照设计孔桩布置图，CFG桩数量1267根。
2、CFG桩的工作原理
首先，CFG桩是又称水泥粉煤灰碎石桩。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。
其次，CFG桩中的细骨料粉煤灰可增加桩体的黏结强度，增强负荷地基的置换作用。CFG桩的置换作桩一般按C10～C20混凝土强度等级设计，其桩身压缩性能明显比周围土体要小，并且桩体和桩间土的材料性质也比原天然土层的更加优良，极大地提高了符合地基的承载能力。
最后，CFG桩有强大的挤密作用。CFG桩属于高黏结强度桩。其复合地基的挤密作用在一般软弱土层中表现远不如散体桩和一般黏结强度桩。但在挤密效果良好的土层中成桩，可以增强桩间土的挤密效果。
3、CFG桩的应用设计
3.1 CFG桩施工材料的应用设计
施工材料的优良是提高工程质量的重要保证。CFG桩复合地基是由桩身、桩间土和褥垫层共同组成。因此，CFG桩的应用设计要确定这三者的材料，并主要确定桩长、桩径、桩间距、桩体强度处理范围等。
3.2 CFG桩施工现场的应用设计
在施工前，施工人员要对施工现场的相关数据进行勘察测量。勘察地质、土壤环境、地下结构等等，保证铺垫层的合理性。在测量完成以后，工作人员应该及时将相关数据移交给施工部门，供其审核设计，完成CFG桩施工图，进而开始施工。
4、CFG桩在铁路软土路基加固中的施工工艺
4.1在施工前，首先要做好准备工作。清理好施工地面，保证地面的平整性和施工过程中的安全。确保机械设备，比如搅拌机、打桩机的完整无缺损。并且要确定好桩长、桩径、桩间距、桩体强度处理范围、沉管入土深度、机架高度等。还要用进尺在打桩机的表面进行标注。
4.2施工设备准备好后，施工人员要在桩位所在地对混凝土的桩尖进行预埋，采用桩尖将底口对桩尖凸头卡住。调整打桩机的位置，使其保持与地面的垂直状态。
4.3在沉管的过程中，施工人员启动振动器，使沉管在震动的状态下向设计标高位置下沉，随后停机。在此期间，工作人员要依据施工中的素混凝土对CFG桩的安装情况进行判断。及时调整CFG桩基础的位置，避免出现倾斜现象。同时，工作人员还要做好电流变化的记录，电流的增加说明沉管遇到了持力层，并且明确土层的改变情况。
4.4沉管工作完成后便要进行投料。混凝土的质量是保证工程完成的基础，水灰比对凝土质量具有直接影响。
4.5以上工作完成后便要进行拔管操作。施工人员拔管的过程应该控制好拔管的速度，坚持先慢后快的原则，采取边振边拔的方式，保证混凝土的浆液能够彻底灌满。在拔管过程中，工作人员应该严格施工，避免反插现象出现，然后对桩顶进行连续拔管。
4.6移机。当一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。由于该种施工方法旋转排出的淤泥质土较多，经常将临近的桩位覆蓋，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。
4.7弃土清运。在施工中及时清运打桩弃土是保证正常施工的一个重要环节，既减少了施工中找桩位和设备就位的时间，提高工作效率，而且在场地内废弃的混合料强度较低时清运，亦可减轻清运难度。施工中弃土的清运采用人工配合机械进行。为了避免损坏桩头，要求将混合料的停灰面控制在地面以下50cm。
4.8褥垫层施工褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石，碎石的粒径为8mm～20mm，但不宜选用卵石，卵石的咬合力弱，施工扰动容易使褥垫层厚度不均匀褥垫层虚铺完成后采用静力压实至设计厚度。施工现场多采用平板振捣器，对较干的砂石料虚铺后适当洒水再行碾压或夯实。
5、CFG桩在施工过程中遇到的问题以及应对策略
首先，在施工过程中常有堵管现象的发生，主要因为混凝土坍落度偏小或者石子粒径偏大。并且混凝土等待时间过长或混凝土配合比不当使混凝土发生离析也可导致堵管现象的发生。为了解决这一问题，施工人员要合理调整施工混凝土配和比坍落度，对施工材料进行严格把关，控制石子粒径的大小。
其次，CFG桩在铁路软土路基加固中经常出现断桩现象。主要因为钻头钻进过程中遇到粒径稍大的石子，堵塞阀门。施工人员要提前了解土层地质情况，相应调整钻头阀门类型。另外，钻头封闭不严使有水或泥土进入钻杆造成钻头堵塞也能导致断桩。
再次，CFG桩会出现成桩体缩径，这一问题产生的原因是施工人员进行拔管操作时拔管提升速度过快或不匀速。为了解决这一问题，施工人员可以通过试桩深入了解地质情况，制定合理的施工方案。严格控制拔管速率，并且避免反插现象来保护桩体。
最后，桩顶标高过高导致造成混凝土桩头剔凿困难和混凝土材料浪费，主要原因是施工人员没有认真控制和考虑混凝土桩体体积。在钻孔过程中钻出了多余的土，改变了原场地标高，给确定桩体标高带来了一定的困难。
6、结语
综上所述，CFG桩在铁路软土路基加固中起着重要作用。它的设计理念完善，施工工艺先进，能充分提高软土路基的承载能力，有利于我国铁路建设的发展。但是现阶段，CFG桩在施工工艺上还存在许多问题，需要相关单位和施工人员做更进一步的研究和探讨，提高CFG桩的施工质量和施工效率。
参考文献：
[1]王剑，刘仲武，邱冠汉.CFG桩在铁路软土路基加固中的应用[J].现代城市轨道交通，2017，（6）：49.
作者简介：
赵斯迪（1981-），男，辽宁省铁岭市人，本科，工程师职称，主要从事于铁路、房屋建筑等施工方面工作。
关键词：铁路工程；软土地基；加固CFG桩；施工
1、概述
新建兰渝铁路工程设计时速200km/h，我部施工兰渝线广元站雨棚、天桥地道工程，本工程施工里程范围D2K579+690.181～D2K580+130.181地基基础设计等级丙级，雨棚柱及天桥柱基础采用CFG桩复合地基，进行地基加固处理。基础底面应进入（1-1）土层至少100mm，CFG桩的桩长待定，当持力层为（7-3）层时为粉质黏土，桩端持力层应不少于3米，当持力层为（7-8）层时为粗圆砾土，桩端持力层应不少于1米。按照基础结构图CFG桩桩顶标高-4.7米或-6.2米，桩长平均在11米左右，按照设计孔桩布置图，CFG桩数量1267根。
2、CFG桩的工作原理
首先，CFG桩是又称水泥粉煤灰碎石桩。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。
其次，CFG桩中的细骨料粉煤灰可增加桩体的黏结强度，增强负荷地基的置换作用。CFG桩的置换作桩一般按C10～C20混凝土强度等级设计，其桩身压缩性能明显比周围土体要小，并且桩体和桩间土的材料性质也比原天然土层的更加优良，极大地提高了符合地基的承载能力。
最后，CFG桩有强大的挤密作用。CFG桩属于高黏结强度桩。其复合地基的挤密作用在一般软弱土层中表现远不如散体桩和一般黏结强度桩。但在挤密效果良好的土层中成桩，可以增强桩间土的挤密效果。
3、CFG桩的应用设计
3.1 CFG桩施工材料的应用设计
施工材料的优良是提高工程质量的重要保证。CFG桩复合地基是由桩身、桩间土和褥垫层共同组成。因此，CFG桩的应用设计要确定这三者的材料，并主要确定桩长、桩径、桩间距、桩体强度处理范围等。
3.2 CFG桩施工现场的应用设计
在施工前，施工人员要对施工现场的相关数据进行勘察测量。勘察地质、土壤环境、地下结构等等，保证铺垫层的合理性。在测量完成以后，工作人员应该及时将相关数据移交给施工部门，供其审核设计，完成CFG桩施工图，进而开始施工。
4、CFG桩在铁路软土路基加固中的施工工艺
4.1在施工前，首先要做好准备工作。清理好施工地面，保证地面的平整性和施工过程中的安全。确保机械设备，比如搅拌机、打桩机的完整无缺损。并且要确定好桩长、桩径、桩间距、桩体强度处理范围、沉管入土深度、机架高度等。还要用进尺在打桩机的表面进行标注。
4.2施工设备准备好后，施工人员要在桩位所在地对混凝土的桩尖进行预埋，采用桩尖将底口对桩尖凸头卡住。调整打桩机的位置，使其保持与地面的垂直状态。
4.3在沉管的过程中，施工人员启动振动器，使沉管在震动的状态下向设计标高位置下沉，随后停机。在此期间，工作人员要依据施工中的素混凝土对CFG桩的安装情况进行判断。及时调整CFG桩基础的位置，避免出现倾斜现象。同时，工作人员还要做好电流变化的记录，电流的增加说明沉管遇到了持力层，并且明确土层的改变情况。
4.4沉管工作完成后便要进行投料。混凝土的质量是保证工程完成的基础，水灰比对凝土质量具有直接影响。
4.5以上工作完成后便要进行拔管操作。施工人员拔管的过程应该控制好拔管的速度，坚持先慢后快的原则，采取边振边拔的方式，保证混凝土的浆液能够彻底灌满。在拔管过程中，工作人员应该严格施工，避免反插现象出现，然后对桩顶进行连续拔管。
4.6移机。当一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。由于该种施工方法旋转排出的淤泥质土较多，经常将临近的桩位覆蓋，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。
4.7弃土清运。在施工中及时清运打桩弃土是保证正常施工的一个重要环节，既减少了施工中找桩位和设备就位的时间，提高工作效率，而且在场地内废弃的混合料强度较低时清运，亦可减轻清运难度。施工中弃土的清运采用人工配合机械进行。为了避免损坏桩头，要求将混合料的停灰面控制在地面以下50cm。
4.8褥垫层施工褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石，碎石的粒径为8mm～20mm，但不宜选用卵石，卵石的咬合力弱，施工扰动容易使褥垫层厚度不均匀褥垫层虚铺完成后采用静力压实至设计厚度。施工现场多采用平板振捣器，对较干的砂石料虚铺后适当洒水再行碾压或夯实。
5、CFG桩在施工过程中遇到的问题以及应对策略
首先，在施工过程中常有堵管现象的发生，主要因为混凝土坍落度偏小或者石子粒径偏大。并且混凝土等待时间过长或混凝土配合比不当使混凝土发生离析也可导致堵管现象的发生。为了解决这一问题，施工人员要合理调整施工混凝土配和比坍落度，对施工材料进行严格把关，控制石子粒径的大小。
其次，CFG桩在铁路软土路基加固中经常出现断桩现象。主要因为钻头钻进过程中遇到粒径稍大的石子，堵塞阀门。施工人员要提前了解土层地质情况，相应调整钻头阀门类型。另外，钻头封闭不严使有水或泥土进入钻杆造成钻头堵塞也能导致断桩。
再次，CFG桩会出现成桩体缩径，这一问题产生的原因是施工人员进行拔管操作时拔管提升速度过快或不匀速。为了解决这一问题，施工人员可以通过试桩深入了解地质情况，制定合理的施工方案。严格控制拔管速率，并且避免反插现象来保护桩体。
最后，桩顶标高过高导致造成混凝土桩头剔凿困难和混凝土材料浪费，主要原因是施工人员没有认真控制和考虑混凝土桩体体积。在钻孔过程中钻出了多余的土，改变了原场地标高，给确定桩体标高带来了一定的困难。
6、结语
综上所述，CFG桩在铁路软土路基加固中起着重要作用。它的设计理念完善，施工工艺先进，能充分提高软土路基的承载能力，有利于我国铁路建设的发展。但是现阶段，CFG桩在施工工艺上还存在许多问题，需要相关单位和施工人员做更进一步的研究和探讨，提高CFG桩的施工质量和施工效率。
参考文献：
[1]王剑，刘仲武，邱冠汉.CFG桩在铁路软土路基加固中的应用[J].现代城市轨道交通，2017，（6）：49.
作者简介：
赵斯迪（1981-），男，辽宁省铁岭市人，本科，工程师职称，主要从事于铁路、房屋建筑等施工方面工作。