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摘要：在京沪高铁900T箱梁预制梁场中，制、存梁台座地基处理的质量直接影响到箱梁的预制质量和存移梁的质量安全，是制梁场建设的核心之一。CFG桩作为一种新型的软基处理形式，在预制梁场地基处理中得到了成功应用，具有造价低、施工快、沉降稳定性好的优点。
关键词：CFG桩；京沪高铁；制梁场；地基处理
1．梁场简介及地质条件
1.1京沪高铁某制梁场位于江苏常州市新北区，承担610片900吨铁路双线无碴轨道简支箱梁的预制、架设任务；其中32m梁591片，24米粱19片。制梁场共设10个制梁台座，70个存梁台座，配备4套移梁小车横向移梁，两台450T提梁机跨墩提梁上桥，一台900T运梁车和一台900T架桥机架梁。
1.2．梁场地质条件
制梁场位置属于长江中下游的冲湖积平原，经地质勘探揭示深度在50米范围内自上而下分为六个层次：
①素填土：约0.8米厚，松散、均匀性差
②粉质粘土夹粉土：约10米厚，粉质粘土软塑-流塑状，粉土稍密-中密状，属中偏高压缩性土，工程地质条件较差；侧阻力特征值15KPa。
③粉质粘土：约6米厚，可塑-硬塑状，属中等压缩性土，工程地质条件较好；侧阻力特征值34KPa。
④粉质粘土局部夹粉沙：约6.5米厚，可塑状，属中等压缩性土，工程地质条件一般；侧阻力特征值26~27KPa。
⑤粉质粘土夹粉土：约7.5米厚，软塑或中密状，属中等压缩性土，工程地质条件一般；侧阻力特征值20KPa。
⑥粉质粘土夹粉沙：可塑状，属中等压缩性土，工程地质条件一般；侧阻力特征值31~36KPa。
可见场地位于平原地区的深厚土质地层上，重点需解决承载力和沉降问题。
2．CFG桩复合地基施工简介
2.1 CFG桩简介
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，一般有三种成桩施工方法：振动沉管灌注成桩(适用于粉土、粘性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土)和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩(适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。CFG桩复合地基可通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比调整复合地基承载力的提高幅度，具有很大的可调性。它沉降变形小、施工速度快、造价低、承载力提高幅度大。此工程采用长螺旋钻成孔管内泵压混合料灌注成桩的方法。
2.2长螺旋钻成孔管内泵送混合料施工CFG桩施工工艺简介
（1）钻机就位：钻机就位后使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。
（2）钻进成孔：钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触地时，启动马达钻进，先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。
（3）混合料搅拌：混合料采用集中拌和，塌落度可控制在180mm～200mm。
（4）灌注及拔管：钻孔至设计标高后，停止钻进，提拔钻杆20~30cm后开始泵送混合料灌注，每根桩的投料量应不小于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，并保证连续拔管，速度控制在2~3米/分钟；施工桩顶高程宜高出设计高程30～50cm。在灌注混合料时，对于混合料的灌入量控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量。
（5）移机：灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护，桩机移至下一根桩位施工；钻机宜向后退移，以防止扰动刚灌注砼的新桩。
3．制梁场地基处理的设计
3.1梁场布置
梁场占地216亩，采取集中工厂化制梁，横列式布置，横向轮轨式移梁台车移梁，2台450T提梁机跨墩提梁上桥。规划为混凝土生产区、钢筋加工区、箱梁预制区、箱梁存放区、提梁区、生活办公区和试验检测中心。如下图:自线路往北依次布置为提梁区、存梁区、制梁区、8m宽主干道、辅助设施区、6m宽次干道、料仓及办公生活区。
根据工期要求和任务数量，按5天/孔的生产周期配置制梁台座数量，存梁台座数量按照制梁台座的7倍数量考虑，梁场设置10个制梁台位，其中1-9号台座为32m箱梁台位，10号台座为32m、24m箱梁混合台位，每个制梁台位对应设存梁台座7个，共设存梁台座70个。梁场地基加固（制梁、存梁台座、提梁机轨道基础等）采用CFG桩复合地基。另设一个单独的静载试验台座，采用钻孔桩基础。
辅助设施区中部设置混凝土搅拌站，搅拌站东西两侧设置8m宽南北方向道路，搅拌站往东依次设置钢绞线下料场、钢筋加工棚、钢筋原材料堆放区，往西依次设置污水处理池、锅炉房、机修房、材料库、钢绞线下料场、钢筋加工棚、钢筋原材料堆放区。次干道以北自东向西依次布置办公生活区（含试验室）、料仓、发电机房、机械停放区、协作队伍生活区。
从实际生产情况看，10个制梁台座加横移梁方式的配置，合理的生产能力为50片/月，高峰期可达到55片/月以上。
3.2地基处理
由于采用有轨移梁小车横向移梁，2台450T提梁机跨墩提梁上桥的方式，制梁场地基处理范围主要分为制梁台座、存梁台座、移梁滑道、提梁轨道四大部分，其中提梁机轨道基础采用厚0.85m的钢筋混凝土板，其余基础板厚0.6m；地基处理均采取CFG桩加固处理，形成复合地基；桩径400mm，桩体采用C15砼，桩间距及桩长根据不同荷载载作用和不同地质条件分别计算，复合地基和基础板之间夯填20cm厚级配碎石褥垫层。
各不同部位设计情况如下：
①制梁台座端部基础和相应段的移梁滑道基础采用整体设计，此部分承受梁体张拉后端部的受力和移梁时移梁小车传下来的力。设置宽3.0m，厚0.6m的钢筋混凝土基础；每端设置了24根间距1.2m的CFG桩，桩长18.5~20m；台座中部采取灰土换填处理；由于台座中部基础处理和端部的基础处理方法不同，设计计算时应充分考虑它们的不均匀沉降性，特别是端部要承受移梁时的反复荷载，沉降变形较大。
②存梁台座和相应部位的移梁滑道整体设计，采用宽3.0m，厚0.6m的钢筋混凝土基础；每端设置了18根间距1.2m的CFG桩，桩长14.5~20m。
③单独移梁滑道段采用宽1.8m，厚0.6m的钢筋混凝土基础，设置两列横向间距1.2m，纵向间距1.58m的CFG桩，桩长14.5~20m。
④提梁机轨道采用宽3.4m，厚0.865m的钢筋混凝土基础，每39m长设置一道伸缩缝；每段伸缩缝两端基础应加强布置，各设置了横向间距1.3m，纵向间距1.2米的6根CFG桩；其余中部位置则设置两列纵、横向间距均为1.7m的CFG桩，桩长14.5m。
4．地基处理检验
4.1单桩复合地基承载力测试：共对2根试验桩和1根工程桩进行了静载试验。实验方法采用堆载法，试验承压板采用1200mm×1200mm的方形板，置换率为0.087。试桩的设计单桩承载力特征值505kN，设计承载力极限值1010kN，复合地基承载力特征值440Kpa。试验结果如下：
试验桩在440Kpa时沉降量分别为1.33mm、1.45 mm；在880Kpa时沉降量分别为14.83mm、24.16 mm，小于承压板宽的6%，卸载回弹量分别为1.95mm、3.87mm，回弹率小于16%；从试验曲线上看均未出现第二拐点，其强度和变形均满足复合地基承载力440Kpa的设计要求。
在梁场地质最不利位置选取了1根工程桩，试验时在440Kpa时沉降量为4.10mm，小于承压板宽的0.8%，卸载回弹量分别为0.43mm，回弹率小于10.5%；从试验曲线上看均未出现第二拐点，其强度和变形均满足复合地基承载力440Kpa的设计要求。
对20%的桩进行了低应变检测，全部为I、II类桩，其中I类桩为73%。
4.2 为了检验地基承载力和收集台座加载沉降资料，在开始预制箱梁之前对2个制梁台座进行了堆载预压，加载重量=（梁重+模板重+设备人员重）*1.2=1027吨，分0.5、0.8、1.0、1.2四级进行加载，前三级静置时间12小时，1.2级的静置时间48小时。试验结果台座各部位沉降量在8~10mm之间，最大不均匀沉降量2mm，台座的整体沉降平均9mm，可以满足制梁要求。
4.3 每个存梁台座均对四个支墩进行了沉降观测，累积沉降量在20mm~30mm之间，其中首次存梁沉降量达到15mm~25mm。可见首次存梁时沉降量比较大，存量过程中加强观测，及时调整支座标高，确保四个支点的不平整量不大于2mm；后期沉降稳定后可逐步加大观测间隔时间，直至沉降稳定。
4.4移梁滑道沉降情况和存梁台座类似，在3次左右移梁之后沉降基本稳定，累积最大沉降量在10mm~25mm之间。
4.5提梁轨道基础沉降较小，在5次左右的重载之后沉降基本稳定，累积最大沉降量8mm~15mm之间。
5．施工建议
5.1梁场采用横列式布置，横向轮轨式移梁台车移梁，提梁机跨墩提梁上桥的方式具有投资省，制梁基本不受移梁设备故障影响，生产稳定的优点，条件具备时建议优先采用。
5.2 CFG桩施工过程中必须加强质量控制，开始施工前应进行工艺性试桩，成桩后进行严格检测，有缺陷的桩采取补桩处理。
5.3由于采用CFG桩复合地基，首次加载时基础会有一定的整体沉降量，建议制梁台座开始制梁前应进行堆载预压，消除整体的塑性沉降变形。
5.4台座在使用初期必须加强测量监控，如有沉降过大应及时处理。
5.5存梁台座由于采用四个支墩存梁，沉降会对基础混凝土板产生较大的负弯矩，因此要对基础板的顶层钢筋应加强布置，设计计算时应充分考虑开裂系数或采取允许开裂的设计方法。
5.6桩间土必须夯实，桩顶褥垫层必须压实，施工过程中严禁泡水。
5.7在进行CFG桩设计时必须考虑地质情况、设计承载力、允许沉降量等要求综合确定桩径、桩长、终孔标准、混凝土标号等指标，并合理设置褥垫层的厚度及压实指标。
6． 结束语
本文介绍了某梁场的总体布置，阐述CFG桩复合地基的施工方法以及在制梁场地基处理中的实际应用，并总结出了检验、试验结果，提出了关键的施工要点，对同类客专、高铁的预制梁场布置和地基处理具有很好的借鉴和参考作用。同时认为经过工程实践检验，此种具有投资小，施工速度快，后期稳定性较好等优点的地基处理方式，完全能达到预期的地基处理效果，满足高铁预制梁的要求，可以推广应用。
