ＣＦＧ樁在軟土路基中的技術(shù)應用

劉榮輝

摘要:近幾年來,隨著我省高速公路的快速發(fā)展,在公路工程的建設中出現(xiàn)了一種新型軟基處理技術(shù)CFG樁,隨著這種技術(shù)的不斷推廣以及經(jīng)過多個通車項目的驗證,這種新型技術(shù)的處理效果已經(jīng)越來越被廣大的公路建設者所接受認同,得以蓬勃發(fā)展。本文將就CFG樁這一新型技術(shù)進行深入探討,以供同行兄弟借鑒。

關(guān)鍵詞:CFG樁;應用原理;技術(shù)要求;注意事項

1 CFG樁應用原理

CFG樁它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁,和樁間士、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接,無論樁端落在一般土層還是堅硬土層,均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大,在荷載作用下,樁頂應力比樁間士表面應力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應減少了樁間土承擔的荷載。這樣,由于樁的作用使復合地基承載力提高,變形減小,再加上CFG樁不配筋,樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料,大大降低了工程造價。

CFG樁的特點和適用性與一般碎石樁相比,碎石樁系散體粒料樁,樁本身沒有粘結(jié)強度,主要靠周圍土的約束形成樁體強度,并和樁間土組成復合地基共同承擔上部填筑土石重量的垂直荷載。土越軟對樁的約束作用越差,樁體強度也越小,樁傳遞垂直荷載的年齡也就越差。

CFG樁具有一定粘結(jié)強度的樁,在外荷載作用下,樁身不會象碎石樁那樣出現(xiàn)鼓脹破壞,并可全樁長發(fā)揮側(cè)摩阻力作用,樁落在好的土層上具有明顯的端承力,樁承受的荷載通過樁周的摩阻力和樁端阻力傳到深層地基中,其復合地基的承載力可以大幅度提高。剛性樁與散體材料樁不同,剛性樁可以全樁長發(fā)揮樁的側(cè)摩阻力,樁端落在好的土層上也可以較好的發(fā)揮樁端的端阻作用。若將碎石樁加以改進,使其具有剛性樁的某些性狀,則樁的作用大大增強,復合地基承載力會大大增加。這樣在碎石樁中摻加適量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和,制成一種粘結(jié)強度較高的樁(即CFG樁),該樁的剛度遠遠大于碎石樁的剛度,但和剛性樁相比剛度相差較大,該樁只是一種具有高粘結(jié)強度的柔性樁。CFG樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成柔性樁復合地基。

CFG樁適用于處理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質(zhì)土地基;既可用于擠密效果好的土,又可用于擠密效果差的土。當CFG樁用于擠密效果好的土時,承載力的提高既有擠密作用,又有置換作用;當CFG樁用于擠密效果差的土時,承載力的提高只與置換作用有關(guān)。CFG樁和其它復合地基的樁型相比,它的置換作用很突出,這是CFG樁的重要特征。當天然地基土是具有良好擠密效果的砂土、粉土時,成樁過程中的振動可使地基土大大擠密(振密),有時地基承載力可以提高2倍以上;對塑性指數(shù)高的飽和軟粘土,成樁時土的擠密作用微乎其微,幾乎等于0,承載力的提高唯一取決于樁的置換作用。由于樁間土承載力小,土的荷載分擔比小,會嚴重影響加固效果,所以對于強度很低的飽和軟粘土,須慎重對待,現(xiàn)場做試樁試驗,來確定CFG樁的適用性。

2 CFG樁的施工

2.1 配合比設計

CFG樁混合料由水泥、粉煤灰、石屑、碎石和水組成,其配合比按圖紙要求。坍落度控制在3~5cm,采用普通硅酸鹽425#水泥,碎石粒徑為2~4cm,材料質(zhì)量應符合規(guī)范要求。

2.2 施工準備

施工軸線測量放樣,并就近設水準點,以便作沉降觀測。

在正式開工前進行試樁,以核對地質(zhì)條件是否準確,檢驗設備是否運轉(zhuǎn)正常,工藝選擇是否合適,與設計數(shù)據(jù)對比是否有差異,以便作相應調(diào)整。試樁時注意觀察記錄沉管下沉速度、突然變化的深度,因為此時沉管可能剛穿過淤泥層。記錄好該深度后在繼續(xù)振動下沉管0.5m,量取沉管深度,以便于計算樁體材料用量。試驗樁應設置5根,對其中的3根進行標準貫入試驗,并對其中的兩根進行荷載試驗。

2.3 CFG樁施工次序為橫向由路中心往兩側(cè)施工,縱向由涵洞中心向兩側(cè)施工,且采用隔樁跳打的方法。CFG樁樁體材料推薦重量配合比為水泥:石屑:碎石=1:1.53:3.529:8.855,施工時應進行加水量試驗,坍落度按3~5cm控制。CFG樁成樁28天后方可進行抽芯檢測,28天齡期的抗壓強度大于10Mpa。

2.4 施工工藝流程

CFG樁主要采用振動沉管成樁工藝。

施工工藝

一則是對樁間土產(chǎn)生擾動或擠密作用的施工工藝,如振動沉管打樁機成孔制樁,稱為擠土成樁;

二則是對樁間土不產(chǎn)生擾動或擠密的施工工藝,如長螺旋鉆孔灌注成樁,稱為非擠土成樁。

不同施工工藝適用于不同土質(zhì),分以下幾類:

長螺旋鉆孔灌注成樁:適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土地基。

泥漿護壁鉆孔灌注成樁:適用于有粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石礫石及風化巖層分布的地基。

長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁:適用于有粘性土、粉土、砂土分布的地質(zhì)條件,以及對噪音和泥漿污染要求嚴格的場地。

沉管灌注成樁:適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、人工填土以及無密實厚砂層的地質(zhì)條件。

2.5 施工注意

沉管:樁機就位須水平、穩(wěn)固,調(diào)整沉管使其與地面垂直,確保垂直度偏差不大于1%。

啟動電動機,開始沉管,在沉管過程中應注意保證樁機穩(wěn)定,嚴禁傾斜和錯位。沉管過程中應做好記錄,激振電流每沉1m記錄一次,對土層變化處在記錄表中特別加以說明。

配料、投料:按設計并經(jīng)現(xiàn)場試配檢驗合格的配合比拌制樁體材料,在沉管過程中既可用料斗進行空中投料,待沉管到設計標高后須盡快投料,直到管內(nèi)混合料面與鋼管投料口平齊。在飽和含水量砂層中施工,為防止樁管內(nèi)進水造成混合料離析,樁管未入土前先向鋼管內(nèi)灌1.0~1.5m3的混合料。

投料的多少關(guān)系到樁身質(zhì)量的好壞,如上料不夠,須在拔管過程中空中投補料,以保證樁身完整及成樁樁頂標高滿足設計要求。

混合料的攪拌須均勻,攪拌時間不得少于1分鐘。

拔管:當混合料加至鋼管投料口平齊后,開動電動機,沉管原地留振10秒左右,然后邊振邊拔管。

拔管速度按均勻線速控制,一般控制在0.8m/s,當沉管拔至離地表2m時,再減慢一半,且留振10秒。

褥墊鋪設:CFG樁施工前鋪設20cm厚的砂墊層,待袋裝砂井和CFG樁施工后再鋪設10cm砂墊層,然后在其上鋪土工格柵。

其他注意事項

砂墊層應采用潔凈的中粗砂,含泥量不應大于3%,滲透系數(shù)不小于5×10-3cm/s;除圖紙?zhí)貏e要求外,軟土處理應打穿淤泥層,如軟土埋置深度大于20m的則以20m控制;軟土路基加載時,填筑速率應由施工觀測來控制。填筑速度根據(jù)以下標準進行雙控:路基中心的表面沉降速率宜控制在10mm/d,坡腳處的側(cè)向位移宜控制在5mm/d以內(nèi);其他不詳事宜參照《公路軟土地基路堤設計與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)執(zhí)行。

結(jié)束語

綜上所述,CFG樁作為一種新型的工藝技術(shù)從而逐漸地頂替以往傳統(tǒng)的工藝技術(shù),把好其施工過程中質(zhì)量的控制是極其重要的。為了能達到這一目的,只有從生產(chǎn)過程中的各道工序進行著手把關(guān),才能有效地進行控制,因此,我們有必要對工藝中的每道工序進行深入了解,進行探討研究,及時發(fā)現(xiàn)工藝中的不足,采取有效措施,確保工程質(zhì)量。

參考文獻

[1]江顯昌.軟土地基上的構(gòu)造物處理方法[J].引進與咨詢.2005年04期.

[2]張誠厚.高速公路軟基處理.北京.中國建筑工業(yè)出版社.1998.