淺析CFG樁復合地基在公路軟基處理中的應用

林榮芳

(福建省南平市閩北路橋工程公司)

1 CFG樁復合地基的設計

1.1 工程概況

建陽麻沙至蕉溪公路K79+450～550路段軟基路基寬16.6m、長近80m，由于整個路堤斜交座落在一條峽谷古河道(約60m寬)上，河道與附近的淤泥厚度變化極不均勻(兩者厚度相差約10m)，再加之路堤填土高(7.4m)等原因，發生滑塌。參見圖2。

圖1 CFG樁復合地基設計流程圖

圖2 滑塌段平面示意圖

1.2 實用設計方案

(1)樁長的確定

對于一般情況，CFG樁需打設至持力層下1.0～1.5m。針對上述實際工程，根據地質資料，該路段15.6m左右以下為強風化泥質粉砂巖，故樁長取16.6m。

(2)樁徑、樁間距、樁體強度的確定

一般要考慮路堤填土高度、路面結構層厚度、車輛動載以及適當的安全貯備，需要進行復合地基承載力的計算。根據CFG樁復合地基的特點和分析，本文建議承載力的估算采用如下簡易實用的方法

式中:fsp，k為復合地基承載力標準值;fk為天然地基承載力標準值，m為面積置換率;Ap為CFG單樁截面積;a=fsk/fk，fsk為加固后樁間土承載力標準值:β=0.75～0.95;Rk為CFG單樁承載力標準值。在己知天然地基承載、單樁承載力標準值和復合地基承載力標準值的條件下，按(1)式求出置換率m。根據高速公路軟基處理特點，建議在高速公路軟基處理中，樁徑取500mm，樁體強度取C12～C15，在計算時取樁間土發揮系數β=0.9，樁間土強度提高系數a=1.5，采用正方形布樁時樁間距l可用式(2)估算

根據上述滑塌段路堤填土高度、路面結構層厚度、車輛動載以及適當的安全貯備等情況，復合地基承載力標準值fsp，k取250kPa，天然地基承載力標準值fk取45kPa。經計算m=0.069，Ap=0.196 25m2，代入(2)式可得樁距=1.69m。考慮到留有一定的安全貯備以及便于施工，實際樁距應取=1.50m。

(3)沉降估算

CFG樁復合地基的最終累計沉降量可按(3)進行估算

式中:n1為加固范圍內土分層數;n2為沉降計算深度范圍內總的分層數;P0為對應荷載的附加壓力;Esi為第i層土的壓縮模量，zi，zi-1為處理地面至第i層、第i-1層土底面的距離;ai，ai-1為處理地面至第i層、第i-1層土底面范圍內平均附加應力系數;ζ為加固區土的模量提高系數;ψ為沉降計算修正系數。

(4)墊層厚度及材料的確定

在高速公路軟基處理中墊層厚度一般需根據樁距進行估算，見式(4)

式中:△H墊層厚度;λ修正系數，取值范圍0.5～0.60，滑塌段λ取0.52，墊層估算厚度為△H=0.30m。

根據上面的設計理論和計算，滑塌段軟基CFG樁處理的設計參數為，平均樁長16.6m，樁徑500mm，樁體強度C15(m材料配合比∶m水泥∶m碎石∶m沙子∶m粉煤灰=1∶6.35∶3.34∶0.87)，樁距1.5m，采用正方形布置，墊層厚0.3m，采用2～4級配碎石。

2 施工工藝與質量控制

在以上主要施工工藝中，主要做到以下施工質量控制要點:

(1)在制作樁體時應特別注意撥管的高度與速度。在沒有施工現場成樁試驗等有關參數時，樁管內灌滿混合料后，應先錘擊5～10s，再開始邊錘擊邊撥，以防止樁底出現吊腳現象。每次撥管高度宜控制在0.5～1.0m，每撥管一次停撥錘擊5～10s或者反插深度0.3～0.5m(兩者應視現場施工情況而定);撥管過程中，應分段添加混合料，樁管內混合料始終高于拔管高度1.5m，以保證樁身的完整性。撥管速度控制在1.5m/min以內，當撥管通過淤泥夾層時，應適當放慢撥管速度，以防止樁身出現縮徑現象。總之，施工時應嚴格注意須適當地添加混合料和保證適當的撥管高度、速度和邊錘擊邊撥密切配合。

(2)混凝土坍落度控制在70～90mm，水灰比宜在0.6～0.8之間;樁位應保證準確，其偏差允許不大于150mm，樁身保持垂直，垂直度偏差不應大于1％。

(3)按序跳打施工，向一個方向逐漸推進，以防止地冒，在己成樁的樁頂埋設標尺，觀察施工對己成樁的擠壓情況，防止已成樁受擠壓而斷裂并了解地面地冒情況。

(4)根據樁機頂部吊下的垂球即可控制垂直度，垂直度控制在1％以內。

(5)熟悉軟土地基的地層分布情況可以更好的指導現場施工以判斷成樁質量。如根據分層處沉管電流的差異可以有效調整成樁時的密實電流，對于不均勻軟土如一味強調同一密實電流，反而會造成質量問題。

(6)若遇孤石，則樁位應適當移位，以保證樁體滿足設計要求。

(7)做好臨時排水設施若地下水位較高，水壓力較大，地下水有可能會在鄰近樁尚未初凝的樁身內形成排水通道，影響樁身質量。因此，施工時應在附近開挖集水溝排水。

(8)定期對樁機進行檢測，保證施工的連續性。

3 結論

(1)公路軟基處理中，CFG樁復合地基設計共5個主要設計參數，即樁長、樁徑、樁間距、樁體強度、墊層厚度及材料。各參數之間相互關聯，互相牽制。在設計中一定要根據實際情況和質量要求，正確選擇和計算。比較實用的設計方法可采用按變形控制的設計思路。

(2)CFG樁成樁質量高、特別是下部樁體質量也較好。但傳統的CFG樁的施工工藝和沉管方式容易造成樁體的縮徑、吊腳、斷樁等現象，影響樁身完整性和承載能力。因而，在公路軟基處理中，如何避免出現斷樁是CFG樁施工中需重點解決的問題。

(3)CFG樁復合地基由于承載力大且可調性強、沉降變形小、穩定快、無有效樁長的限制，對公路加寬段、滑塌段、結構物地基、橋臺過渡段、高路堤快速填筑段等的軟基處理具有較高的技術經濟效益，推廣應用價值大。

[1] 閻明禮，張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐[M].中國水利水電出版社，2001.

[2] 張振營.CFG樁墩復合地基在工程中的應用[J].青島建筑工程學院學報，2000，(3):53-56.

[3] 陳清平.CFG樁復合地基的設計、施工及檢測[J].有色金屬設計與研究，2000，(3):53-56.