CFG 樁技術(shù)在公路軟土路基處理中的應(yīng)用

李興榮

1 CFG樁技術(shù)簡介

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，主要由碎石、石屑、粉煤灰、摻適量水泥和水拌和而成的高粘結(jié)強度樁。碎石是該樁體的粗骨料，石屑是填充碎石孔隙，改善骨料級配的次骨架材料，粉煤灰具有細骨料和低標號水泥的作用。CFG樁和樁間土一起通過由碎石或石屑組成的柔性褥墊層形成CFG樁復合地基。

該技術(shù)主要適用于軟土層較厚，換填處理比較困難，地基土屬于非飽和粘性土或砂土的地段，它可以使地基土密實，容重增加，孔隙比減少，防止砂土在受震時液化，提高地基土的抗剪強度和水平抵抗力，避免地基產(chǎn)生滑動破壞，減少固結(jié)沉降使地基變均勻，起到置換、擠密作用。

2 CFG樁對地基的加固

2.1 置換作用

CFG樁復合地基就樁體和樁間土的材料特性而言，CFG樁泊松比要比原天然土的泊松比小，而樁體的強度和彈性模量又遠遠大于CFG樁間土，一般情況下CFG樁承擔的荷載遠大于樁間土，可見為了提高復合地基承載力可以采取置換措施。

2.2 擠密加固作用

CFG樁采用振動沉管法成樁時，通過振動擠壓，使樁間土強度提高，樁的側(cè)摩阻力也將得到提高，CFG樁可有效地將地基荷載傳遞到深處土層，確保樁對地基的加固作用。

2.3 柔性褥墊層作用

CFG樁復合地基通過在樁和基礎(chǔ)間設(shè)置柔性褥墊層，使調(diào)整樁土相對變形的問題從根本上得到解決。褥墊層使樁間土的有效接觸應(yīng)力增加，提高了樁周土的抗剪強度，使得樁體承載力得到提高。此外，褥墊層對于地基的不均勻沉降也有一定的補償作用。

2.4 CFG樁體作用

承擔由基礎(chǔ)傳來的豎向、水平荷載，對地基土產(chǎn)生一定的擠密作用，提供排水通道，以加速地基排水固結(jié)。

3 CFG樁施工技術(shù)

3.1 工程實例及設(shè)計方案

佛山市某一級公路工程地處珠江三角洲沖積平原，地勢平坦，沿線河涌縱橫，魚塘較多，地形起伏平緩，局部覆蓋層土質(zhì)松軟，飽和砂土可液化，軟土層易震陷，軟土層厚度不均。由于設(shè)計要求工后沉降量應(yīng)小于10 cm，故在橋頭引道路段及部分輔道路段采用深層處理方案，對原有地基進行加固補強，根據(jù)地質(zhì)詳勘資料，對淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉砂和淤泥質(zhì)粘土等軟土路段，軟土埋深大于12 m且不大于20 m時采用CFG樁復合地基處理方案，CFG樁體必須穿透軟土層并進入持力層不小于1 m。樁體采用正方形布置，樁徑0.50 m，樁間距2.0 m，設(shè)計樁長為14 m～18 m。樁頂設(shè)置45 cm碎石墊層，碎石采用級配碎石，直徑不宜大于2 cm。設(shè)計樁的28 d齡期的立方體抗壓強度不小于12 MPa，為增加排水通道，部分路段將在CFG樁間設(shè)置袋裝砂井。

3.2 主要施工工藝

3.2.1 施工準備

根據(jù)設(shè)計參數(shù)進行現(xiàn)場試樁，以確定最佳配合比和最優(yōu)施工工藝、坍落度、攪拌時間、拔管速度、每延米混合料用量等各項工藝參數(shù)，試樁總數(shù)為5根～7根，成樁并達到規(guī)定齡期后檢測各項質(zhì)量控制指標，確保滿足設(shè)計要求后，方可展開大面積施工。根據(jù)試樁成果，確定CFG樁體材料重量配比為水泥∶粉煤灰∶石屑∶碎石 =1∶1.528∶3.528∶8.854，水灰比為 0.53，樁體采用 42.5級普通硅酸鹽水泥，混合料坍落度為30 mm～50 mm。

3.2.2 施工方法

利用振動沉管灌注成樁，以高壓水流邊振動邊沖在土基中成孔，成孔后在孔中分批灌以混合料，搗實后成直徑較大的樁體，與原地基形成復合地基，達到加固的目的。

1)CFG樁施工工藝流程。場地平整→測量放樣→施工袋裝砂井→CFG鉆機就位→鉆進(混合料拌制)→鉆進至設(shè)計標高→送拌合料→振動提鉆→到達孔頂提出鉆桿→封頂→移機→質(zhì)量檢驗。

2)CFG樁施工應(yīng)遵循的原則。a.路基橫向從路中心向兩側(cè)施工。b.橋涵、擋墻處由靠近橋臺及擋墻基礎(chǔ)處由近及遠施工。c.CFG樁施工時應(yīng)間隔跳打。

3)振動沉管法CFG樁施工要點。a.施工前必須要進行場地平整，以確保鉆機就位平整、穩(wěn)定，保證其垂直度允許偏差不大于1%，樁位允許偏差不大于10 cm。b.樁機就位前，由測量人員根據(jù)設(shè)計方案，準確計算并實地放樣出樁位，將每個樁位插竹簽并撒白灰以明示，以便樁機鉆頭對正，確保平面位置準確無誤。c.混合料必須嚴格按配合比配制，石屑、碎石等材料須每盤過秤后進行攪拌，以確保材料用量。d.施工過程中，加強樁機拔管速率的控制，拔管速率一般控制在1.2 m/min～1.5 m/min，且每上拔1 m留振5 s，當沉管拔至離地表2 m時，應(yīng)減慢一半并且留振10 s。e.施工時，混凝土灌注與樁基成孔必須連接緊密，混凝土泵入孔底后即要提鉆，以免孔底沉渣，同時應(yīng)準確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應(yīng)同拔管速度相匹配，以保證管內(nèi)有一定高度的混合料，遇到飽和砂土和粉土層，不得停泵待料。f.為保證成樁質(zhì)量，施工時樁頂標高應(yīng)高出設(shè)計樁頂標高不小于50 cm，以留有保護樁長。待檢測合格后，樁頭高出部分應(yīng)進行人工鑿除，鑿除樁頭時須控制好樁頂標高，用水準儀將設(shè)計樁頂標高打在樁身上，為保護樁身，可在同一水平面按同一角度對稱放置4個鋼釬，用大錘同時擊打?qū)额^截斷。g.施工柔性褥墊層之前，挖除樁頂及樁體周圍多余土方，采用直徑不大于2 cm的級配碎石作為柔性褥墊層所用材料，然后進行路基結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)(如擋墻)及路基填筑施工。

4)CFG樁施工注意事項。a.要在現(xiàn)場設(shè)置足夠數(shù)量和代表性的地表變化監(jiān)測點，打樁前、打樁過程中測地表標高，觀測地表隆起或下沉量，成樁過程中，應(yīng)對地表和已打樁的樁頂進行位移監(jiān)測。b.加強樁頂標高觀測，施工過程中要注意已打樁樁頂標高的變化，特別要注意觀察樁距最小部位的樁。c.施工偏差一般有樁平移偏差和垂直度超標偏差兩種，多由于施工場地、樁機對正調(diào)平、地層變化等原因使鉆桿跑偏造成。d.拔管不宜長時間留振，防止粗骨料與水泥漿發(fā)生分離。e.施工中嚴禁出現(xiàn)反插現(xiàn)象，以避免樁料與土混合影響樁身強度。

4 檢測結(jié)果

CFG樁質(zhì)量檢驗在成樁28 d后方可進行，樁的平面位置可用全站儀或鋼尺測量，樁身質(zhì)量可用低應(yīng)變試驗檢測，樁身混凝土抗壓強度采用鉆芯法取樣檢測，而單樁和復合地基承載力可采用靜載試驗檢驗，部分檢測結(jié)果見表1。

表1 樁身混凝土抗壓強度和復合地基承載力試驗檢測結(jié)果

根據(jù)檢測結(jié)果，采用配比為水泥∶粉煤灰∶石屑∶碎石=1∶1.528∶3.528∶8.854，水灰比控制在 0.53，可使復合地基承載力達到160 kPa以上。

5 結(jié)語

由于CFG樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)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，沉降減小，地基變形得到有效控制，CFG樁適用于軟土處理且是一種較為經(jīng)濟合理的地基處理方法。此外，采用振動沉管樁機成樁，具有施工速度快，工期短，質(zhì)量易控制的特點，其經(jīng)濟效益和社會效益是顯而易見的，故在軟土路基加固時應(yīng)推廣應(yīng)用。

［1］ 劉玉卓.公路工程軟基處理［M］.北京:人民交通出版社，2002.

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［3］ 習先萍.淺談CFG樁復合地基的設(shè)計與施工［J］.山西建筑，2010，36(2):153-154.