淺談CFG樁復合地基的組合工藝及施工要點

摘要：CFG復合地基以其施工工藝簡單、施工難度小、速度快、對環境基本無污染以及良好的經濟性等顯著優點，在沿海公路路基處理及其他軟基處理措施中已逐漸取代了傳統的換填、拋石、強夯等地基處理方法，本文介紹CFG樁復合地基振動沉管法的施工工藝和質量控制要點。

關鍵詞：CFG樁；工藝特性；施工技術；施工要點

水泥粉煤灰碎石樁（簡稱CFG樁）復合地基是在碎石中摻入一定量的石屑、粉煤灰和少量水泥，拌和成一定粘結強度的非柔性樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。目前多應用于沿海公路路基及軟土路基的處理及高層和超高層建筑中。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎連接，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，樁頂應力比樁間土表面應力大。樁可將可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，由于樁的作用是復合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，樁體利用工業廢料粉煤灰做為摻合料，大大降低了工程造價。

1 CFG樁的特點

1)成孔成樁一次完成，采用長螺旋鉆孔，速度快，工期短。2)成樁質量好，承載力提高幅度大，可調性強。CFG樁樁長可以從幾米到二十多米，并可全長發揮樁的側摩阻力。當地基土承載力較好時，荷載又不大，可將樁長設計的短一些;荷載大時，樁長可以長一些。特別是天然地基承載力較低，而設計要求的承載力較高，用散體材料樁難以滿足設計要求時，則CFG樁復合地基比較容易實現。3)CFG樁復合地基通過改變樁長、樁距、褥墊層厚度和樁體配比，使復合地基的承載力提高幅度具有很大的可調性，沉降變形小，施工簡單。樁土共同承受荷載，使用效果好。4)施工無泥漿污染，無振動、無噪聲擾民，使用粉煤灰環保節能。5)工程造價低，與預制樁和鋼筋混凝土灌注樁相比可節省造價1/3～1/2，在高層建筑中經濟效益好。6)適用范圍廣，對基礎形式而言，CFG樁既可適用于獨立基礎和條形基礎，也可適用于筏式基礎和箱形基礎;就土性而言，CFG樁既可用于填土又可用于飽和及非飽和黏性土;既可用于擠密效果好的土又可用于擠密效果差的土。

2 CFG樁的作用機理

1)擠密作用。利用振動成樁工藝時，CFG樁對于擠密效果好的土來講，由于樁管振動和側向擠壓，使得樁間土得到擠密，從而有效提高了樁間土的承載力。2)置換作用。CFG樁是具有一定

粘結強度的非柔性樁，樁體強度一般為C5～C20，在上部荷載作用下，首先是樁體受力，表現為明顯的應力集中現象。3)排水作用。CFG樁在飽和粉土或砂土中施工時，由于成樁的振動作用，會使土體內產生超孔隙水壓力，當上面還有弱透水層時，剛剛施工完的CFG樁是一個良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，這種排水作用直到CFG樁體結硬為止。4)褥墊層作用。CFG樁復合地基在樁頂必須設置一定厚度的褥墊層，通過它的流動補償作用，減弱基礎底面的應力集中現象，保證基礎始終通過褥墊層把一部分荷載傳到樁間土上，達到樁土共同承擔荷載的目的。

3 CFG樁的工程應用

3.1 工程概況

沿海某高速路段，路線全長49.825Km，全線采用六車道高速公路標準設計，設計速度120公里/小時，路基寬度28.5米。路線全長5.2公里。主要施工內容為路基、橋涵、防護排水等土建工程，包括：路基2.836公里；特大橋1132m/1座、大橋877m/1座、小橋57m/3座、分離立298m/1座、板涵1-6/3道、天橋298m/1座，匝道橋304m/1座，共11座橋涵構造物，互通立交一處。路基部分用到CFG樁，直徑400mm，共計183000m。

3.2 施工工藝

CFG樁施工一般采用振動沉管機及步履式長螺旋鉆機引孔，成孔、成樁一次完成。首先，鉆機按照設計圖平面布置的樁位進行就位，調整塔身導桿，確保CFG樁塔身沉管垂直偏差不大于管長的1%，將預制的鋼筋混凝土樁尖準確的埋入地表之下，然后將樁身垂直套入樁尖，通過振動擠壓，將樁管沉入到設計高程，樁尖進入持力層1.0～1.5m，再灌入水泥、粉煤灰、碎石等混合物，邊振動邊拔管，直到樁管全部拔出成樁。

3.3 CFG樁施工方法

3.3.1 施工前按照設計要求進行樁位側設，并對測量基線、水準點及樁位進行復核，保證樁基定位樁及施工區附近的水準點設置在不受樁基影響的地方。

3.3.2 將鋼筋混凝土預制樁尖按測放的樁基點位準確的埋入地表以下30cm處。樁管垂直套入樁尖，樁管與樁尖的軸線重合，樁管內壁保持干凈。

3.3.3 樁管沉入到設計標高，樁尖進入持力層，并要判斷該深度或貫入度是否達到設計高程，符合要求后方可終止沉管

3.3.4 混合料攪拌按試驗配合比進行配料，上料順序為：先裝碎石，再加水泥、粉煤灰和外加劑，最后加砂，使水泥、粉煤灰和外加劑夾在砂、石時間，不易飛揚和粘附在筒壁上，也易于攪拌均勻。

3.3.5 終止沉管后盡快灌注混凝土，樁管內注滿混凝土后，先振動5～10s，再開始拔管，邊振動邊拔管，每拔0.5～1.0m，停拔5～10s，但保持振動，直到樁管全部拔出。

3.3.6 拔管速度要均勻，一般土層以1.2～1.5m/min，軟土層以0.6～0.8m/min進行控制。

3.3.7 為了防止出現樁身縮頸和斷樁，除控制拔管速度和高度外，還可采用短拔（0.3～0.5m）長振（15～20s）方法施工。

3.3.8 在拔管過程中，樁管內至少保持2m以上高度的混凝土，或管內混凝土高度不低于地面。

3.3.9 沉管拔出地面后，確認樁的質量符合要求后，用濕粘土封頂，然后移動鉆機，進行下根樁施工。

3.3.10 為防止發生樁徑被擠小或縮頸現象，打樁順序一般采用隔排、隔樁跳打法施工。

4 CFG樁施工技術質量控制措施

為保證CFG樁復合地基的施工質量，應控制好以下幾個問題：（1）施工前要進行成樁試驗，如不能滿足設計要求，應調整施工速率填料量等施工參數，重新試驗或修改施工工藝設計。（2）樁基定位、管深檢測。樁基定位后必須保持平整、穩固，確保施工中不發生傾斜、位移，在機架上設置沉管的標尺，以便中進行觀測記錄。（3）樁身垂直度控制。樁基就位后，用水平尺調整機座，并備以枕木墊于管下，使樁機前后高差小于2cm，橫向高差小于10cm。正側面用線垂校正樁管，樁管垂直度不超過1%的樁長值。（4）樁頂標高控制。用水準儀控制樁頂高程，在樁機上表明尺寸記號，必須在沉管和終止沉管時觀測記錄樁管的入土深度。另外，由于斷樁和縮頸與地表隆起及樁頂的位移有直接聯系，所以施工中還要對地表和已打樁頂位移的測量，并做記錄。（5）縮頸和斷樁。當樁布置密集且連續作業時，土體孔隙水壓力和液化指數均急劇增大，抗剪強度降低，新樁對已打未成型的樁主要表現為擠壓，嚴重時會產生縮頸和斷樁現象，對于這種問題應充分了解地質情況，合理安排打樁順序和間隔時間。縮頸和斷樁多發生于地下水位附近，因此必要時要降低地下水位。（6）串孔。當打完一根樁后施工鄰近樁時，已打樁發生樁頂下沉，造成的原因基本上為串孔，預防辦法為施工時進行跳打，控制施工速度，減少葉片剪切作用對土體的擾動使土體發生液化抗剪強度降低。

5 結語

根據工程的復合地基靜壓結果數據看，CFG樁復合地基的應用，可最大限度的發揮該樁優點，使復合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制。同時，由于CFG樁樁體材料可以摻入工業廢料粉煤灰、不配筋以及充分發揮樁間土的承載能力，工程造價有所降低，因此經濟效益和社會效益也非常顯著。

參考文獻

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