CFG樁在高速公路橋頭深厚軟土處理中的應(yīng)用

王曉碩

（河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，河北 石家莊050011）

0 引言

在軟土地基修建的高速公路，當(dāng)車輛通行一段時間后，往往容易出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。沉降量的大小隨著軟土深度、處理方法的不同而存在差異。但如果處理不當(dāng)，容易引起較大的沉降差異，且隨時間的推移還可能引起路基變形甚至開裂，對高速公路的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。路基沉降現(xiàn)象在橋梁與路基連接處表現(xiàn)尤為明顯，且橋頭沉降差異的處理工作更加困難，還容易引起橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重影響車輛行駛的舒適度和安全性。因此，在施工中采取適當(dāng)?shù)姆绞綄Ω咚俟窐蝾^深厚軟土進(jìn)行有效處理是施工單位的重要目標(biāo)。

1 工程概述及處理方案的確定

某高速公路某路段分布著面積較廣的軟土。通過地質(zhì)鉆探和分析得知，該路段地層巖性主要為淤泥、粉質(zhì)黏土，軟土深度在14.5～18.8m 之間，其天然含水量在28.7%～57.3%之間，孔隙比在0.816～1.497之間，壓縮模量在2.34～4.54之間。根據(jù)該項(xiàng)目工程的特點(diǎn)和施工要求，考慮施工進(jìn)度和施工成本，并對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對比分析，決定采用CFG樁進(jìn)行橋頭軟土地基處理。

2 高速公路橋頭深厚軟土處理CFG樁的設(shè)計(jì)

2.1 材料要求

粗骨料采用堅(jiān)硬且未風(fēng)化的碎石，最大粒徑不超過2.0cm。為提高成樁質(zhì)量和施工效果，應(yīng)優(yōu)化集料級配，對碎石空隙可加入石屑填充。水泥采用32.5#普通硅酸鹽水泥。

做好樁體材料的配合比設(shè)計(jì)，控制好水泥、粉煤灰、石屑、碎石的摻入比例，以確保樁體質(zhì)量，同時將坍落度控制在30～50mm為宜。

2.2 設(shè)計(jì)方案

在該橋頭軟土地基處理中，運(yùn)用CFG 樁的處理方式，樁徑0.40m，樁距2.0～2.2m，樁端落在持力層上，從而充分發(fā)揮樁體強(qiáng)度，樁長視軟土層厚度而定，樁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度為6MPa，CFG 樁施工完成后鋪設(shè)50cm砂墊層，從而形成復(fù)合地基。

CFG樁呈正方形布置，至路基坡腳處為止，橋頭復(fù)合地基處理長度20m，樁距2.0m，在復(fù)合地基處理段與一般路基段之間設(shè)置10m 過渡段，樁距2.2m，臺前處理長度1.5H，（H為橋臺填土高度），樁距2.2m。處理過程中運(yùn)用變間距法，使得路段的工后沉降均勻過渡，防止了處理方法本身帶來的沉降。

2.3 斷面沉降量計(jì)算

在兩側(cè)橋頭路基選取3個計(jì)算斷面，分別位于橋頭過渡段、處理段與臺前處理段，大樁號橋頭路基填高5.1m，小樁號填高4.6m，具體的斷面沉降量計(jì)算如表1所示。

表1 橋頭路基沉降計(jì)算表

通過分析該計(jì)算值可以得知，橋頭路基過渡段沉降小于0.2m，路基處理段沉降小于0.1m，臺前段小于0.1m，沉降值都小于設(shè)計(jì)值，滿足施工設(shè)計(jì)的要求，適應(yīng)了橋頭軟土地基處理的需要，能夠有效的減少路基沉降，具有良好的處理效果。

3 高速公路橋頭深厚軟土處理CFG樁的施工

3.1 施工方法

施工中，為控制工程質(zhì)量，提高軟土路基的處理效果，需按照以下施工工藝流程和方法進(jìn)行。

（1）控制原材料質(zhì)量

做好材料采購工作，嚴(yán)格把關(guān)材料質(zhì)量。因此，需做到逐個檢查運(yùn)料車上材料的質(zhì)量，對于已進(jìn)入施工現(xiàn)場的材料，也要做好抽檢工作，以確保材料質(zhì)量合格。

嚴(yán)格按照配合比要求進(jìn)行水泥混凝土設(shè)計(jì)，拌和時間應(yīng)在90s以上，以確?；旌狭系馁|(zhì)量。

不同的農(nóng)藥針對不同的蟲害或者病害，作用機(jī)理一般不同。即使有同類的農(nóng)藥作用會累加，也還是根據(jù)其“殘留量有多大”，而不是根據(jù)“有多少種”來判斷是否有害。也就是說，如果每種農(nóng)藥的殘留量都低于國家標(biāo)準(zhǔn)，那么危害就可以忽略；如果殘留量超標(biāo)，那么即使只有一種農(nóng)藥，也是不合格產(chǎn)品。

（2）控制成樁施工質(zhì)量

沉管過程中，需時刻關(guān)注施工儀器電流表的變化情況，同時以電流變化和下沉速度為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對軟土地層變化情況、軟土層的大致深度和厚度的判斷。另外，還須控制好拔管的速度，以提高施工效果。

撥管前，管內(nèi)混凝土混合料應(yīng)與進(jìn)料口齊平，且做到邊拔管邊補(bǔ)充混凝土，并及時記錄管內(nèi)水泥混凝土的高度。其高度應(yīng)至少高出地面2m，以確保管內(nèi)壓力和成樁質(zhì)量。每根樁施工完成后，需記錄該樁的混凝土用量，以確保其滿足設(shè)計(jì)要求。另外，還需對成樁孔口的淤泥、浮漿立即清理，并用中粗砂封頂。

（3）控制施工工序

應(yīng)先施工袋裝砂井，再施工CFG 樁。在袋裝砂井施工時應(yīng)采用隔樁跳打的方法。施工中，還需注意以下事項(xiàng)：

①安排專人對施工完畢的CFG 樁進(jìn)行觀察，并判斷當(dāng)前施工對其可能帶來的影響；

②在已成樁頂部設(shè)置高程觀測點(diǎn)，并且相鄰樁施工前后應(yīng)測量觀測點(diǎn)高程，判斷樁頂是否上升，如果樁頂上升大于10mm，該樁可能出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，應(yīng)重新施工。

（4）施工檢驗(yàn)

3.2 質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）CFG樁施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

施工完成后，CFG樁需進(jìn)行28d養(yǎng)護(hù)，具體的施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示。對其質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)時，應(yīng)參照此質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以確保CFG 樁的施工質(zhì)量。

表2 CFG樁施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（2）相關(guān)指標(biāo)檢驗(yàn)

檢驗(yàn)樁間土承載力時，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等方法。進(jìn)行物理力學(xué)指標(biāo)檢驗(yàn)時，可采用鉆孔取樣方法進(jìn)行。

檢驗(yàn)完成后，需分析處理前后數(shù)據(jù)指標(biāo)，以判斷CFG樁復(fù)合地基處理效果。

（3）施工檢測

施工前將混合料攪拌均勻，并留取一定的樣品裝入試模，檢驗(yàn)其28d的抗壓強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對混合料強(qiáng)度的檢驗(yàn)。

（4）單樁和復(fù)合地基檢驗(yàn)

包括低應(yīng)變對樁身質(zhì)量的檢測、靜荷載試驗(yàn)。前者檢測數(shù)量是樁根數(shù)的5%，后者是樁根數(shù)的0.5%。

4 高速公路橋頭深厚軟土處理CFG樁的運(yùn)用效果

為掌握CFG 樁的運(yùn)用效果，確保施工安全的順利進(jìn)行，需在路基處理段中線與路肩邊緣設(shè)置沉降板，并在坡腳處設(shè)置測斜儀，從而動態(tài)監(jiān)測施工過程。發(fā)現(xiàn)問題時，應(yīng)立即采取處理措施，以保證施工安全的順利進(jìn)行。

通過觀測，竣工驗(yàn)收及通車運(yùn)行后的沉降觀測數(shù)據(jù)見表3。

表3 橋頭路基處理段沉降觀測表

通過分析表3監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)可知，該橋頭軟土路基經(jīng)過CFG 樁處理后，從施工到通車運(yùn)行后，兩側(cè)橋頭路基總沉降分別為0.078m 和0.062m，都小于0.1m，滿足設(shè)計(jì)要求。按照該方法進(jìn)行處理的軟土地基，通車運(yùn)行1年后，沒有出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象，滿足了軟土路基處理的實(shí)際需要，達(dá)到了預(yù)期的處理效果。

5 結(jié)論及展望

橋頭路基是連接路基與橋梁的過渡段，為提高處理效果，須根據(jù)具體情況選用恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒?。如果處理方法不?dāng)，往往容易引起橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生，因而對軟土地基處理的要求較高。在軟土路基處理的實(shí)際工作中，由于橋梁為剛性構(gòu)造，其沉降基本可以忽略，但為了提高處理效果，最好選擇偏剛性的復(fù)合地基處理方式。結(jié)合具體工程實(shí)例分析CFG 樁施工的運(yùn)用及處理效果，結(jié)果表明CFG 樁能夠?qū)崿F(xiàn)對橋頭路基沉降的有效控制，也能防止橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生，具有良好的運(yùn)用效果。今后在類似工程施工中運(yùn)用，需注意以下問題。

（1）方案選用應(yīng)綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素

在具體工程運(yùn)用中，如果軟土深度不同，施工工期要求不一樣，在選擇處理方案時，應(yīng)該綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素。在確保工期順利完成，沉降變形控制效果良好的前提下，應(yīng)選用造價更低的方案，以節(jié)約工程建設(shè)成本。

（2）路基處理過渡段的設(shè)置

在對橋頭軟土地基進(jìn)行處理時，應(yīng)設(shè)置路基處理過渡段，樁間距比橋頭路基處理段可適當(dāng)放大，從而防止橋頭路基與一般路基間的差異沉降過大。另外，橋臺臺前的一定范圍內(nèi)也要進(jìn)行處理。上述工程臺前處理范圍為1.5H（H為橋頭填土高度），其他工程橋臺臺前處理范圍可以此為參考。

（3）類似工程可以參考與借鑒

CFG 樁處理深度在14~20m 之間的橋頭軟土路基，工后沉降滿足要求，能夠有效防止橋頭跳車現(xiàn)象的出現(xiàn)，具有良好的軟土路基處理效果。同時施工工期較短，成本較低，具有良好的軟土路基處理效果，能夠?yàn)轭愃乒こ淌┕ぬ峁┙梃b與啟示。

[1] 彭波. CFG 樁在高速公路橋頭深厚軟土處理中的應(yīng)用[J].湖南交通科技，2013（2）：42-46.

[2] 黎杉.高速公路CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用研究[J].路基工程，2013（3）：21-25.

[3] 王子清，李鵬，陳棟.某高速公路拓寬段CFG樁復(fù)合地基處理效果的數(shù)值分析[J].公路工程，2013（4）：246-250.

[4] 歐陽光.高速公路橋頭深厚軟土地基的水泥攪拌樁處理[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013（1）：139-142.