水泥粉煤灰碎石樁加固原理及技術要求淺析

徐曉蓮（鄂州職業大學,湖北　鄂州　436000）

水泥粉煤灰碎石樁加固原理及技術要求淺析

徐曉蓮
（鄂州職業大學,湖北鄂州436000）

摘要:文章介紹了水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)加固處理軟土路基加固原理、特點及適用范圍，對材料、使用機具設備、配合比設計等方面的要求進行了簡單介紹，并提出了CFG樁在施工過程中的主要技術要求及質量要求。

關鍵詞:水泥粉煤灰碎石樁；軟土路基 ；加固原理；技術要求

1　水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)

水泥粉煤灰碎石樁(英文：CementFly-ashgravelPile，簡稱CFG樁)，是在碎石樁的基礎上發展起來，由粉煤灰、碎石、石屑、砂石和水泥按照一定配合比率加水拌和后形成的一種具有一定膠結強度的樁（樁體強度等級在C5～C20之間）。此類材料處理軟土路基彌補了單一的碎石樁的不足，具有強度高、造價低廉、原材料來源廣等優點，但水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）在配合比設計不合理、材料選擇不當及施工工藝不得當時，其強度和穩定性不容易控制。

2　水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)的特點

（1）CFG樁具有碎石樁對地基的擠密加固和置換作用，能有效將荷載傳遞到深處土層，減少樁間土所承載的荷載，對地基起到加固作用；（2）上設粒狀材料組成的軟性褥墊層，有利于調整樁間土相對變形問題，使樁體承載力提高；（3）沉降變形小，對地基不均勻沉降到一定的補償作用。另外，其強度和模量較均勻，對抗震極有利；（4）工藝性好。樁體在材料上具有良好的流動性與和易性，在施工上灌注方便，易于控制施工質量。同時降低了工程費用，節省投資；（5）低噪音、無泥漿污染，是城區和居民區的首選工藝；（6）施工簡單、造價低、承載力提高幅度極大、穿透能力強、施工效率高、適用范圍廣、社會和經濟效益明顯等優點。

3　水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)　適用范圍

（1）CFG樁適用于加固處理公路軟土路基、多層建筑及30層以下的高層建筑地基；尤其適用于松散的粉土、粉細砂等土層。具有施工操作簡便、施工費用低、對樁間土的擠密效應顯著等優點；（2）CFG樁樁端原則上應位于相對硬的土層上，對淤泥質土，可按地區經驗或通過現場試驗確定其適用性。根據施工經驗來看，處理淤泥層在15-20m時，效果較好；（3）CFG樁復合地基屬于剛性樁復合地基，具有承載力提高幅度大、地基變形小、適用范圍廣等優點，同時如果采取適當技術措施后也可應用于剛度較弱的基礎及柔性基礎。

4　水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)　加固原理

利用長螺旋鉆孔機成孔，管內泵壓混合料（碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例配合）形成半剛性樁體，在基底和樁頂之間設置一定厚度的褥墊層，通過褥墊層讓水泥粉煤灰碎石樁和樁間土一起構成復合地基，共同承擔荷載加固軟弱地基，主要有一下三種作用：（1）樁體作用。CFG樁體具有一定粘結強度，樁體在荷載作用下壓縮性明顯比其周圍軟土的壓縮性下使得樁體上出現明顯應力集中現象，復合地基的CFG樁起到樁體作用；（2）擠密作用。在常見施工中，機械通過震動和擠壓的作用，讓樁間土得到充分的擠壓密實，使得加固前后樁間土的物理力學性質得到明顯改善；（3）褥墊層作用。褥墊層技術是CFG樁復合地基的一個核心技術。結合大量的工程實踐，褥墊層厚度宜設置為10cm～30cm。

5　技術指標要求

（1）成樁技術要求。水泥粉煤灰碎石樁常用的施工工藝：長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁；振動沉管灌注成樁和長螺旋鉆孔灌注成樁。根據工程實際地質情況，一般要求如下：1）樁徑一般要求在350～600mm；2）樁端持力層一般要求選擇在承載力相對較高的地質層；3）樁間距一般要求在3～5倍樁徑寬；4）樁身混凝土強度應滿足設計要求，通常不低于C15；5）褥墊層宜用中砂、粗砂、碎石或級配砂石等，不宜選用卵石，最大粒徑不宜大于30mm。厚度150～300mm,夯填度不大于0.9。在實際施工過程中，以上參數需要根據現場巖土條件、基礎類型、結構類型、地基承載力和變形要求等綜合條件或現場試驗結果確定；（2）材料技術要求。1）水泥：一般采用強度等級為32.5級或以上的普通硅酸鹽水泥，根據現場施工情況，如果施工區域地下水具有腐蝕性時，需要采用抗腐蝕水泥（如抗硫酸鹽水泥），同時可酌情添加防腐劑；2）粉煤灰：粒徑應在0.001-2mm之間，小于0.074mm的顆粒含量應大于45%，燒失量應小于12%；3）碎石：級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質。碎石的最大粒徑不大于50mm；4）混合料配比：根據樁身強度要求（達到C15混凝土強度）進行配合比試驗后確定。

6　已應用的工程實例

（1）工程慨況。鄂州市市政工程公司某已建道路工程全長3450米，寬50米。地處長江一級階地地貌單元，有剝蝕殘丘、湖塘河叉發育。根據鉆探踏勘，結合區域地質資料、臨近地勘成果，擬建道路勘察深度內地層可分為4層：其中一、二層為結構松散、土質均勻不一，強度低、壓塑性高的軟弱土層，未經處理不可作為路基持力層。根據本工程土質特點結合水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）的適用范圍，經有關勘測及設計等單位專家共同研究論證后決定，對本建路段，采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）進行處理；（2）工程應用效果。該工程竣工后，相關路段經驗收合格，到目前為止,路基未出現不良沉降變形，結構完整，效果較好。

7　結語

截止到目前，水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)在我國哈大鐵路客運專線工程、京滬高鐵工程等重大工程中都有應用且效果良好。同時在我國多地（北京、天津、河北、山西、陜西、內蒙古、新疆以及山東、河南、安徽、廣西、湖北）等地區的多層、高層建筑、工業廠房、鐵路、公路地（路）基處理工程中也廣泛應用，經濟效益顯著，應用前景廣闊。

參考文獻：

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[2]程志勇.水泥粉煤灰碎石樁（CFG）施工工藝[J].技術與市場,2011,18(08).

[3]彭曉慶.水泥粉煤灰碎石樁復合地基施工方法的探討[J].建筑科技與管理,2010(06).

[4]閆明禮,張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐[M].北京:中國水利水電出版社,2006．

[5]徐曉蓮.水泥粉煤灰碎石樁在軟土路基處理中的應用[J].江西建材,2015,20(10).

基金項目：湖北省教育廳2014年度科學研究項目（B2014175）

作者簡介:徐曉蓮（1960-），女，湖北浠水人，教授，研究方向：道路橋梁工程技術及高等職業教育。