軟土路基中CFG樁的應用研究

陳敬生

摘要：本文介紹了軟土及軟土路基的定義和特點，探討了CFG樁在軟土路基中的應用。

關鍵詞：軟土路基；CFG樁

前言

多年來，我國在沿海地區以及黃土高原軟土地基的處理研究已經取得了豐富的經驗，但是軟土路基的病害也時有發生，尤其是橋頭跳車現象嚴重，影響著道路的使用功能。由于橋頭與路堤沉降差異太大，造成交通事故，反復根治不僅耗費資金，還造成嚴重的社會影響。本文結合泉州市濱江路（39號路～南環路）工程實例，介紹CFG樁在軟土路基的應用情況。

1 軟土及軟土路基

淤泥、淤泥質土及天然強度低、壓縮性高、透水性小的一般粘性土統稱為軟土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。軟土路基是修建在軟土地區的路基，主要是路堤填筑荷載引起軟基滑動破壞的穩定問題和量大且時間長的沉降問題。

2 軟土地基處理施工技術

軟土地基處理施工具體方法有幾十種，常常多種方法綜合應用。按加固性質，主要有以下幾類：

（1）表層處理法：砂墊層、反壓護道和土工聚合物處治。

（2）換填法：開挖換填法、拋石擠淤法和爆破排淤法。

（3）重壓法：堆載預壓法、真空預壓和真空預壓加堆載預壓法。

（4）垂直排水固結法：砂井、袋裝砂井和塑料排水板。

（5）其他軟基處理：旋噴樁、粒料樁和生石灰樁。

本文主要介紹CFG樁在泉州市濱江路（39號路～南環路）軟土路基中的應用，CFG樁是粒料樁的一種類型。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱（即cement flying-ash gravelpile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。

3 泉州市濱江路（39號路～南環路）道路工程概況和地質條件

3.1 工程概況

泉州市濱江路（39號路～南環路）道路工程，位于泉州市城東片區，北起城東片區的39號路，在K14+099.814規劃路口處接南環路，樁號范圍K10+000～K14+099.814，路線全長4.099814km，道路全長均處于軟基地段。具體的斷面設計為：

3.2 地質條件

根據鉆探揭露，擬建道路場地巖土層的分布及其特征自上而下分述如下：

（1）填筑土①：屬新近回填，呈灰黃、棕紅等色，松散狀態。

（2）種植土②：屬近代耕作層。呈灰色、灰褐色，松散狀。

（3）中液限粘質土③：為有機質高液限粘質土（淤泥）上部硬殼層。呈褐黃色，可塑狀為主。

（4）有機質高液限粘質土④：屬全新統海積層。道路沿線均有分布。呈深灰色，飽和，軟塑～流塑，成份主要由粘、粉粒組成，含有機質，有腐嗅味，切面光滑，韌性較高，干強度一般，無搖振反應，切面較光滑，海積成因。

（5）中液限粘質土⑤：呈褐黃、青灰等色，以可塑為主，局部為硬塑。

（6）含細粒土砂⑥：呈淺灰色為主，飽和，總體呈稍密，顆粒級配一般或較差。

（7）含細粒土礫砂⑦：灰黃、灰白色，飽和，總體呈中密，級配較好，磨圓度較好，顆粒成份以石英為主。

（8）殘積中液限粘質土⑧：呈淺黃、灰白等花斑色，硬塑狀。

（9）全風化花崗巖⑨：該層呈灰白、灰黃等色，屬極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

（10）強風化花崗巖⑩：該層根據風化程度不同可分為砂礫狀強風化巖（⑩a）和碎塊狀強風化巖（⑩b）兩亞層。

（11）中風化花崗巖11：呈灰黃、灰白色，中粗粒花崗結構，塊狀構造。

（12）微風化花崗巖12：部分路基鉆孔及橋位鉆孔有揭露，揭露厚度0.5～5.7m。

4 CFG樁軟土路基處理

4.1 CFG樁的處理應用

軟土路基處理主要控制路基工后沉降和穩定性，一般路段工后沉降S≤30cm，與涵洞或箱型通道銜接處工后沉降S≤20cm，橋臺與路堤相鄰處工后沉降S≤10cm。路基穩定性驗算采用固結有效應力法，營運期路基穩定安全系數不小于1.2，施工期不小于1.1。

軟土厚度是選擇軟基處理方法的重要依據，根據地勘報告，本項目中軟土為有機質高液限粘質土，有機質淤泥的有機質含量高達6.2%～10.1%，靈敏度高達7.3～13.3，屬于高超靈敏土，將給軟基處理帶來很大困難，必須引起高度重視。有機質高液限粘質土④：分布較穩定，厚度較大，屬高壓縮性軟弱土，力學強度低，未經處理不宜直接作為路基使用，也不能直接作為管道、擋土墻、涵洞的持力層。另該層在7度地震作用下有產生震陷的可能，需采取相應的抗震措施。

本項目軟土地基設計在考慮軟土的各項技術指標的基礎上，結合軟土的分布范圍、厚度，路基填土高度，所處位置（橋頭、涵洞、通道、一般路堤）及工程允許的工期等各方面因素的基礎上，對不同地段采取了不同的加固措施。大部分地段屬于灘涂回填用地，軟基特性明顯，軟土厚度最大近20m，前期安吉路的軟基處理采用旋噴樁和袋裝砂井+等載預壓，袋裝砂井最終最大沉降量達1488mm，旋噴樁最大沉降量138mm。經過對軟基采用旋噴樁處理一些數據的比對，對軟土厚度大于15m的軟基，攪拌樁大于15m底部成樁效果很差，其工后沉降量遠遠大于設計值，不宜采用旋噴樁的處理方法。該濱江路軟土厚度較大達20m，根據控制各路段工后沉降的設計原則，在K10+120～K12+250段設計時主要采用CFG樁軟基處治措施。

CFG樁+褥墊層+欠載預壓：CFG樁單樁承載力170-290kN，復合地基承載力90～180kPa。適用于填土高度小于5.0m，地基處理深度>13m軟土地段或填土高度大于5.0m，地基處理深度≤25m軟土地段。CFG樁樁徑40cm，三角形或正方形布置，樁間距1.3～2.0m，樁頂設置50～60cm厚碎石墊層，墊層中間鋪設一層TGSG80復合鋼塑土工格柵，當樁間距≥2.0m時，在樁頂設置樁帽，樁帽1.0×1.0×0.35m，強度為C25，樁長根據軟土深度確定，CFG樁應打透軟土層并進入硬層0.5m，CFG樁采用振動沉管灌注成樁施工工藝。

圖2-般路段的CFG樁軟基處理

本圖為CF6樁設計圖。CFG樁采用干振沉管法施工工藝。雨污管槽位置CFG樁應設高于管槽基礎底面50cm的保護樁頭的保護樁頭，待CFG樁施工完畢28天并檢測合格后，開挖基坑，敲掉上部50cm樁頭，施工管槽。

4.2 材料要求

CF6樁樁徑40cm，樁體原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成，材料按C15砼配比。水泥應為32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥，粉煤灰采用Ⅱ級或Ⅲ級袋裝粉煤灰，碎石、石屑雜質含量小于5%，混合料坍落度控制在3cm～5cm，28天齡期標準試塊抗壓強度不小于6.9MPa。施工前應由室內試驗室進行配比試驗，施工時按配合比配制混合料。成樁過程中，應抽樣做混合料試塊，每臺機械每天至少應做一組（不少于3塊）試塊，標準養護，測定其抗壓強度。場地清表（淤）換填砂填料（砂礫）要求含泥量不大于5%。

4.3 CFG樁打至邊坡線，打透軟土層并進入硬層50cm

4.4 軟基施工應嚴格按照《公路路基施工技術規范》JTGF10-2006執行

4.5 CFG樁施工控制

路基范圍內水（魚）塘、溝渠、河流，必須先做好圍堰排水等工作，清理并整平施工場地，在施工CF6樁之前先鋪設30cm的砂墊層，然后根據設計進行樁位放樣，場地低洼或水塘地段應先排水清淤后再回填粘性土（不得回填雜填土）至整平高程。

（1）CFG樁施工前應進行試樁和工藝試驗，以檢驗設備、工藝是否適宜，確定選用的技術參數是否滿足設計要求。成樁工藝性試驗樁數5根，通過試樁確定材料配比；工藝試驗宜結合工程樁進行，試驗過程中注意觀測新打樁對未硬結和已硬結的已打樁的影響。

（2）CFG樁施工前應預埋混凝土樁尖，樁尖埋入地表以下30cm，長度不計入樁長。

（3）CFG樁鉆機就位后，應用鉆機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿，校正位置，使沉管垂直對準樁位中心，確保CFG樁垂直容許偏差不大于1%。

（4）CFG樁施工時務必要隔行隔樁跳打，相鄰樁施工時間間隔大于7天。可采用從中心向外推進的方案，或從一邊向另一邊推進的方案。

（5）為防止縮頸、斷樁及樁身強度不均，CF6樁沉管時間宜短，拔管速度控制在1.2～1.5m/min，不允許反插。

（6）CFG樁施工過程中，密切關注地面隆起及樁頂浮漿情況，必要時進行樁體靜壓。

（7）CFG樁施工工程中，抽樣做混合料試塊，每臺機械每天應做一組（3塊）試塊（邊長150mm的立方體），標準養護，測定其立方體抗壓強度。其28天齡期標準試塊抗壓強度不小于b.9Mpa。

（8）CFG樁加固小型結構物地基時，樁頂設50cm保護樁長。

（9）CFG樁樁間距等于或小于1.8m地段，CFG樁地基加固完成7天后，開挖至設計標高，截去保護樁長后鋪設褥墊層。褥墊層鋪設時先鋪設20cm厚碎石，再沿路基縱向鋪設一層TGSG80雙向鋼塑土工格柵，最后再鋪設一層30cm厚碎石。

（10）CFG樁樁間距等于或大于2地段，CFG樁樁頂需設置樁帽。CFG樁地基加固完成7天后，開挖至樁頂設計標高，打平樁頭，整平樁帽底的砂墊層，確保樁頭能平穩嵌入樁帽的凹口，樁帽底與砂墊層間銜接密實。再用碎石填平至樁帽頂并用用小型打夯機夯壓密實，再沿路基縱向鋪設一層TGSG80雙向鋼塑土工格柵，最后再鋪設一層30cm厚碎石。樁帽的預制應嚴格按鋼筋混凝土規范進行預制。當托板頂填土高度小于50cm時，嚴禁用大型壓路機碾壓。

5 沉降監測成果匯總

6 結語

CFG樁施工完成后，按照設計要求對承載力、樁徑、樁長及樁位偏差等進行檢測，全部滿足設計要求。同步按設計要求進行欠載預壓，沉降滿足設計要求后開始施工路面，該項目經過近3年的施工，目前已竣工通車，路基整體穩定性較好。但是，施工過程的一些不足之處在于管道開挖施工，施工單位對支護系統不夠重視，部分溝槽塌方造成CFG斷裂破壞，影響路基施工質量。因此，在片區其他項目的設計中，CF6樁頂部5m范圍內增設鋼筋籠，防止溝槽塌方造成CFG樁斷裂。結合泉州市濱江路（39號路～南環路）工程實例，CFG樁在軟土路基中應用，對其他類似工程軟土地基的施工具有一定的指導意義。