CFG樁技術在軟基工程施工中的應用
——以省道213線沿灘區段改線項目為例

劉 陽

(核工業華南建設工程集團公司，廣東 廣州 510800)

0 引 言

CFG為軟基工程中常用的混凝土樁應用技術，該混凝土樁的構成材料主要包括砂土、粉煤灰、石頭屑以及碎石塊，最終通過水泥拌和成型，是一種強度相對較低的混凝土樁。在軟基處理項目中，CFG樁具有良好的應用效果，能夠在低成本支出的情況下完成沉降明顯的軟基道路處理工作，本文結合省道213線對該技術的實際應用情況進行詳細論述。

1 CFG樁技術概述

1.1 技術原理介紹

CFG樁是針對軟基工程的復合地基處理技術，在應用過程中，施工人員需要將褥墊層、樁間土與CFG樁聯合構建復合地基結構，無論將CFG樁埋設在硬土還是軟土區域，樁間土都能在復合地基中起到載荷傳遞的作用。相對而言，CFG樁能夠承受比樁間土更高的負載應力，而CFG承載的應力能夠順著復合地基出現向深處轉移，施工人員可以適當提升樁間土承受的載荷應力，通過更均衡的應力傳遞體系增強復合地基的整體載荷承載效果，進一步規避地基變形、沉降等隱患問題[1]。相對而言，褥墊層設計是CFG樁技術應用的重要環節，施工單位需要合理設計褥墊層來確保樁間土與樁基本體載荷承受能力的充分發揮，對CFG樁與樁間土的效果發揮具有促進作用。在CFG施工期間，施工單位需要支出較多成本，其應用效果在大量工程項目中得到驗證，能夠大幅度提升軟基處理效率，對于縮減改線項目施工周期具有積極意義[2]。

1.2 技術規范標準

CFG樁技術應用人員需要嚴格按照技術規范開展施工，在樁基制作期間需要結合項目具體情況做好水泥、碎石塊、石屑、粉煤灰等相關材料的配比設計工作，并嚴格按照方案要求進行材料配置工作，確保成樁后的浮漿厚度、坍落度等符合技術要求；在鉆孔期間，施工人員需要結合現場實際做好拔出鉆桿速度和時機的控制，并按要求對樁頂高度等參數進行控制，同時通過成樁抽樣試驗的方式對技術應用情況進行質量分析，確保軟基工程施工有序開展[3]。

2 CFG樁技術在213省道工程中的實際應用

2.1 工程簡介

省道213線改造路段位于沿灘區域，主要設計仙市段以及瓦市段(5.37 km)兩部分，兩段線路均為60 km/h速度的一級公路，具有23 m的路基寬度，為雙向車道，每向為兩車道，23 m寬度的路基主要包括2 m×2.5 m硬路肩、7.5 m車道、7.5 m車行道、2 m×0.5 m土路肩、2 m中分帶，土路肩位于道路兩邊最外側，硬路肩臨近土路肩布置。線路改造工作主要設計約63 m路段的軟基處理工作，需應用的CFG樁基數量為700根，樁帽為C15混凝土配置，材料體積為107 m3，需鋪設約1 199 m3的碎石墊層以及3 999.6 m2的土工格柵，樁基改造施工需在30 d內完成。

2.2 設備材料準備

結合工程量、施工周期以及現場地質情況，本項目計劃利用KL600B/C型鉆機開展鉆孔施工，混凝土輸送壓灌工作需借助混凝土泵完成，相關材料設備具體清單如表1、表2所示。

表1 主要機具設備清單

表2 主要材料清單

2.2 施工工藝流程

在CFG樁施工區間，計劃按設計要求利用鉆孔機完成規定深度鉆孔工作后，在不拔出鉆桿的情況下利用高壓泵將細石混凝土壓灌至鉆頭區域，在壓灌的過程中持續提拉鉆桿，直至灌注的混凝土高度達到乃至超出標高要求。

2.3 各工序施工技術要求

在場地平整過程中，施工人員需要利用鏟車進行場地平整處理，確保場地高度高于CFG樁上部標高，具體數值應超出標高50 cm，將超出部分用作工作墊層，墊層中需要設置排水橫坡，坡度標準為2%，最終需以90%的壓實度標準借助壓路機(YZ20T)進行場地壓實處理，并組織人員做好周邊排水溝的挖掘工作。

在測量放樣期間，施工人員需要嚴格按照CFG樁圖紙對施工場地開展樁位布置工作，期間需要定義各樁基的具體變化，避免造成后續施工管理困難。放線需借助全站儀開展，在測出中心線的情況下，公司人員應結合鋼尺以及經緯儀測量結果完成各樁基定位工作，利用鋼釬、白灰、編號進行鉆孔成樁位置標注[4]。

鉆孔之前，施工人員需要對準之前標注的樁位設置鉆桿，期間需要將垂直度偏差控制在1%之內，垂直度的測量可以借助鉛垂來實現，也可以通過鉆機垂直度調整工作進行控制，每根樁基鉆孔前均需要完成相關檢查工作。鉆孔期間，施工人員需要關閉鉆頭閥門，操縱鉆桿至指定位置后按照先慢后快的規律鉆進，鉆井速率需要避免超出1～1.2 m/min的范圍，確保所鉆孔洞不會因速率控制不合理變成螺旋狀，成孔深度需滿足樁基壓灌標高要求，盡可能留有0.5 m的余量，避免施工樁頂標高完成等于設計設計標高。當鉆孔工作受到較大阻礙或出現鉆桿搖晃情況時，施工人員需要將鉆進速率放緩，避免造成設備損傷、孔位偏移問題。鉆頭鉆進由軟弱地層進入持力層可以從電流表示數來確認，當鉆機工作電流在60 mA左右時，表明鉆頭尚處于軟弱地層區域，當電流瞬間提示至120 mA乃至更高數值時，表明鉆頭進入持力層，此時需做好鉆進速度控制工作[5]。

在拌和樁基材料的過程中，施工人員需要在拌合站集中處理，期間需要嚴格控制材料配比和拌和時間，拌和時間通常在100 s左右，具體參數需要提前通過拌和實驗來測試。在坍落度方面，施工人員需要按照180～200 mm范圍內的標準對所拌合材料的出廠時間進行控制，并快速借助攪拌運輸車將材料運輸至鉆孔成樁場地。在灌注拌合料期間，灌漿人員需要做好與鉆孔人員的協調配合工作，當鉆桿拔出25 cm左右時終止拔桿操作，灌漿人員需利用液壓混凝土泵壓灌拌合料，待拌合料充滿鉆桿芯管后提拉鉆孔，同步進行拌合料壓灌工作，整個施工過程需要做好鉆桿提拉速度與漿液壓灌速度的協調配合工作，當CFG樁達到指定高度后進行蓋土封頂處理工作。

由于現場需進行多根CFG樁灌注施工，在進行連續灌樁施工時，施工人員需采取隔排隔列的跳樁施工方法避免新樁壓灌期間對舊樁造成擾動，同時也能夠更便捷地進行樁內土清潔處理工作，避免樁位遮擋出現較大鉆孔灌漿誤差。此外，為了避免施工質量存在問題，施工人員需要做好每盤混合料的坍落度測試工作，并在成樁清潔做好拌合料試塊工作，通過抗壓強度測試確認CFG樁基質量的可靠性。

2.4 CFG樁基施工常見問題及應對措施

(1)擾動土強度降低

土的性質對于成樁工藝效果具有較大影響，土的擠密性尤為重要，通常具有粉土、松散填土等擠密性良好的土，非飽和粘土等可擠密性土以及淤泥質土等不可擠密土。由于擠密性受土的壓實程度影響較大，施工人員需要考慮砂土、粉土會振密也會振松的現實情況，在施工前做好土層加固前密實度的調查分析工作，避免后期擾動對樁基施工質量造成不利影響。

(2)斷樁縮頸問題處理措施

施工人員在飽和軟土區域應用CFG樁技術時，舊樁更容易受到新樁的擾動，導致樁體受擠壓出現變形乃至斷裂、縮頸等問題；在上部或中部存在硬土層的區域應用CFG樁技術時，樁機對產生較大的振動力并傳導至舊樁部位造成擾動，通常可以采取跳樁方式施工，在實際操作時可以需要考慮舊樁的結硬強度，避免新樁鉆孔壓灌過程中導致鄰近樁出現裂縫。縮頸問題通常與提升速度、泵送壓力、地層硬度、鉆頭直徑等存在關聯，施工人員需要嚴格按要求做好泵送壓力、速率的控制工作，充分掌握松軟地層的位置區域，并做好鉆頭直徑的控制工作，避免鉆頭過度磨損影響成樁直徑。

(3)串孔問題處理措施

串孔問題的形成與泵壓、樁距以及地層松軟程度有關。當發生串孔問題時，施工人員需要增加混凝土的灌注量，盡可能保持CFG樁的完整性。針對樁距近引發的串孔問題，施工人員可以采取跳樁施工形式，補打施工需要在前一根混凝土凝固后開展；如果串孔問題與振動擠壓有關，施工人員需要做好區域地質調查工作，結合地層地質情況對壓力、設備等進行合理應用和控制。

3 樁基參數對CFG樁施工質量的影響情況分析

3.1 樁長參數分析

本次改線項目所應用的CFG樁平均樁長為10.12 m，為驗證樁長對CFG復合地基質量的影響，將樁長作為變量進行試驗對比分析工作。最終選取9.5～11 m范圍內的4種樁長進行測試，模擬分析不同樁長情況下的沉降量與承載力，現場實驗得到測試結果如表3所示。

表3 CFG樁基不同樁長參數下的承載力與沉降量參數變化情況

數據結果表明，CFG樁所形成的復合地基在樁長不斷提升的情況下，其承載力持續增長，沉降量也持續降低，但隨著樁長的持續增加，復合地基的承載力以及沉降量變化幅度不斷減小。從分析可以發現，樁長數值較低時，樁體影響的土體區域較小，地基的加固深度處于較小范圍，而樁長數值不斷提升時，土體擠密深度持續增加，地基的承載力和穩定性也隨之提升。在實際應用時，工程單位需要結合成本、樁基參數、質量效果做好樁長控制工作，避免產生不必要的成本支出。

3.2 樁徑參數分析

在改線項目施工區域選擇四個位置鉆孔灌漿，測試400～500 mm范圍內四種樁徑CFG樁的應用效果，模擬分析得到測試結果如表4所示。數據結果表明，CFG樁所形成的復合地基在樁徑不斷提升的情況下，其承載力持續增長，沉降量也持續降低，但隨著樁徑的持續提升，復合地基的承載力以及沉降量變化幅度不斷減小。從原理上分析可以發現，樁徑數值較高時，CFG樁與周圍土層的接觸面積增大，載荷向下傳導的效果提升，地基沉降量隨之減小，而承載力也隨之提升。在實際應用時，工程單位需要充分考慮400 mm以上樁徑時應用效果變化較少的情況，避免因過度提升樁徑產生不必要的支出。

表4 CFG樁基不同樁徑參數下的承載力與沉降量參數變化情況

4 結 語

綜上所述，CFG樁技術能夠有效改善公路軟基沉降量大、承載力差的問題，在實際應用時需要嚴格按工序做好材料配置、鉆孔灌漿等各項工作，期間需要做好拌合料坍落度、孔徑、灌漿壓力等相關參數的控制工作。此外，在施工期間，工程單位也需要結合成本、CFG樁質量要求等做好樁徑、樁長的控制工作，在滿足工程質量要求的情況下降低成本支出。