CFG樁在市政道路軟土路基處理中的應用

林杭超

（廈門中平公路勘察設計院有限公司，福建 莆田 351100）

0 引言

路基的穩定性對市政道路的安全穩定有著至關重要的影響。我國基本建設的土地在不斷地減少，尤其是沿海城市，需要建設的土地多存在軟土地基（以下簡稱軟基），軟基處理的項目大量增加。隨著地基處理經驗的不斷豐富，設計水平不斷提高，施工設備的不斷更新，施工工藝的不斷改進，軟基處理技術發展迅猛。市政道路施工在遇到軟基時，應采取快速補強技術。

水泥粉煤灰碎石樁（以下簡稱為“CFG樁”）是一種在軟基上進行快速處理的方法。CFG樁是以水泥、粉煤灰、碎石為主要原料的低強度水泥混凝土。本文對CFG樁在軟基處理中的應用進行探討，希望能為行業提供一定的參考作用。

1 工程概況

1.1 工程概況

莆田市東吳商務區商務大道道路一期工程位于湄洲灣北岸經濟開發區，道路長度全長為1080.00m，起點樁號K0+000位于商務大樓北側（遠期接二期商務大道），終點樁號K1+080位于荔港大道，道路為城市次干道，呈東西走向，道路紅線寬度為24m，車道為雙向四車道，設計速度為30km∕h，路面采用瀝青混凝土路面。工程所在地地勢較為平坦，地面標高最大值2.73m，最小值0.82m，地表相對高差1.91m。地貌上屬于濱海相沖淤積地貌單元。該道路沿線用地現狀路經耕地、魚塘等。路基經設計標高整平后，場地內地層結構自上而下依次為：①-1素填土、①-2填砂、②淤泥、③粉質黏土、④殘積砂質黏性土、⑤全風化花崗巖和⑥強風化花崗巖。其中淤泥飽和、流塑，含有機質，具腐臭味，搖震反應弱，干強度中等，韌性中等，切面有光澤，局部相變為淤泥質土，在該層局部含沙量較高。該層全場均有分布，平均深度6.29m。

1.2 軟基處理方案

地基處理方法為CFG樁復合地基，直徑50cm，樁頂鋪設褥墊層，褥墊層為厚度50cm級配良好的碎石墊層，墊層內鋪設雙向土工格柵。CFG樁呈正三角形布置，處理平均深度約為7.0m，穿透軟淤泥層，復合地基承載力特征值不小于150kPa。

2 CFG樁概述

CFG樁是以水泥、粉煤灰、碎石、砂等為主要原材料的復合型地基，以高粘結強度樁為基礎，從而達到增強樁基礎、穩定承載力的目的。目前，CFG樁可以將軟土打穿，進入持力層和沙礫層，樁徑可達400-500mm。CFG樁主要在軟基中起加固作用，是在碎石樁的基礎上發展起來的一種加固樁，主要是將粉煤灰、石屑、水泥等材料加入碎石中，以提高基礎碎石樁的加固效果。

CFG樁的承載力是由CFG樁、褥墊層和樁間土壤的共同作用決定的，它是由CFG樁本身的強度和樁與樁之間的摩擦而產生的。通過控制CFG樁和樁間的剛度，可以有效地將CFG樁與樁間的承載力進行有效地傳遞，保證了復合地基的穩定性，避免了CFG樁在施工過程中的不均勻沉降。CFG樁技術作為城市道路地基處理的一種快捷高效的方法，在城市道路中得到了廣泛地應用。然而，CFG樁在施工過程中還存在很多問題，如不正確地施工，會對地基處理的質量造成很大的影響，造成路面在使用過程中出現不均勻沉降、塌陷等問題。

3 CFG樁的特點

（1）承載能力強。CFG樁能夠充分地發揮樁的側阻力，也能發揮樁的端阻力，采用承載力和壓縮模量相對較高的土層作為樁端持力層。

（2）樁體具有排水性。透水性土層施工時，剛施工完的樁體是孔隙水向上排出的排水通道，該排水通道直至樁體硬化為止。該排水不但不影響樁體本身的強度，而且消散掉孔隙水壓力，避免了地面隆起，對工程質量的保證有著重要意義。

（3）沉降變形小。采用CFG樁進行地基處理，樁底位于持力層上，可以形成承載力較高，變形模量較高的復合地基，有效地控制工后沉降。

4 CFG樁施工要點

4.1 施工過程

樁機就位→找平→鉆孔到設計高度→泵入混合料→拔管→灌注混合料到樁頂部的設計高度→移動、各插6根豎直鋼筋→在樁頂部混凝土達到一定的齡期后，清除樁間土，并鑿掉樁頭→基礎驗槽合格后，澆筑樁帽→鋪設墊層。

4.2 施工準備

CFG樁在成樁之前應進行預應力分析。首先要對地面進行徹底地清理，把地上的雜草和雜物清理干凈。施工單位要熟練掌握設計圖紙，確定成樁后的放線、標志，并按照要求設置沉降觀測網點，方便后續的監測。后續可進行首次地基沉降綜合觀測，并對有關資料進行記錄。在鉆孔、打樁之前，還要充分落實相關人員、機械和材料，進行機械、材料的檢查和測試，以保證材料滿足CFG樁的質量，確定原材料的配合比、攪拌速度和時間。

4.3 鉆孔

利用長螺旋式鉆機和管道抽吸法進行鉆機就位。在鉆入之前，應重新確認所打的孔與設計圖相符，以保證在設計的錨點上進行鉆孔作業。為了防止因鉆孔干擾而引起的非均質性崩塌，CFG樁在工程中應采取從中心到周邊延伸的方法。當長螺旋鉆進到特定位置時，要利用儀器四周的豎直桿進行定位。一般情況下，樁身誤差不能大于5cm，鉆孔豎向誤差不能大于1%。在鉆頭達到設計高度后，立即停止鉆井，并將CFG混合液抽入。

4.3 CFG樁混合料的配比

CFG混合料的配比直接影響CFG樁的成形質量和承載能力。攪拌時必須嚴格遵守實驗室規定的配比，不能隨意更改配料比例。在澆筑之前，對CFG樁的各項性能指標進行重新檢驗，以確保CFG樁的成形質量。在調配攪拌材料時，按碎石、水泥、粉煤灰、砂石等材料的混合順序進行。混合料要充分混合，以防止大量的物料粘在攪拌器的內壁上或從攪拌器內噴出。坍落度控制在16～20cm，攪拌器的注水量要視其坍落程度而適時調節。混合料的用量要按樁數及輸送距離來決定。混合后的混合物必須馬上運送到鉆探現場，在運輸期間不要中斷攪拌。

4.4 灌注混合料

CFG混合料到達工地后，必須最遲在2h內進行灌注。在正式注漿之前，必須對所用的材料進行檢查。在CFG樁長螺旋鉆孔或管中抽吸混合料時，其混凝土的坍落度通常為16～20 cm。在灌注樁施工中，混凝土攪拌泵送量、泵送速度、拔管速度等因素對CFG樁的成樁質量起著決定性的作用。灌注樁要按照設計和施工組織方案規定的參數進行，同時要注意樁身的均勻度和成形質量。澆筑至CFG樁頂部時，應連續澆筑50cm樁頭，為后期沉降預留長度。鉆桿拔出地面后，及時觀察CFG樁的成樁質量，在把鉆頭移向下一個點之前，在樁頂上覆蓋濕潤的泥土。在施工期間，必須由專業人員進行現場指導，以保證工程的安全和質量。CFG樁在施工中必然會對周邊的土壤產生干擾，從而引起周邊樁基的位移。在進行CFG樁的下一步施工之前，還要對其進行檢驗，以確定其樁心位置是否符合設計要求。

5 質量控制措施

5.1 嚴格控制拔管的高度和速度

在實際工程中，在早期階段，由于沒有足夠的資料可以作為基礎資料，因此應特別關注拔管的速度和高度。一般情況下，拔管高度應該在0.5～1m左右，拔出后要停頓10s，然后用錘子敲打，防止混合液沾到噴嘴，也可以使用倒置0.3～0.5m的方式。由于攪拌材料是分階段添加的，為了確保樁身的完整性，在管中混合料必須高于拔管1.5m，拔管速率小于1.5m∕min。在樁周土質量差的情況下，為了防止發生縮樁，必須進一步放慢拔管速率。

5.2 依次進行跳躍施工

CFG樁在鉆孔時要按跳樁法進行，以防止鉆孔對周圍土壤造成不良影響。為了方便檢測樁的沉陷，在樁頂上設置標尺。同時，要密切注意鉆孔、注漿施工對上一根樁的壓力。在整個打樁及注漿期間，必須保證樁身與樁心的豎向對齊。在施工期間，如果出現孤石，要立即與有關部門協商解決辦法，可以在一定范圍內進行位移，但必須滿足規定。

5.3 樁裂縫控制

在樁頂破裂過程中，因施工人員缺乏施工經驗，導致樁身上產生了較大的錘擊力。同時，由于受到機械的撞擊，造成樁間土壤的損壞,還會引起樁體開裂。通常在樁頂1m處會產生裂縫，地表水和地下水可以從這些裂縫進入樁體，引起更大的破壞。為了防止此類事故發生，應采用人工挖樁，同時在鉆孔時要注意控制樁的強度。

5.4 樁質量測試

CFG樁基完工后，必須對其進行質量檢測，以保證其性能達到設計指標。每次試驗不得少于5次，試驗內容主要有樁強度、垂直度、復合地基承載能力等。垂直度誤差小于設計值1%，樁位誤差小于5 cm。在承載能力測試中，首先要對單樁與復合地基進行承載能力測試，然后再進行沉降計算。通常，在樁身強度達到要求后，在一個月內進行復合地基的檢測。對每一樁施工后進行監測，一旦出現問題，應立即向有關單位報告處理。

（1）成樁28d后由專門的檢測單位進行質量檢測；

（2）低應變檢測頻率檢查不低于總樁數10%；

（3）單樁載荷試驗不低于總樁數的1%，且每個施工作業點不少于3處；

（4）復合地基載荷試驗不低于總樁數的1%，且每個施工作業點不少于3處。

通過測試，CFG樁單樁和復合地基的承載力符合設計指標，說明CFG樁成樁效果良好。

5.5 沉降位移監控

沿著道路縱向，觀測斷面每間隔50m設置一個，路段共設置22個斷面，在路肩兩側及路基中心設置觀測點，全路段設置44個沉降盤、44個位移樁及44根基樁，監測斷面位置可根據現場設計施工情況以及埋設前的原位測試資料等做適當調整。

6 結束語

CFG樁作為城市道路地基處理的一種快捷高效的方法，在城市道路上得到了廣泛的應用。該項目的實踐證明，CFG樁在施工過程中的質量控制十分重要，除了重視其施工要點外，還要嚴格控制拔管的高度和速度，講究跳躍施工的次序和裂縫的控制，并嚴格進行質量測試和沉降位移的監控，才能確保施工質量。