CFG樁+袋裝砂井施工技術在高速公路軟弱土地基高填方路基中的應用及質量控制

摘 要：隨著公路技術的不斷發展，在公路建設中的軟基工程中也面臨著較大的挑戰。在軟基當中，因為類型、厚度都存在較大的差異性，所以在建設的過程中有著較高的難度。對此，本研究將通過工程實例分析，選擇云南省昭通市大山包一級公路第一標段為工程實例展開研究，對CFG樁在高填方路基當中需要承受的土應力、荷載情況和沉降量進行觀察和分析。結果發現，CFG樁+袋裝砂井對于公路建設中的軟基處理具有較好的應用效果，可在一定程度上提高工程質量，在之后的公路建設中可進行應用。

關鍵詞：CFG樁；袋裝砂井；公路建設；軟基處理；質量控制文章編號：2095-4085（2024）03-0070-03

0 引言

隨著城市化進展的不斷延伸，在公路建設過程中會面臨越來越復雜的地質條件，如何在復雜的地質條件中完成公路建設已經成為了行業內亟需解決的問題［1］。CFG樁在使用的過程中會應用到粉煤灰，這是一種工業廢料，不僅施工步驟簡單［2］，且成本不高，沉降變形較小，具有較高的社會價值和經濟價值，在公路建設中已經得到了較為廣泛的應用。而袋裝砂井的施工方法比較簡單，主要用于排水處理［3］。公路建設過程中，橋頭軟弱地基就是十分典型的地質條件，如何降低公路軟基建設的沉降量，避免出現行車輛出現跳車的情況十分重要。對此，本研究將通過對工程實例的分析，結合了CFG樁+袋裝砂井的施工技術，完成了在不同材料下的土壓力盒試驗，探討基于不同的情況，樁土分擔荷載之間的相關性，旨在為公路建設的質量控制打下良好的基礎。

1 CFG概述

水泥粉煤灰碎石樁（Cement Fly-ash Gravel Pile， CFH）需要使用粉煤灰、水泥、水等材料，將其按照一定的比例進行拌和后，會形成高粘結強度樁，充分填入地基之后可在一定程度上增加地基的強度［4］。隨著容重的增加，孔隙比也減少，可避免砂土受到震動后出現液化的情況。為了增加地基土的水平抵抗力，可通過CFG樁增加地基土抗剪強度，降低沉降率，在很多工程建設中都有著廣泛的應用。而CFG樁的符合地基包括了樁、樁間以及褥墊層，其中的加固機理是當褥墊層受到了上部基礎荷載的作用后出現變形，隨后將部分荷載進行分擔，產生了更多的受力部分［5］。除此之外，土體在受到了樁的擠壓之后會在一定程度上提高自身的荷載力，樁也是因為周圍土邊應力的增加，受力性能出現了明顯的改善，最終，出現了復合地基受力的整體，可以對荷載力進行共同的承擔。

2 袋裝砂井概述

關于袋裝砂井的施工流程為填筑——攤鋪砂墊層——定位機具——打入套管——沙袋沉降——完成移位——埋沙袋［6］。打沙井是施工的基礎條件，只有將砂井深度進行確定之后，才能展開具體的施工。首先，清空場地，填筑土拱坡，土拱坡的深度為8m，將其壓實過后，可對砂墊層進行攤鋪。一般是通過粗砂進行鋪墊，厚度不能低于30mm，將其振搗密實。無論是土基層還是砂墊層，密度都需要達到工程標準。隨后定位機具，借助全站儀進行定位上的測量，導管、地面保持垂直狀態，并且使用儀器以及吊錘對垂直度進行控制，相關參數需符合工程標準。之后打入套管，其中的原因主要是因為袋裝砂井在很多施工區域中都存在，為了避免出現安全事故，所以要進行試打。當實驗深度＜設計深度，就需要進行設計的更改。之后將沙袋沉入，主要是為了避免袋內的砂子干燥，這樣就會造成體積降低，有斷樁的風險。對此，可將風干后的粗砂進行關注，砂袋入井之后，使用樁架將其沉井，可以避免砂帶斷裂和磨損。最后拔出套管，根據砂井試打的速度將套管拔出。

CFG樁+袋裝砂井的施工方式，在高速公路軟弱土地基高填方路基中能夠產生一定的置換作用，因此，復合地基的自身強度整體高于樁間土，從而在出現了相應的荷載作用后，增加樁頂的壓力，荷載也會不斷的向更深層次傳遞，樁間土荷載整體降低。CFG樁體強度增加，可讓CFG和袋裝砂井共同承擔地基荷載。除此之外，還能產生擠密、振密的作用，通過非排土及振動成樁的工藝，能夠降低樁間土的孔隙比，加大密度以及樁間土強度［7］。

3 工程實例

3.1 工程簡介

選擇云南省昭通市大山包一級公路第一標段為工程實例研究，該標段位于昭通市昭陽區守望鄉、鳳凰街道境內，標段全長為18.2km，地質條件復雜，大部分路基段落為膨脹土及軟基段落，為避免高填方路基及路基與橋臺的銜接段落出現沉降，導致道路開裂及行車不順暢，需要對高填路基及橋頭路基軟基進行處理。所以說，本次公路建設軟基處理的過程中結合了CFG樁+袋裝砂井的施工方式。施工現場如圖1所示。

3.2 試驗方法

料的褥墊層（厚度不一致）展開試驗，分析褥墊層樁土荷載分擔的相關性，在相同厚度、不同材料的試驗中納入了不同的墊層材料，其中包括70%粗石+30%的砂、砂、70%的瓜米石+30%的砂，在相同材料不同厚度的試驗中，將厚度設定為300mm、400mm、500mm，材料為70%粗石+30%的砂。試驗過程中，在墊層上土層、墊層下土層以及樁身對應的位置都埋設了土壓力盒，每個位置埋設10個，所選土壓力盒為JXR鋼弦式壓力盒。

3.3 試驗結果

隨著荷載的增加，樁所分擔的荷載也在不斷增加，當試驗荷載達到最大時，樁承擔荷載可以達到85%。表明CFG樁復合地基在荷載承擔上占據大部分，能夠充分地發揮出樁間土體的作用。見表1。

在墊層厚度一致時，70%粗石+30%砂的墊層，試驗初期所受到的荷載比較小。隨著荷載的增加樁體所受到的荷載也在逐漸增加。將砂作為墊層材料時，試驗初期樁所承受的壓力為最大，當荷載逐漸增加后，分擔的荷載比增加不明顯。而在同種墊層材料當中，在初期，因為厚度的不同，樁所分擔的荷載也存在較大的差異性。到了后期，厚度對樁土分擔產生的荷載比并不會造成較大的影響。因此，樁土的應力會隨著荷載的增加而增加，在使用時，20mm墊層厚度最佳。如圖2所示。

沉降監測中，由于土質較軟，厚度為13m，上覆硬殼層的厚度是1～3m之間不等，根據相應的工程技術規范，在沉降后，橋頭沉降不能超過10cm。若按照15年的沉降期進行計算，處理方法為袋裝砂井+等載預壓，設定8個月預壓期。經過工后的沉降后，主固結的沉降Sc、次固結沉降Sa會在荷載作用的初期出現，并不影響工后的軟基沉降。工后沉降也分為主固結和次固結沉降。若將填筑的高度設定為5m，時間5個月，預壓期12個月，基準期15年，經過計算后，次固結沉降為0.011 7，并且是單向排水。

經過數據監測，軟基中的覆硬殼層的粉質黏土厚度為1.5m，軟土的淤泥厚度為2.9m，可看做硬塑狀粉質黏土。軟土層含水量平均為62%，故結系數2.0×10-3cm2/s。在施工期中會出現明顯的觀測斷面。觀測斷面在路基的填筑高度為4.96m，卸載前沉降量是321mm，速率0.1mm/d，符合質量控制的相關要求。

4 結語

綜上所述：經過了相關檢測之后，其中也有觀測的數據發現，CFG樁+袋裝砂井的方式在公路建設軟弱土地基高填方路基中有著較好的應用效果，能夠為今后公路建設的軟基處理提供借鑒價值，從而提高公路建設質量，為人們的安全出行打下保障，促進社會的和諧發展。

參考文獻：

［1］楚宇.CFG樁技術在高速公路軟土地基處理中的應用［J］.交通世界，2023（14）：55-57.

［2］李學軍，曾祥紀.CFG樁處理軟土路基沉降監測及FLAC 3D模擬分析［J］.工程建設與設計，2023（3）：125-127.

［3］南凱，毛進，熊倫.不同樁距條件下CFG樁土復合加固軟基的沉降變形研究［J］.綠色科技，2023，25（22）：181-185，192.

［4］Alexey L，Irina S，Ivan U，et al.Justification of the parameters of a flexible grillage to strengthen the soft foundations of the subgrade of high-speed highways［J］.Transportation Research Procedia，2022，63 825-835.

［5］楊川陵，謝曉琴.CFG樁加固軟土路基參數敏感性數值分析［J］.湘潭大學學報（自然科學學報），2021，43（2）：95-102.

［6］巫宇涵.鐵路專線軟土地基處理方法及比較［J］.百科論壇電子雜志，2020（16）：122-123.

［7］馬健.復合地基沉降量計算的平均切線模量法［J］.地基處理，2024，6（1）：31-37.