試論公路ＣＦＧ樁軟基處理施工技術(shù)

曹泊宇　曹泊川

[摘 要] CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁（CEMENT FLYASH GRAVEL PILE）的簡稱，是由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥加水?dāng)嚢柚瞥傻囊环N粘結(jié)強(qiáng)度較大的樁，可以全長范圍內(nèi)受力，具有沉降小、穩(wěn)定快的特點(diǎn)，能有效提高高速公路的工程質(zhì)量和行車安全。

[關(guān)鍵詞] CFG樁 軟基處理 施工

在公路工程建設(shè)中遇到的軟土地基處理，成為公路工程關(guān)鍵問題之一。在軟土地區(qū)修建公路，高路堤存在穩(wěn)定性差和過大的變形沉降，而低路堤在交通荷栽作用下，也常使道路沉降變形，嚴(yán)重影響道路的質(zhì)量和使用，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。在高等級公路建設(shè)中，對軟土路基處理問題巳成為影響工程造價(jià)和道路使用質(zhì)量的突出矛盾之一。尤其在深圳等地區(qū)，幾乎每條（高等級）公路的修建，都有遇到軟土路基的問題。但經(jīng)過多年來的經(jīng)驗(yàn)積累，并參照國內(nèi)外對軟土路基處理的最新方法與研究成果，我們已經(jīng)有一整套比較成熟的軟基處理工藝和方案。在近年來修建的高等級公路中應(yīng)用取得良好的效果與經(jīng)濟(jì)效益。

CFG 樁在基底標(biāo)高上進(jìn)行施工，鉆孔穿越的各土層依次為：標(biāo)高-30.500～-20.500m，砂質(zhì)粘土～粉質(zhì)粘土，具有中低壓縮性；標(biāo)高-20.500～-15.000m，重粉質(zhì)粘土～粘土；標(biāo)高-15.000m 以下為穩(wěn)定的粘質(zhì)粉土～砂質(zhì)粉土。采用管井井點(diǎn)降水至標(biāo)高-30.500m。

一、CFG 樁施工原理

CFG樁復(fù)合地基粘結(jié)強(qiáng)度樁是復(fù)合地基的代表，目前多用于高層建筑基礎(chǔ)處理中，在公路工程中應(yīng)用還相對較少。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱(即cement fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間士、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與路基連接，無論樁端落在一般土層還是堅(jiān)硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，因此也大大降低了工程造價(jià)。

（一）鉆機(jī)就位→成孔→鉆桿內(nèi)灌注混凝土→提升鉆桿→灌注孔底混凝土→邊泵送邊提升鉆桿→成樁→鉆機(jī)移位。

（二）施工措施

1．為檢驗(yàn)CFG 樁施工工藝、機(jī)械性能及質(zhì)量控制，核對地質(zhì)資料，在工程樁施工前，應(yīng)先做不少于2根試驗(yàn)樁，并在豎向全長鉆取芯樣，檢查樁身混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度和樁身垂直度，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，修訂施工工藝。

2．通常樁頂混凝土密實(shí)度差，強(qiáng)度低，對此采取樁頂以下2.5m 內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)搗固的措施。

3．為做到水下成樁，要求鉆桿鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后不提鉆，先向空心鉆桿內(nèi)灌注約8m 高的混凝土，然后再提鉆進(jìn)行樁底混凝土灌注。之后，邊灌注邊提鉆，保持連續(xù)灌注，均勻提升，可基本做到鉆頭始終埋入混凝土內(nèi)1m 左右。嚴(yán)禁采用先提鉆后灌注混凝土，形成往水中灌注混凝土的錯(cuò)誤作法。

4．做好成孔、攪拌、壓灌、提鉆各道工序的密切配合，提鉆速度應(yīng)與混凝土泵送量相匹配，嚴(yán)格掌握混凝土的輸入量大于提鉆產(chǎn)生的空孔體積，使混凝土面經(jīng)常保持在鉆頭以上1m，以免在混凝土中形成充水的孔洞。

二、地質(zhì)分析與研究

深圳某標(biāo)段屬于珠江三角洲濱海相沖積平原，上覆第四系，主要可分為亞粘土4m，粉細(xì)砂4~7m，淤泥質(zhì)亞粘土8~17.5m，中粗砂層在17.5M以下。該路基部分有軟基處理3288延米，挖除表土21076m3，砂墊層181133 m3，清淤及換填各551689m3，袋裝砂井3086950m，CFG樁655252m，預(yù)應(yīng)力水泥砼管樁56000m。路基預(yù)壓與超壓填砂599872 m3，漿砌工程14598 m3，槽下封層土處理（厚40cm）218415m2。路基地下排水4494米，土工格柵487311m2，以及其它一些零星附屬工程。橋梁工程有互通立交橋1座，中小橋共9座。通道涵共3座。

其中，為了縮短工期，減少路基預(yù)壓沉降工程數(shù)量，保證路（基）橋（梁）結(jié)合段的路基穩(wěn)定性，在對路基進(jìn)行清淤換填基礎(chǔ)上，同時(shí)在橋頭兩端各50米范圍內(nèi)和涵洞底采用CFG樁進(jìn)行軟基處理。按設(shè)計(jì)，在橋頭漸變段，實(shí)際處理寬度為97~110米，設(shè)計(jì)處理深度為20米，CFG樁采用四邊形布置，間距為1.5米，樁徑為0.4米， 樁頂鋪設(shè)塑料土工格柵B型，雙向抗拉強(qiáng)度＞60KN。土工格柵上設(shè)褥墊層砂墊層厚度為50cm。

三、材料質(zhì)量要求

（一）水泥采用高明協(xié)和牌普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級為P.032.5R。細(xì)度、比表面積等各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB175-1999 P.032.5R等級水泥標(biāo)準(zhǔn)。

（二）砂料：采用北江的中砂。細(xì)度模數(shù)2.33.0，含泥量不得大于5%，云母含量不得大于2%， 物質(zhì)的含量不得大于1%，硫化物及硫酸鹽的含量不得大于1%。產(chǎn)地為三水。

（三）碎石：采用六合嘴碎石場生產(chǎn)的碎石。規(guī)格為5~31.5mm，含泥量不應(yīng)大于5%，碎石為花崗巖石加工而成，壓碎指標(biāo)不得小于12%，針狀片狀含量不大于10%，含泥土量小于2%，硫化物和硫酸鹽的含量不大于1%，顆粒級配采用連續(xù)級配，過篩率為100。

（四）粉煤灰：采用廣州博譽(yù)環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的粉煤灰。細(xì)度不大于12%，燒失量不大于5%，三氧化硫量不在于3%，需水量比不大于95，符合GB/T1596-1991之II級技術(shù)要求。

（五）土工格柵：采用浙江辰鑫公路工程材料廠有限公司生產(chǎn)的雙向加肋土工鋼塑格柵，型號為C×SS60-60。抗拉強(qiáng)度＞60KN，各項(xiàng)指標(biāo)符合JTJ/T 060-98試驗(yàn)規(guī)程要求。

四、CFG樁施工過程

施工采用DZ60樁機(jī)內(nèi)壓混凝土施工工藝，施工前先進(jìn)行試樁以確定水泥、摻入比等的最佳配比，以及人員機(jī)具的配套組織，施工時(shí)嚴(yán)格按以下規(guī)程進(jìn)行：

（一）利用鉆機(jī)塔身的前后和左右垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心，確保CFG樁垂直容許偏差不大于1.5%。

（二）混合料攪拌嚴(yán)格配合比進(jìn)行配料，上料順序?yàn)橄妊b碎石，再加水泥、粉煤灰、砂，使水泥、粉煤灰夾在砂石之間，不易飛揚(yáng)和粘附在筒壁上，也易于攪拌均勻， 每盤料攪拌時(shí)間不小于60秒，混合料塌落度控制在6～10cm，攪拌機(jī)攪拌筒備好熟料。

鉆進(jìn)成孔采用先慢后快的方法進(jìn)行，這樣既能減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔偏差，以便及時(shí)糾正。當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計(jì)樁長預(yù)定標(biāo)高時(shí)，于動(dòng)力頭底面停留位置在相應(yīng)的鉆機(jī)塔身處作醒目標(biāo)記，作為施工時(shí)控制樁長的依據(jù)。

移動(dòng)至下一根樁施工時(shí)，還應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，保證樁位準(zhǔn)確。

五、CFG樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)

CFG 樁樁體強(qiáng)度滿足C20的設(shè)計(jì)要求。樁身結(jié)構(gòu)完整的一類樁385根;樁身結(jié)構(gòu)

基本完整、樁身局部輕微離析、對樁的使用不構(gòu)成影響的二類樁33根。一、二類合格樁共418根，占檢測樁總數(shù)424根的98.58%。其中淺部斷裂樁6根，占檢測樁總數(shù)的1.42%，經(jīng)開挖核實(shí)斷裂在距樁頂0.5m 左右處，斷裂處混凝土對接吻合，分析為剔鑿保護(hù)樁頭混凝土不慎所致。經(jīng)清理后復(fù)測，發(fā)現(xiàn)下部樁身質(zhì)量基本均勻完整，屬合格樁。

（一）根據(jù)以往施工的施工經(jīng)驗(yàn)及參照其他工程的使用效果，復(fù)合路基中由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，其受力和變形類似于素混凝土樁，具有路基承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡單易行、工程質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（二）CFG樁處理路基是一種效果明顯的處理方法。用CFG樁加固后的復(fù)合路基抗變形能力有明顯提高，路基沉降穩(wěn)定。

（三）在CFG樁處理路段設(shè)置增加了中粗砂的砂墊層為褥墊層以及雙向鋼塑土工格柵材料，直接影路基的整體穩(wěn)定，對路基的橫向整體穩(wěn)定起著重要作用，對于路線縱向的作用，結(jié)合CFG樁地基處理，可以使路橋結(jié)合段緊密聯(lián)系，減少局部沉降。

（四）由本工程證明應(yīng)用CFG樁軟基處理方案，質(zhì)量易控制，造價(jià)相對較低，施工進(jìn)度快，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益明顯，有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] JGJ 94-94，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 佛山市和順至北滘公路主干線工程，施工招標(biāo)文件（2004.5）