淺談CFG復合地基及其施工

曲志凱

（中鐵大橋局第二工程有限公司 江蘇省南京市 210000）

1 概述

1.1 CFG復合地基概念

CFG復合地基是由CFG樁、樁間土、碎石墊層組成的新型復合地基形式。CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的具有一定粘結強度和一定壓縮性的半剛性樁體。CFG（水泥粉煤灰碎石）樁復合地基技術作為2010年建筑業(yè)推廣應用的10項新技術之一，在工程上具有廣泛應用。

1.2 CFG復合地基特點

1.2.1 適用范圍廣、施工速度快

CFG樁適用于處理粘性土、淤泥質土、砂土、粉土地基。適用于不同的基礎形式、土層結構，且可以帶水作業(yè)。CFG樁施工時無需泥漿，成孔成樁一次完成，減少了成樁時間，加快了施工速度，而且施工簡便，工期短。

1.2.2 受力性能好

CFG樁復合地基具有剛柔并濟的受力特征，承載力較強。柔性特征：在樁頂和基底間設置的碎石墊層，可以有效地調節(jié)樁與樁間土在荷載作用下的變形，從而確保樁與樁間土的共同工作。剛性特性：CFG樁的樁體剛度和變形模量遠大于樁間土，既可以在有限的樁長（6～10d）范圍內可以傳遞垂直荷載，也可全樁長發(fā)揮側阻。

1.2.3 沉降量小、具有排水作用

對于軟土地基，采用CFG樁進行地基處理，如果樁端持力層土質較好，可以獲得變形模量較高的復合地基，從而有效地控制建筑物的沉降。在飽和的粉土和砂土中施工時，成樁過程中的機械振動會使砂土液化，在孔隙水壓力作用下，孔隙水沿著樁體向上排出。

1.2.4 時間效應

施工過程中，高頻振動會對樁間土產生擾動，特別會使高靈敏度的土結構強度降低甚至喪失。但成樁結束后，結構強度會逐漸恢復，樁間土的承載力會逐漸提高。而且水泥、粉煤灰不斷發(fā)生水化反應，使樁身后期強度增大，這對CFG樁承受上部荷載有了可靠保證。

1.2.5 成本低、高效環(huán)保

CFG樁樁體不需要配鋼筋，還可以利用工業(yè)廢料粉煤灰、水泥摻量比相應標號的混凝土樁少，因此施工成本較低，而且噪音小，污染小，減少了環(huán)境污染，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

1.3 CFG復合地基的加固機理

（1）碎石墊層的作用非常關鍵。其作用是將上部荷載以一定比例均勻分配，保證CFG樁和樁間土共同工作，減少基底面應力集中，削減地震等水平荷載影響。

（2）樁的擠密作用使土的承載能力提高，而周邊土側應力的增加可改善了樁受力性能，二者共同工作，形成一個受力整體，共同承擔上部荷載。

（3）樁體的強度和剛度比樁間土大，可以充分發(fā)揮樁的剛性特性，將承受的荷載向較深土層中傳遞，并減少樁間土承受的荷載。同時，樁的作用會提高復合地基的承載力和整體剛度，沉降變形減小，提高了土體的抗剪強度，并避免了CFG樁產生刺入破壞的可能。

2 工程實例

下面以津保鐵路某段路基的CFG復合地基施工為例，介紹CFG樁復合地基的應用及施工控制。

2.1 設計要求

CFG樁樁徑0.4m，樁間距有1.6m，樁長22m，正方形布置，復合地基承載力不小于180kPa。

墊層形式：0.5m厚碎石墊層，墊層中間滿鋪高強聚酯雙向經(jīng)編土工格柵（HL-200）一層。

2.2 施工方法和工藝

CFG樁施工采用長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁施工工藝。

工藝流程為：場地清表、整平→樁孔編號、定位→鉆進至設計深度→混合料拌制→泵送混合料→均勻拔鉆至樁頂→鉆機移位、樁體養(yǎng)護→清樁間土及預留樁頭→碎石墊層鋪筑→土工格柵鋪筑→復合地基檢測。

施工順序：CFG樁施工時根據(jù)現(xiàn)場地質情況可采用順序打樁或間隔跳打，跳打一般間隔1～3根樁。涵洞兩側路堤、橋頭路堤CFG樁施工應在涵洞或橋臺施工之前進行。

2.2.1 場地清表、整平

用推土機、裝載機、挖掘機清除表層腐植土，開挖到設計路基底標高并預留0.5m，整平。清表土要運送到棄土場堆放。

2.2.2 樁孔編號、定位

根據(jù)設計樁位布置對樁孔進行編號，利用全站儀測放排、列控制樁，拉線、鋼尺丈量定出樁孔位置，灑白灰線、插竹簽標記。

樁位放樣：按照測量組提供的地基處理邊線及中線對樁孔位置進行放線并做標記（用鋼尺拉出點位后鋼釬打入20cm后灌入白灰）。

2.2.3 拌合

在成孔到位后由混凝土攪拌站進行混合料的攪拌，混合料攪拌按照試驗室提供的配合比進行配料，每盤料都要準確計量，拌制按照普通混凝土的攪拌時間進行控制，攪拌時間控制在60～120s，坍落度控制在160～200mm，做好拌合記錄。

2.2.4 鉆進成樁

（1）長螺旋鉆機就位后緩慢放下鉆桿，調整其垂直度小于1%，且鉆桿中心與樁中心偏差不得超過5cm，開鉆時要先慢速轉動，鉆至樁底標高時要減慢鉆進速度，直至設計深度時停止鉆進。

（2）CFG樁成孔到設計標高后，停止鉆進并開始泵送混合料，當鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，嚴禁先提管后泵料；攪拌機拌料后放料到混凝土輸送泵，通過混凝土輸送泵壓滿鉆桿，壓滿標志為鉆桿上排氣孔向外溢漿。屆時停止泵壓。

（3）開始提鉆并壓混凝土，提升速度要慢，提升速度宜控制在1.2～1.5m/min，直至施工完畢，施工完畢迅速移開長螺旋鉆機，用素土覆蓋樁頭且要求浮漿厚度不超過20cm。

2.2.5 樁頭處理

CFG樁施工完畢，待樁體達到一定強度（一般為7d）后，可進行樁頭處理。首先進行樁間土開挖，采用人工開挖和小型機械聯(lián)合開挖，應有專人指揮，保證鏟斗離樁邊應有一定的安全距離，同時應避免擾動樁間土和對設計樁頂標高以下的樁體產生損害。挖至設計標高后，應剔除多余的樁頭，注意不得損害樁體。

2.2.6 碎石墊層鋪設

（1）材料準備。碎石墊層所用碎石為級配良好的碎石，試驗取樣最大粒徑小于50mm、含泥量不大于5%。按照試驗室室內試驗擬定碎石墊層原材料摻和比例。

（2）驗收下承層。下層碎石墊層填筑前應檢查基底幾何尺寸，進行相關工序的檢測與驗收。

（3）測量放樣。在碎石墊層填料上料之前由測量人員間隔50m放樣路基中心、路基兩側邊坡線，為確保路基邊緣壓實密度，施工擬路基兩側加寬各0.5m填筑施工。同時就近引入臨時水準點用于施工中測量碾壓厚度。

（4）碎石墊層施工

碎石墊層施工前將基底清理、整平，按設計要求做好基底碾壓。碎石墊層采取分層填筑和碾壓，每層的施工順序：鋪碎石→壓實→檢測，壓路機采用靜壓的碾壓方法?？v向分段施工時，接頭做成斜坡，每層碎石填料錯開0.5～1.0m，并將接頭充分壓實。

2.2.7 土工合成材料施工

在碎石墊層的中間夾鋪土工合成材料。夾鋪的土工合成材料的鋪設范圍、層數(shù)等應滿足設計要求。

（1）下層碎石墊層表面應整平、壓實，土工格柵鋪設時要求平整拉直。

（2）鋪設土工格柵時，沿線路橫向采用整幅，不宜有接口，當需要搭接時，搭接寬度≥0.5m。

（3）土工格柵鋪設時，拉緊展平插釘固定，并與路基面密貼不得有褶皺扭曲。

2.3 施工質量標準及控制措施

2.3.1 施工質量標準

（1）單樁承載力≥550kpa（樁長為22m）。

（2）樁身28d抗壓強度≥15MPa。

（3）樁身完整性按照總樁數(shù)的10%進行低應變檢測。

（4）CFG樁尺寸位置：樁身垂直度＜1%；樁心偏位＜5cm；樁體有效直徑≥設計樁徑（40cm）。

（5）碎石墊層：厚度≥設計厚度（50cm）；鋪設范圍≥設計值；橫坡允許偏差＜3%。

2.3.2 質量控制措施

（1）材料控制

所有進場原材料必須經(jīng)過檢驗，確保各項檢測指標符合規(guī)范要求后才能使用。CFG混合料攪拌必須按照試驗室提供的配合比進行配料，每盤料都要準確計量，拌制按照普通混凝土的攪拌時間進行控制，攪拌時間控制在60～120s，坍落度控制在160～200mm，做好拌合記錄。

（2）工藝控制

CFG樁施工嚴格按照上述工藝要求進行施工。技術人員需全程跟班盯控，發(fā)現(xiàn)偏差后立即糾正，并做好詳細值班記錄，以備查驗。

碎石墊層的碾壓要符合規(guī)范要求，在碾壓過程中防止出現(xiàn)漏壓的范圍。土工合成材料的鋪設范圍、層數(shù)及位置應符合設計要求。

（3）標高控制

施工前要測量場地標高，注意測點應有足夠的數(shù)量和代表性。成樁樁頂標高控制，成樁樁頂標高不可能正好與設計標高完全一致，一般要高出樁頂設計標高0.5m以上。碎石墊層鋪筑時也要做好標高控制線，并隨時復核。

[1]梁慕宇.淺談CFG復合地基及其施工.建筑界，2013，14.

[2]《高速鐵路路基工程施工質量驗收標準》（TB10751-2010）.