公路工程路基施工中CFG樁的使用研究

李宏偉

【摘 要】路基的施工質(zhì)量對(duì)公路工程的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。CFG樁作為一種技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益突出的復(fù)合地基代表，被廣泛應(yīng)用于公路工程的路基施工中。本文旨在對(duì)CFG樁的具體使用進(jìn)行研究和分析，希望可以為CFG樁在公路地基施工等同類工程提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】公路路基施工；CFG樁；基本特性；使用分析

1 CFG樁的基本特性

水泥粉煤灰碎石樁（Cement Fly-ash Gravel Pile，簡(jiǎn)稱CFG樁）是由碎石、砂、石屑、水泥和水添加粉煤灰，由成樁機(jī)械拌合形成的具有一定強(qiáng)度的高粘結(jié)強(qiáng)度樁[1]。CFG樁是一種可變強(qiáng)度樁，它和樁間土以及褥墊層共同作用并形成了復(fù)合地基。

CFG樁的適用范圍比較廣，在粘土、砂土、淤泥質(zhì)土、粉土、雜填土等地基中均有大量成功運(yùn)用的案例。CFG樁是介于剛性樁與柔性樁之間，其強(qiáng)度等級(jí)可以在C15-C25之間變化。由于CFG樁樁體的模量強(qiáng)度等比較大，在荷載作用下可以產(chǎn)生比樁間土表面應(yīng)力大的樁頂應(yīng)力，并通過(guò)樁身將荷載向深層土體傳遞，減少了樁間土的荷載壓力。而CFG樁不需要配筋，摻和料來(lái)源廣泛，可取自工業(yè)廢料粉煤灰等，因此，工程造價(jià)也相對(duì)較低。

2 CFG樁的具體使用分析

2.1 CFG樁技術(shù)設(shè)計(jì)流程

在公路工程路基施工中應(yīng)用CFG樁時(shí)，應(yīng)首先進(jìn)行CFG樁技術(shù)設(shè)計(jì)。CFG樁技術(shù)設(shè)計(jì)的流程一般為[2]：首先根據(jù)公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告，對(duì)CFG樁的長(zhǎng)度以及樁間土的承載能力進(jìn)行計(jì)算，然后確定擬采用CFG樁的樁徑；在對(duì)公路地基上部載荷量確定的基礎(chǔ)上，選著合適的置換率，并進(jìn)行復(fù)合計(jì)算；然后依據(jù)計(jì)算的沉降數(shù)量最終確定置換率和CFG樁的樁間距；最后對(duì)公路地基的承載力進(jìn)行驗(yàn)算和調(diào)整，以此選擇適宜的墊層材料，并計(jì)算墊層材料的厚度。

2.2 CFG樁施工方法選擇

施工方法的選擇對(duì)于CFG樁的施尤為重要。在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇不同的施工方法。對(duì)于地下水位以上的粉土、粘性土、素填土以及中密實(shí)度以上的樁土，應(yīng)選擇長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁；而長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工法則適用于砂土、粉土、粘性土和對(duì)泥漿污染或噪音污染等要求較為嚴(yán)格的場(chǎng)地的施工。此外，還有振動(dòng)沉管灌注成樁施工法，它適用于粘性土、粉土和素填土等地基。需要說(shuō)明的是，對(duì)于軟土地基CFG樁的施工，應(yīng)采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)管內(nèi)泵壓砂、碎石、水泥和粉煤灰等拌合料灌注成樁的施工工藝，只有壓密樁體周圍的土體，才能使樁與樁周圍土體之間產(chǎn)生足夠的摩擦力，從而起到軟基加固的作用。

2.3 CFG樁施工工藝流程

在確定CFG樁施工方法后，應(yīng)該按照CFG樁施工的工藝流程進(jìn)行施工。CFG樁長(zhǎng)螺旋成孔管內(nèi)泵壓混凝土成樁的施工工藝流程通常包括：樁位放線——鉆機(jī)就位——鉆孔——成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高——泵送CFG樁混合料——按規(guī)定速度在泵送混凝土的同時(shí)提拔鉆桿至地表。采用步履式長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)施工的工藝流程為：在開(kāi)鉆前根據(jù)CFG樁的平面布置圖對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行找平，確定施工地面的標(biāo)高，并計(jì)算鉆孔的深度；然后在確保鉆尖活瓣門(mén)閉合完好后下鉆，在下鉆過(guò)程中及時(shí)觀察電流表的情況，避免卡鉆等質(zhì)量事故的發(fā)生；當(dāng)鉆機(jī)到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，由鉆機(jī)前臺(tái)發(fā)出相應(yīng)的泵送指令，鉆機(jī)后臺(tái)收到指令后進(jìn)行泵送作業(yè)。在施工過(guò)程中，應(yīng)該在前崗設(shè)專人對(duì)泵送的速度和加入量進(jìn)行控制，同時(shí)要求鉆機(jī)提拔連貫，樁頂高程滿足設(shè)計(jì)要求，避免夾泥、斷樁等情況發(fā)生。

2.4 CFG樁施工技術(shù)要求

CFG樁的施工應(yīng)滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。CFG樁施工材料中的混凝土、粉煤灰和添加劑等應(yīng)滿足國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，用量的大小需要根據(jù)施工要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)室配比試驗(yàn)確定；施工材料應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的配合比進(jìn)行拌合配制；塌落度也應(yīng)滿足相應(yīng)的要求；樁機(jī)就位后調(diào)整樁管使其垂直，，偏差不宜大于1.5%；控制鉆孔的入土深度，CFG樁長(zhǎng)的偏差值應(yīng)控制在+10cm以內(nèi)[4]；地基承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；樁徑宜取350～600mm，樁間距宜取樁徑的3～5倍；樁頂標(biāo)高應(yīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m以上，樁端持力層應(yīng)選擇承載力相對(duì)較高的土層；樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的要求，通常不宜小于C15；、褥墊層厚度也應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，褥墊層不宜選用卵石，宜用中砂、粗砂、碎石或級(jí)配砂石等，其最大粒徑不宜大于30mm，厚度150～300mm，夯填度不宜大于0.9；長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工在鉆至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)使泵送量與拔管速度相協(xié)調(diào)，準(zhǔn)確把握提拔鉆桿的時(shí)間，對(duì)于飽和粉土或著飽和砂土層應(yīng)做到勻速拔管，其速度應(yīng)該控制在1.2～1.5m/min左右，當(dāng)遇到淤泥或著淤泥質(zhì)土?xí)r，拔管的速度可以適當(dāng)放緩。在施工過(guò)程中，上述技術(shù)參數(shù)要求應(yīng)該根據(jù)工程的實(shí)際情況（如地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型、結(jié)構(gòu)類型、地基承載力和變形要求等），現(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)班或每日留取試塊1～2組進(jìn)行確定。

2.5 CFG樁施工注意事項(xiàng)

CFG樁在施工過(guò)程中還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：CFG樁鉆孔開(kāi)始之前，應(yīng)去報(bào)鉆頭閥門(mén)關(guān)閉；通過(guò)操作下移鉆桿，當(dāng)鉆機(jī)鉆頭觸及到地面時(shí)，方可啟動(dòng)鉆機(jī)馬達(dá)；鉆機(jī)鉆孔作業(yè)應(yīng)先慢后快，在鉆孔過(guò)程中，還應(yīng)及時(shí)檢查鉆孔的偏差并進(jìn)行修正；鉆機(jī)操作人員應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)人員相互配合，確保鉆孔過(guò)程中電流表數(shù)據(jù)正常，避免質(zhì)量事故的發(fā)生；CFG樁的樁身進(jìn)入持力層深度等應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的要求[5]；在鉆孔過(guò)程中做好施工地質(zhì)等的記錄工作，如實(shí)填寫(xiě)施工記錄表，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)情況不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通；在鉆孔過(guò)程中，如果遇到難以鉆進(jìn)或鉆桿晃動(dòng)時(shí)，應(yīng)該放慢鉆孔進(jìn)度，防止出現(xiàn)鉆具損壞、樁孔偏差和位移等現(xiàn)象[6]；當(dāng)施工完成3～5天后，樁體達(dá)到一定強(qiáng)度要求時(shí)，才能進(jìn)行開(kāi)挖；在截樁或者清土?xí)r應(yīng)避免對(duì)樁間土造成擾動(dòng)或者造成樁體的損壞；對(duì)于深層基槽可以采用人工和機(jī)械聯(lián)合開(kāi)挖的方式，對(duì)于淺層基槽可以采用人工開(kāi)挖的方式，人工開(kāi)挖留置的厚度一般不應(yīng)小于0.2m。此外，對(duì)于不同布置形式的樁基，其樁位偏應(yīng)滿足相應(yīng)要求（條形基礎(chǔ)不大于0.25倍樁徑、滿堂布樁基礎(chǔ)，不大于0.4倍樁徑、單排布不大于60mm）；冬期施工時(shí)混合料的入孔溫度不應(yīng)低于5℃，對(duì)樁頭和樁間等土應(yīng)采取相應(yīng)的保溫措施。

3 結(jié)論

在公路工程地基處理中使用CFG樁可以提高公路地基的承載能力，減少路基施工完成后的沉降量，基于其良好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果，CFG樁在公路工程地基處理中取得了較好的應(yīng)用。本文結(jié)合CFG樁的基本特性，從CFG樁技術(shù)設(shè)計(jì)流程、技術(shù)方案優(yōu)化、施工方法選擇、施工工藝流程、施工技術(shù)要求和施工注意事項(xiàng)等六個(gè)方面對(duì)CFG樁在公路工程路基施工中的使用進(jìn)行了詳細(xì)探討，希望可以為CFG樁在同類工程中的應(yīng)用提供參考。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]邵愛(ài)平，付明勇.高速公路軟土地基CFG樁處治方案優(yōu)化[J].公路與汽運(yùn)， 2012，2：147-150.

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[5]陳方林，吳記生.CFG樁在高速公路路基處理中的應(yīng)用[J].公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)，2011，11：78-80.

[6]劉茜.對(duì)于CFG樁在路基軟基處理中的施工工藝的總結(jié)[J].科技風(fēng)，2013，1：159.

[責(zé)任編輯：劉展]