淺談珠三角地區(qū)道路復(fù)雜軟基路段的CFG樁處理方法

代 勇

（上海市政工程設(shè)計研究總院集團佛山斯美設(shè)計院有限公司 廣東 佛山 528200）

淺談珠三角地區(qū)道路復(fù)雜軟基路段的CFG樁處理方法

代 勇

（上海市政工程設(shè)計研究總院集團佛山斯美設(shè)計院有限公司 廣東 佛山 528200）

根據(jù)道路場地的地質(zhì)選擇合適的軟基處理方法，并針對工程施工中CFG樁出現(xiàn)的問題，對產(chǎn)生的原因進行分析，總結(jié)其防治措施，旨在提高CFG樁成樁率，保證施工質(zhì)量。

軟土；CFG樁；長螺旋鉆管內(nèi)泵壓；拔管速率

1　概述

鼎湖大道貫穿肇慶新區(qū)，是聯(lián)系肇慶新區(qū)與端州區(qū)、鼎湖城區(qū)、四會市、肇慶國家級高新區(qū)以及新區(qū)內(nèi)部各功能組團之間的重要交通干道。鼎湖大道與已建的廣肇城軌共線，道路紅線寬120m，城軌布置于20m中央綠化帶內(nèi)，兩側(cè)布置雙向8車道主路和雙向4車道輔路，近期僅實施主路，為肇慶新區(qū)的主要交通干道，為保障道路、地下管線正常使用以及滿足行車舒適性，按《城市道路路基設(shè)計規(guī)范》要求，需嚴格控制路基工后沉降。

2　地質(zhì)情況

本區(qū)域?qū)倏λ固氐孛?，基巖溶洞發(fā)育明顯。經(jīng)勘察揭示，道路場地地基由人工填土層（）、第四紀沖積層（）、殘積土層（）及石炭系大塘階石磴子段（）灰?guī)r等組成。第四系土層由粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土及飽和砂土等組成，典型鉆孔柱狀圖見圖1。

圖1　ZKL110鉆孔柱狀圖

場區(qū)淤泥、淤泥質(zhì)土分布范圍廣泛，具有雙層結(jié)構(gòu)。其中層號3淤泥，埋藏較淺，分布較廣，厚度一般在5～12m；層號6淤泥質(zhì)土埋藏較深，厚度變化較大。沿線淤泥質(zhì)土，具含水量大、壓縮性高、力學(xué)強度低、靈敏高等特點，土質(zhì)不均，夾層以及上下層變化也較大，易產(chǎn)生側(cè)向滑移、不均勻沉降、蠕變及軟土震陷等地質(zhì)災(zāi)害。

3　軟基處理設(shè)計原則

通過理論計算分析，若對ZKL110孔位處的軟基不進行處理，工后沉降將達到0.8～0.95m，不滿足道路使用要求。道路中央綠化帶內(nèi)的城軌已建成，城軌橋樁分別采用了嵌巖樁和摩擦樁，且道路機動車道邊距離城軌橋樁僅6m，不宜在現(xiàn)狀橋墩附近堆載，避免樁基偏載位移，故鼎湖大道不宜采用堆載預(yù)壓處理。鼎湖大道施工工期僅1年，用于路基處理的時間約6個月左右，較為適合的處理方式為復(fù)合地基。經(jīng)地勘資料顯示，軟土具有含水量大、有機質(zhì)含量高的特點，不適宜采用水泥攪拌樁處理，推薦采用CFG樁處理，樁徑0.5m，一般路段間距為2.3m，要求復(fù)合地基承載力標(biāo)準值不少于120kPa，在大橋臺后50m、中橋臺后30m以及箱涵兩側(cè)15m范圍CFG樁間距為1.8m，要求軟基處理后復(fù)合地基承載力標(biāo)準值不少于150kPa。為了使各樁體承受的荷載能均勻分布，在各樁托板頂面設(shè)置50cm碎石墊層，碎石墊層的壓實度不小于95%，碎石墊層之上鋪設(shè)土工格柵，提高路基整體性。

圖2　CFG樁處理設(shè)計圖

4　本道路CFG樁施工要求

珠三角地區(qū)CFG樁施工工藝應(yīng)用最為廣泛的有振動沉管和長螺旋鉆管內(nèi)泵壓，相比之下，長螺旋鉆管內(nèi)泵壓施工工藝的噪聲低、泥漿污染少、成孔制樁時振動小、降低新打樁對已打樁產(chǎn)生的不良影響、并且穿透能力強，可順利穿透砂層、圓礫等較硬土層，進而提高施工效率。受鼎湖大道路中城軌橋墩及路外民居的限制，本工程選用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓工藝施工。

CFG樁長度根據(jù)設(shè)計要求及結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況實際確定，以粘土層作為持力層時應(yīng)進入持力層0.5m，以粗砂或礫砂、碎石層作為持力層時應(yīng)進入持力層1.0m。

樁料應(yīng)拌和均勻，每批料拌和時間不宜小于60s，混合料塌落度控制在160～200mm。樁機就位后，應(yīng)認真校對位置，以確保樁體垂直度偏差不大于1%。成樁后，鉆管的提拔速度宜控制在2～3m/min。

5　施工時的問題防治

CFG樁采用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓工藝施工，該工藝雖在我國工程建設(shè)中應(yīng)用近20年，但因場地地質(zhì)分布差異較大和施工人員的技術(shù)水平參差不齊，本項目在施工過程中也出現(xiàn)以下問題：

5.1偏樁

在地面不平坦、未整平壓實，樁機垂直度又未調(diào)整好，造成樁體傾斜，尤其避免樁機過度傾斜而致倒伏。CFG樁施工時，若鉆進時遇到地下硬物如孤石、舊建筑基礎(chǔ)等，或是遇到傾斜的軟硬交界處使樁尖滑移，均易出現(xiàn)樁體垂直度偏差過大的情況。

為盡量避免偏樁發(fā)生，施工前場地務(wù)必要平整壓實，施工時樁機無明顯下沉，若工期緊張需在雨期施工時，為防止地面浸水變軟，可鋪墊一定厚度的碎石；施工前要選好合格的樁管，穩(wěn)樁管要雙向校正；放樁位點最好用釬探人工查找地下物（釬長1.0～1.5m），施工時盡量避開地下硬物，對過深的地下物用補樁或移樁位的方法處理；根據(jù)土性選擇合理的打樁順序，盡量采用隔樁跳打，滿堂布樁應(yīng)采取從中心向外推進或從一邊向另一邊推進的方案，減少新打樁對已打樁的擠壓作用。

3.教師啟發(fā)學(xué)生思考：列出比例的主要根據(jù)是什么？主要是“4個玩具汽車可以換10本小人書，假設(shè)14個玩具汽車可以換x本小人書”這兩句話。

5.2樁距不均

一般施工前，施工單位會根據(jù)布樁圖放點，在點位處插小木樁或撒白灰做記號，當(dāng)上一根樁施工完畢后，鉆機移位，進行下一根樁的施工。但由于長螺旋鉆管內(nèi)泵壓工藝施工的CFG樁排出的土較多，經(jīng)常將鄰近的樁位覆蓋，有時還會因鉆機支撐腳壓在樁位旁使原標(biāo)定的樁位發(fā)生移動，導(dǎo)致施工樁位偏差太大，樁距不均勻。因此，下一根樁施工時，還應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復(fù)核，以保證樁位準確。對于打樁產(chǎn)生的棄土，要及時進行清運，清運時須注意不能對已打樁的樁體造成損害，并避免對樁間土和未施工樁工作面的干擾和破壞。

5.3縮頸和斷樁

在飽和粘土中成樁，樁機的振動力較小，當(dāng)采用連打作業(yè)時，新打樁對已打樁的作用主要表現(xiàn)為擠壓，使得已打樁被擠成橢圓形或不規(guī)則形，嚴重之處就會產(chǎn)生縮頸和斷樁。

若出現(xiàn)該情況，先查實灌樁填料沒有嚴格按配合比進行配料、攪拌以及攪拌時間是否不夠；或是否雨季施工時防雨措施不當(dāng)，填料中混入較多的水分，坍落度過大，從而使強度降低；采用隔樁跳打，待已打樁結(jié)硬強度較高后，再在中間補打新樁，并注意對已打樁的保護，避免碰撞、推擠；根據(jù)土層分布適當(dāng)調(diào)節(jié)拔管速度，切忌過快；如出現(xiàn)縮頸或斷樁，可采取復(fù)打、翻插或加樁補打處理。

5.4樁體強度不均勻

經(jīng)取芯檢測，部分樁體的強度不均勻，原因可能是拔管速度掌控不利。速度太快可能導(dǎo)致縮頸斷樁，速度太慢又會使樁端水泥含量變少，樁頂浮漿過多，混合料容易發(fā)生離析，造成樁身強度不均勻。

5.5竄孔

CFG樁施工過程中，尤其在飽和粉土、粉細砂層中施工時，打完前一根樁，接著打相鄰樁時，隨著鉆桿的鉆進，發(fā)現(xiàn)已打完尚未結(jié)硬的樁頂突然下落，當(dāng)新打樁灌入混合料時，已打樁的樁頂又有一定程度的回升甚至恢復(fù)原標(biāo)高，這就是發(fā)生了竄孔。如發(fā)生竄孔，可采取以下措施有效防止其發(fā)生：被加固地基盡量采用大樁距，目的在于減少新打樁對已打樁的剪切擾動；改進鉆頭，提高鉆進速度，縮短成樁時間；減少在竄孔區(qū)域打樁推進排數(shù)，盡快遠離已打樁，減少對已打樁擾動能量的積累；必要時采取隔樁、隔排跳打方案，并及時清除成樁棄土，縮小施工誤差，保證施工進度。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，在路基外設(shè)置臨時排水溝，可有效釋放土體積累的能量。

施工過程中出現(xiàn)竄孔時，當(dāng)提鉆灌注到發(fā)生竄孔土層時，停止提鉆，連續(xù)泵送混合料直到竄孔樁混合料液面上升至原位為止，養(yǎng)護期結(jié)束進行樁身完整性和承載力檢驗，若滿足設(shè)計要求則可認為發(fā)生竄孔樁合格可用。

5.6短樁

在樁體檢驗中發(fā)現(xiàn)，有少量樁底未進入持力層，導(dǎo)致承載力檢測時不合格，分析其主要原因為，樁機操作人員經(jīng)驗不足，未能根據(jù)鉆進過程中的電流值判斷是否進入持力層，同時也未能對地質(zhì)鉆孔資料進行核對，導(dǎo)致提前灌樁。若出現(xiàn)此種情況，可通過對樁間土鉆探查明CFG樁欠樁長度，若欠樁長度小于2m，可對樁體進行復(fù)壓，穩(wěn)定后再對樁端進行擴孔接樁處理；若欠樁長度超過2m，對原樁進行復(fù)壓后，在樁間加樁補打處理，可考慮長短樁布置。

5.7地表沉陷

與發(fā)生短樁的原因類似，由于本地區(qū)屬喀斯特地貌，CFG樁以粘土或礫砂作為持力層，當(dāng)下部粘土層較厚時，就有可能夾藏小型土洞、溶洞，樁機操作人員在樁底進入持力層后仍往下鉆進，就有可能沖破洞壁，且當(dāng)樁機鉆進時間過長時，洞體就極易坍塌，從而引發(fā)地表沉陷。解決這一問題的辦法就是嚴格控制樁底進入持力層深度，達到設(shè)計要求樁長即可終孔灌樁，盲目加大樁長反而會過猶不及。

6　結(jié)論

CFG樁適宜于處理十字板抗剪強度不小于20kPa的軟土，具有施工速度快、工期短、加固后地基沉降小的優(yōu)勢，但在實際施工中，受各地區(qū)軟土分布及特性差異、以及施工人員工程經(jīng)驗的影響，CFG樁的成樁率會產(chǎn)生較大波動，為避免上述的問題的出現(xiàn)，在如下方面應(yīng)加以重視：

6.1試樁

每個作業(yè)點施工前必須進行工藝試樁，以檢驗機具性能及施工工藝中的各項參數(shù)，對電流表及鉆桿長度進行標(biāo)定，可通過電流值驗證土層分布。

6.2注意施打順序

施打順序與土性和樁距有關(guān)，在軟土中，樁距較大，可采用隔樁跳打；在飽和的松散粉土中施工，如果樁距較小，不宜采用隔樁跳打方案。滿堂布樁時，不宜從四周向中心打，易造成大面積隆起和斷樁?？刹捎脧闹行南蛲馔七M的方案，或從一邊向一邊推進的方案。

6.3控制拔管速率

拔管速率太快將造成樁徑偏小或縮頸斷樁，速率太慢又會造成樁頂浮漿，選擇適合的拔管速率能有效提高CFG成樁率。

6.4保護樁長

成樁時，樁頂混凝土一般易混夾土塊或是浮漿，所以樁頂一般要高出設(shè)計標(biāo)高，既能抵抗樁周土的擠壓，又能保證截樁頭后樁身合格。

CFG樁的施工工藝不能完全照本宣科，需根據(jù)不同的機械、不同土質(zhì)動態(tài)調(diào)整，這樣才能提高施工合格率，保證施工質(zhì)量。

[1]閻明禮，張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2001.

[2]常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]龔曉南.地基處理手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[4]《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細則》（JTG/TD31-02-2013）[S].北京：人民交通出版社，2013.

U418

A

1673-0038（2015）18-0230-03

2015-1-20

代勇（1983-），男，工程師，本科，主要從事道路交通設(shè)計工作。