公路工程軟基處理中CFG樁施工技術(shù)應(yīng)用

張愛榮

摘 要 CFG樁法用于淤泥質(zhì)土處理，可有效提升地基承載力。為此，本文在充分了解CFG樁加固原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工程案例，對(duì)公路工程軟基處理中CFG樁施工參數(shù)及施工工藝進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞 公路工程；軟基處理；CFG樁

中圖分類號(hào) U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）07-0041-02

水泥粉煤灰碎石樁即為CFG樁，其發(fā)展基礎(chǔ)為素混凝土樁基工藝。主要通過(guò)碎石、石屑、粉煤灰及適量摻加一定水泥攪拌而成，其具有較強(qiáng)黏結(jié)性。CFG樁結(jié)合樁間土，利用碎石及土工格柵墊層構(gòu)成CFG復(fù)合地基，進(jìn)而達(dá)到承載力提升及沉降減少的目的。相比普通碎石樁，CFG樁成樁質(zhì)量高，變形小，且具有良好經(jīng)濟(jì)性。在黏性土、淤泥、粉土等軟土地基中CFG樁得到了廣泛應(yīng)用，為起到良好軟基加固效果，本文通過(guò)具體工程案例，詳細(xì)探討了CFG樁施工工藝。

1 CFG樁復(fù)合地基加固機(jī)理

CFG樁、樁間土及褥墊層是構(gòu)成CFG樁復(fù)合地基的主要成分。利用一定變形褥墊層能夠把上部基礎(chǔ)傳遞的基底壓力按照相應(yīng)比例向樁與樁間土傳送，保證兩者能夠一起受力。CFG樁復(fù)合地基加固機(jī)理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）樁體置換作業(yè)。CFG樁復(fù)合地基內(nèi)通過(guò)水解、水化反應(yīng)，水泥和粉煤灰產(chǎn)生凝固反應(yīng)，形成穩(wěn)定的結(jié)晶化合物，此類化合物能夠?qū)⑺槭?、石屑等孔隙完全填充，隨后粘結(jié)此類骨料，達(dá)到樁體抗剪強(qiáng)度、變形模量有效提升的作用。

2）擠密效應(yīng)。選取振沖沉管法施工，可擠密樁間土。振沖荷載影響下，能夠?qū)瘟?、松散結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊軐?shí)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并改善土體物理力學(xué)性能，達(dá)到單樁承載力提升的目的。

3）褥墊層調(diào)整均化作用。一般情況下，CFG樁褥墊層厚度范圍為10cm～30cm，通過(guò)褥墊層可降低樁體承擔(dān)荷載，充分發(fā)揮樁間土承載力，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整均化基底接觸壓力，達(dá)到樁土共同作業(yè)。

4）排水效應(yīng)。CFG樁需在普通混凝土拌合料添加適量粉煤灰，其滲透性較強(qiáng)。樁體相對(duì)于土體構(gòu)成了良好滲透性的豎向排水、減壓通道。可加快土體排水及固結(jié)速度。

2 工程案例分析

某公路軟基工程處理長(zhǎng)度為200m長(zhǎng)，44.8m～59.5m為其寬度范圍。因具有平緩地勢(shì)，地表都為水田，11.97m為路堤中心最大填高。表層存有5m硬殼，軟土厚度在10m以內(nèi)，14.7m為其最大埋深。軟土以淤泥質(zhì)土為主，大部分為軟塑狀，局部呈現(xiàn)出流塑狀。中砂層位于底層，礫巖位于下伏基巖。具體物理性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，本工程復(fù)合地基承載力在200kPa以上，為此，可選取CFG樁作為設(shè)計(jì)地基處理方案，通過(guò)計(jì)算加固時(shí)可選取直徑為500mm振沖沉管CFG樁施工，1.5m為樁間距，加固寬度為路基坡腳外2m，打穿軟土層為加固深度，并向礫巖內(nèi)深入50cm。要求將兩層雙向土工格柵（50kN/ m）、砂礫石墊層（60cm厚）設(shè)置到CFG樁頂部位置，設(shè)計(jì)總根數(shù)為5 424根、總長(zhǎng)度為92 213m。

3 公路工程軟基處理中CFG樁施工參數(shù)

水泥、粉煤灰等為構(gòu)成CFG樁混合料的主要材料，施工前應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范規(guī)定進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)，要求在60秒以上控制各盤料攪拌時(shí)間，混合料坍落度則需控制在30mm～50mm之間。設(shè)計(jì)要求室內(nèi)塊體試樣28d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度控制在C15以上。按照設(shè)計(jì)要求及施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，CFG樁施工參數(shù)如下：

1）按照當(dāng)前施工地質(zhì)情況，CFG樁施工到現(xiàn)場(chǎng)表面，8m～15m為施工樁長(zhǎng)范圍。

2）CFG樁直徑為500mm，配合比為水泥：水：石：砂：粉煤灰=1：0.72：4.46：1.26：0.66。

3）樁機(jī)拔管速度為每分鐘1.20m～1.50m。

4）樁垂直度偏差需控制在1%以下。

5）C15為樁身混凝土強(qiáng)度，其充盈系數(shù)應(yīng)控制在1以上。

6）60mm～80mm為混凝土坍落度范圍。

7）90A～100A為振動(dòng)電流范圍，到達(dá)礫巖振動(dòng)電流需控制在90A以上。

4 公路工程軟基處理中CFG樁施工工藝

4.1 平整場(chǎng)地

施工前，需徹底清理干凈施工場(chǎng)地，將地表種植土及時(shí)挖除。向設(shè)計(jì)高程位置填換褥墊層，并選取壓路機(jī)一層一層進(jìn)行碾壓施工，以設(shè)計(jì)褥墊層頂面高程作為場(chǎng)地頂面高程控制面。整體CFG樁頂面高程需深入褥墊層一定深度，一般為10cm～20cm。平整場(chǎng)地，避免積水。按照設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)及場(chǎng)地高程，進(jìn)行螺旋管裝配長(zhǎng)度的確定，與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)相比，螺旋管裝配長(zhǎng)度應(yīng)多出5m～6m。以螺旋管節(jié)初節(jié)法蘭盤為起點(diǎn)，將0.5m為單位的長(zhǎng)度標(biāo)記畫在樁機(jī)機(jī)架上，為觀察鉆進(jìn)過(guò)程、鉆桿進(jìn)入深度記錄提供便利。

將電流互感器安裝到鉆機(jī)塔身前，且安裝一個(gè)400A交流電流表，馬達(dá)打開后，即可進(jìn)行互感器終端電流表顯示值等方面的詳細(xì)檢查，以此保證電流互感器能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)?；€與水準(zhǔn)點(diǎn)可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)核測(cè)量，按照施工圖將CFG樁樁位點(diǎn)準(zhǔn)確放出，并對(duì)樁位高程測(cè)量出來(lái)，記錄好原始測(cè)量數(shù)據(jù)。按照相關(guān)記錄數(shù)據(jù)，將各個(gè)樁的鉆進(jìn)深度計(jì)算出來(lái)，為施工控制提供便利。

4.2 鉆進(jìn)成孔

鉆機(jī)就位后，即可選取鉆進(jìn)塔身四周垂直標(biāo)桿對(duì)塔身導(dǎo)桿進(jìn)行詳細(xì)檢查，并作為校正工作，保證鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，要求在1%以下控制CFG樁垂直度容許偏差，50mm以內(nèi)樁位容許偏差。

鉆孔施工前期，需對(duì)芯管頂部氣眼的通暢性、混凝土輸送軟管接頭是否良好進(jìn)行詳細(xì)檢查，避免扭曲問(wèn)題產(chǎn)生。鉆孔施工中，要求先將鉆頭閥門關(guān)閉，將鉆桿向下移動(dòng)到鉆頭位置并與地面接觸，隨后將馬達(dá)開啟進(jìn)行鉆進(jìn)施工。通常應(yīng)按照由慢至快的順序進(jìn)行施工，盡可能不要晃動(dòng)鉆桿，避免出現(xiàn)鉆孔偏差問(wèn)題。

4.3 泵壓混合料

向設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高位置鉆進(jìn)后，即可停止施工，開始泵送混合料，如混合料填充滿鉆桿芯管后，需及時(shí)進(jìn)行拔管施工，要求先泵料后拔管。選取靜止提拔法進(jìn)行鉆桿施工，按照工藝性試驗(yàn)進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的確定，以此對(duì)鉆桿提拔速度、混凝土泵送量等進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保提拔具有連續(xù)性，禁止提拔速度過(guò)快。要求在每分鐘2m～3.5m之間控制成樁提拔速度。同時(shí)，在施工中還需確保排氣閥能夠正常作業(yè)，避免水泥漿堵塞排氣閥。完成注漿作業(yè)后，樁頭需覆蓋水泥袋加以保護(hù)，與設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高相比，施工樁頂高程應(yīng)多出0.5m以上。

4.4 移機(jī)

完成上一根樁施工后，需重新進(jìn)行鉆機(jī)就位，開始下一個(gè)樁施工。

5 公路工程軟基處理中CFG樁施工質(zhì)量控制

1）成樁工藝性試驗(yàn)需在施工前進(jìn)行，為地質(zhì)資料及設(shè)備、工藝的正確性提供可靠依據(jù)，同時(shí)，對(duì)各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行確定，如混合料配合比，坍落度、攪拌時(shí)間等。要求在在表2規(guī)定內(nèi)控制CFG樁樁位、垂直度及有效直徑。

2）選取電子計(jì)量法在拌合站對(duì)CFG樁樁體混合料進(jìn)行集中攪拌，通過(guò)混凝土罐車向施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)送。混合料上料順序?yàn)樗槭?、卵石—水泥、粉煤灰及泵送劑—砂。保證在砂與石之間放置水泥、粉煤灰及泵送劑，保證在60s以上控制各盤料攪拌時(shí)間。

3）鉆機(jī)就位之后，保證鉆桿與樁位中心垂直相對(duì)，且在50mm之內(nèi)控制樁位容許偏差。選取鉆架掛垂球的方式，在其四周進(jìn)行垂直度測(cè)量，保證在1%以內(nèi)控制CFG樁垂直度容許偏差。

6 結(jié)論

綜上所述，自改革開放以后，我國(guó)公路工程建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大。軟土地基作為公路工程施工的主要病害，將CFG樁合理應(yīng)用于軟基處理中，可有效提升地基承載力，達(dá)到良好施工效果。為此，施工單位必須在充分了解CFG樁加固機(jī)理的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，規(guī)范施工工藝，只有這樣才能最大限度提高工程整體質(zhì)量。

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