CFG樁在市政道路軟土路基加固處理中的應(yīng)用

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(昆明市政工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，云南 昆明 650228)

0 引 言

沿河線路、沿湖線路通常是在河流階地中修建市政道路的項(xiàng)目，雖有諸多便利，但是河流階地大多會(huì)存在軟土，由于其承載能力不足，經(jīng)常會(huì)引起市政道路工程產(chǎn)生各種形式的破壞。因此，越來越多的學(xué)者開始研究對(duì)市政工程項(xiàng)目的軟土地基的處理和加固措施。目前，常用的通過物理化學(xué)手段，降低軟土的含水率，來增強(qiáng)軟土的強(qiáng)度。通過各類摻加劑，提高軟土體的承載能力，在軟土體內(nèi)設(shè)置排水通道，把水流排出，并通過樁體加固軟土，或者是通過對(duì)土體的全部換填，將軟土更換成為承載能力較高的符合設(shè)計(jì)要求的土體。

1 市政道路工程中的軟土

軟土，即在工程中遇見的含水率高、孔隙多、承載能力差的一種土體。

根據(jù)市政工程中對(duì)軟土的定義，在各類巖土體中，當(dāng)土體的天然含水率較大，一般含水率均大于液限，土體呈現(xiàn)出流塑狀。土體的空隙率較大，由于土體之間的含水率較大，土顆粒之間多被自由水充填，導(dǎo)致在土體中形成較多的空隙，從而使得軟土體的壓縮性較高。同時(shí)，由于軟土的含水率高、孔隙多，導(dǎo)致在外力作用時(shí)，軟土體的抗剪能力較差，在其上修市政道路時(shí)，軟土地基的承載能力有限，會(huì)呈現(xiàn)出承載能力不足出現(xiàn)剪切破壞的現(xiàn)象，并且表現(xiàn)出較大的沉降變形引起路面結(jié)構(gòu)開裂破壞。

由于軟土的特性，導(dǎo)致在市政工程中成為了危害較大的一類巖土體，尤其是在道路基礎(chǔ)工程中，極易導(dǎo)致市政工程結(jié)構(gòu)因?yàn)槁坊Y(jié)構(gòu)過大的沉降變形或者其他病害導(dǎo)致市政道路發(fā)生破壞，影響市政道路正常的使用和運(yùn)營(yíng)。

2 市政道路工程中的軟土地基的病害形式

2.1 軟土地基的厚度不一致，導(dǎo)致市政道路的沉降變形不同，出現(xiàn)不均勻沉降發(fā)生的裂縫

由于軟土地基在沉積過程中，由于基巖的傾向和走向的影響，導(dǎo)致軟土地層的厚度在不同位置不一致。當(dāng)在市政道路工程項(xiàng)目的勘察和設(shè)計(jì)中，如果沒有充分的探查和采取針對(duì)性的措施，導(dǎo)致在厚度不同的軟土地基上修建市政道路時(shí)，極易導(dǎo)致在市政道路的運(yùn)營(yíng)使用過程中，由于在軟土層較厚的位置，軟土層的壓縮性較大，從而出現(xiàn)較大的沉降量，在軟土層較薄的位置，市政道路路面結(jié)構(gòu)沉降量較小，由此導(dǎo)致在不同位置處，市政道路的沉降量不一致，從而使得市政道路路面出現(xiàn)裂縫，并且路面結(jié)構(gòu)的沉降裂縫會(huì)隨著市政道路的年限逐漸增長(zhǎng)，最終表現(xiàn)為影響市政道路的使用壽命。

2.2 軟土地基的承載能力不足，車輛荷載作用產(chǎn)生車轍沉陷變形

軟土地基由于含水率較大，承載能力不足。在市政道路運(yùn)營(yíng)中，由于車輛荷載的作用，會(huì)產(chǎn)生車轍。近年來市政道路交通荷載逐年攀升，并且由于城市交通擁擠導(dǎo)致車輛擁堵，車輛荷載長(zhǎng)期作用于路面結(jié)構(gòu)某一點(diǎn)，靜荷載的長(zhǎng)時(shí)間作用，導(dǎo)致軟土地基上的市政道路路面結(jié)構(gòu)破壞速度加快。此外由于市政道路交通量較大，養(yǎng)護(hù)維修時(shí)間少，一旦出現(xiàn)破壞，維修工作勢(shì)必影響交通，因此在軟土地基修建市政道路時(shí)必須采取措施提高強(qiáng)度。

3 CFG樁加固軟土地基的原理及應(yīng)用

CFG樁是目前在市政道路地基加固處理措施中最為常用的措施，具有適用范圍廣、承載力提高幅度大、可調(diào)性強(qiáng)、樁體的排水作用好、沉降變形控制效果好、發(fā)揮作用快等特點(diǎn)。

在CFG樁施工時(shí)，首先根據(jù)設(shè)計(jì)的位置進(jìn)行實(shí)地的測(cè)量放線：在CFG樁位中心位置用鋼筋或者位置標(biāo)記樁打入土體之中，保證位置偏差不超過允許值2 cm。其次，通過轉(zhuǎn)孔機(jī)具，在放樣后的樁位位置處進(jìn)行成孔作業(yè)，成孔深度不超過偏差允許值0.1 m。并且保證孔底深入基巖不少于100 cm。最后，將按照設(shè)計(jì)配合比的混合料充分?jǐn)嚢韬?，灌注到孔?nèi)。并注意成樁后的樁頭保護(hù)，避免外物撞擊。

在CFG樁施工中，首先通過測(cè)量?jī)x器對(duì)CFG樁位置進(jìn)行測(cè)量定位，用CFG成孔設(shè)備在設(shè)計(jì)位置進(jìn)行鉆孔作業(yè)。若軟土地基場(chǎng)地坡度不小于30°，對(duì)鉆孔設(shè)備應(yīng)采取一定的措施調(diào)平，保證鉆機(jī)定位后鉆機(jī)能夠保證平衡，并保證鉆桿垂直度偏差不超過1%，孔位偏差不超過2 cm。鉆孔完成后，對(duì)成孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，包括孔位、孔深、孔徑等。

按照設(shè)計(jì)材料配合比配置步驟設(shè)計(jì)配合比，保證拌合后的水泥、粉煤灰、碎石的工作性能、硬化后的強(qiáng)度滿足加固效果要求。在CFG樁混合料灌注過程中，避免混合料在灌注管道中凝結(jié)，堵塞灌注管道。在灌注過程中還必須采取保證樁體完整的施工措施，混合料的灌注高度不能超過2 m，保證在灌注過程中混合料不產(chǎn)生粗細(xì)顆粒分離，混合料凝結(jié)后強(qiáng)度才能得到保證。其次采取一定的灌注措施，保證灌注后的樁體不會(huì)產(chǎn)生斷樁或者縮徑，通常是通過計(jì)算灌注混合料的速度并在灌注過程中加以控制，保證不產(chǎn)生斷樁或者澆筑質(zhì)量不良。

CFG樁體混合料灌注完成后，立即采取CFG樁頭保護(hù)措施，避免外界因素碰撞影響樁體的強(qiáng)度增長(zhǎng)。并且采取一定的養(yǎng)護(hù)措施為樁體的強(qiáng)度增長(zhǎng)提供有利條件。

市政道路工程軟土路基最大的特點(diǎn)就是軟土地層土體含水率高，從而導(dǎo)致軟土強(qiáng)度低、承載能力差。CFG樁由于樁身為水泥、粉煤灰、碎石組成，其內(nèi)部具有良好的水流通道，在上部荷載作用下會(huì)將軟土中的水分?jǐn)D出，并通過CFG樁內(nèi)部的水流通道排到地表排水結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)將軟土中的水排出，進(jìn)而提高軟土地基的承載能力。并且在軟土體中的CFG樁體本身還能夠提供對(duì)于軟土體的加固作用，形成的群樁還能發(fā)揮群樁效應(yīng)。

市政道路軟土地基通過CFG樁加固之后，承載能力大幅提高，加固效果很好。但是也存在一定的問題，例如在高CFG樁施工過程中，對(duì)施工質(zhì)量把控不嚴(yán)，導(dǎo)致混合料配合比不合理，樁體不能達(dá)到設(shè)計(jì)目的，在施工中樁體澆筑質(zhì)量不良，導(dǎo)致樁體斷樁、縮徑等問題，也會(huì)影響CFG樁對(duì)軟土地基的加固效果。

4 結(jié) 論

市政道路工程對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有重要的作用，城市形成自古以來就是依水而居，而江河湖泊沿岸土體含水率過高，存在大量軟土，軟土的含水率較高、承載能力低、沉降變形大等問題，導(dǎo)致在市政道路工程中路基沉降變形較大，路面結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。為提高市政道路工程項(xiàng)目的路基強(qiáng)度，采取CFG樁對(duì)軟土路基進(jìn)行加固，可有效提高路基強(qiáng)度和承載能力，進(jìn)而促進(jìn)市政道路工程質(zhì)量的提升。