CFG樁地基加固技術(shù)在橋頭沉降中的應(yīng)用

萬小全 武漢大通工程建設(shè)有限公司

1.工程概況

某工程項(xiàng)目中，主要涉及到如下幾部分：拼寬橋、主線白沙大橋、A～H匝道橋梁共11座（不含人行天橋），其中：后渚大橋拼寬1座（左、右幅分開拼寬），A～H匝道橋9座（E匝道2座，其余匝道各1座），海江大道主線有白沙大橋1座（左、右幅分開，輔道分開）；人行天橋3座（跨越主線）。

根據(jù)橋梁施工要求，基礎(chǔ)部分采取的是鉆孔灌注樁的形式，橋墩結(jié)構(gòu)分為兩類，即圓形柱式與花瓶板式，利用鋼筋混凝土材料施工并形成肋板式橋臺(tái)，部分區(qū)段含U型橋臺(tái)。

2.CFG樁加固原理及作用

以碎石、石屑、砂、粉煤灰、水泥為主要原材料，摻入適量水經(jīng)充分拌和后制得CFG樁，其在填土、粘性土等穩(wěn)定性不足的土層中均具有適用性。CFG樁地基是現(xiàn)代道路工程中主要的應(yīng)用形式，由樁、樁間土和墊層構(gòu)成，各自均發(fā)揮出重要作用。其中，墊層主要具備傳力功能，上部路基產(chǎn)生壓力后在墊層的作用下將合理分配給其余兩類結(jié)構(gòu)，以達(dá)到樁和樁間土共同受力的效果。若省去墊層，樁頂沉降變形現(xiàn)象將大幅減小，使得樁承受大量荷載，抑制了樁間土的應(yīng)用效果；樁結(jié)構(gòu)則具備承受豎向和水平荷載的能力，還具備擠密作用，可提升地基的密實(shí)性。

2.1 施工流程

根據(jù)施工特點(diǎn)，確定合適的工藝流程，具體流程為：場地平整→樁位測(cè)量放樣→放置樁尖→樁機(jī)就位→振動(dòng)沉管→成孔檢驗(yàn)→灌注拌合料→振動(dòng)拔管→成樁檢驗(yàn)→鉆機(jī)移位。

2.2 施工時(shí)應(yīng)注意的問題及應(yīng)對(duì)措施

（1）樁身偏差：針對(duì)樁位展開兩次復(fù)測(cè)，調(diào)整樁尖位置。若出現(xiàn)樁頂鑿平效果欠佳的情況，需修正鑿毛處，使其成為水平面，且在足夠干凈的狀態(tài)下方可展開樁帽的澆筑施工。

（2）串孔：以隔樁隔排跳打的方式為宜，以實(shí)際情況為準(zhǔn)確定施工方案，需適當(dāng)加大樁距，打樁過程中不可產(chǎn)生剪切擾動(dòng)，以免對(duì)既有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來影響。

（3）堵管：為有效解決堵管問題，需選擇合適的混合料配比，嚴(yán)格控制坍落度，使其穩(wěn)定在160～200mm。注重樁體材料的選擇，提鉆持續(xù)時(shí)間需得到有效控制。

2.3 CFG樁地基加固作用

（1）對(duì)地基土具有一定的擠密作用。利用振動(dòng)成樁工藝時(shí)，對(duì)于散填土、松散粉細(xì)、粉土這些擠密效果好的土來講，由于CFG樁的栟管振動(dòng)和側(cè)向擠壓，同土的孔比減小，土體含水量降低，干密度和內(nèi)摩捺角有所增加，土的物理力學(xué)性能得到改善，從而提高樁間土的承載力。

（2）柱體的排水作用。CFG樁在飽和粉土、砂土中施工時(shí)，由于成柱的振動(dòng)作用，使土體內(nèi)產(chǎn)生超孔隙水壓力，當(dāng)上面有弱透水層時(shí)，剛剛施工完成的CFG樁是一個(gè)良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，這種排水作用直到CFG樁體結(jié)硬為止。

（3）樁體的置換作用。CFG樁是具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的剛性樁，樁體強(qiáng)度等級(jí)為C5～C20，在上部荷載作用下，首先是樁體受力，表現(xiàn)為明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，樁土應(yīng)力比可達(dá)10～40。

（4）對(duì)樁周土的約束作用。無側(cè)向約束的土體，在受荷后其側(cè)向變形比有側(cè)向約束的土體大。由于CFG樁對(duì)樁周土體側(cè)向變形的限制，使側(cè)向變形減小，相應(yīng)垂直變形也減小。

2.4 CFG樁地基的優(yōu)點(diǎn)

（1）當(dāng)CFG樁用于擠密效果好的土?xí)r，承載力的提高既有擠密作用，又有置換作用；當(dāng)CFG樁用于擠密效果差的土?xí)r，承載力的提高只與置換作用有關(guān)，并且置換作用很突出，這是CFG樁的一個(gè)重要特征。

（2）CFG樁不同于碎石樁那樣的散體材料樁，在豎向荷載作用下，樁身橫向變形小，不會(huì)像碎石樁那樣發(fā)生鼓脹破壞，可全樁長發(fā)揮倒摩阻力作用。

（3）CFG屬于剛性樁，可以把外荷載傳到深層地基。

（4）CFG樁單樁的承載能力突出，形成的地基承載能力高。

3.加固技術(shù)在橋頭沉降中的應(yīng)用

完成CFG樁施工作業(yè)主要分為三個(gè)階段，即施工準(zhǔn)備、正式施工以及竣工后的監(jiān)測(cè)，具體做如下分析。

3.1 施工準(zhǔn)備階段

將施工場地整平，以便給后續(xù)各環(huán)節(jié)施工創(chuàng)造條件。準(zhǔn)備施工所需材料，進(jìn)場時(shí)通過抽檢的方式掌握該批次材料的質(zhì)量情況。行業(yè)持續(xù)發(fā)展之下，澆筑作業(yè)主要以混凝土為主，傳統(tǒng)的粉煤灰澆筑方式逐步被取代，因此要針對(duì)混凝土做全面的質(zhì)量檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均要與設(shè)計(jì)要求相符。

3.2 施工階段

施工中，控制好鉆孔垂直度，無誤后方可鉆進(jìn)至指定深度，隨后基于泵送的方式注入混合料，此過程加強(qiáng)攪拌。拔鉆桿環(huán)節(jié)需控制好拔出速度，若過快則會(huì)對(duì)樁間土的完整性造成影響。當(dāng)施工現(xiàn)場出現(xiàn)堵管現(xiàn)象時(shí)，需根據(jù)具體成因及時(shí)處理。結(jié)束本樁施工作業(yè)后，將樁機(jī)移動(dòng)到下一施工位置，此環(huán)節(jié)不可損傷樁體。樁機(jī)轉(zhuǎn)移到下一樁位后，不可盲目施工，以軸線為準(zhǔn)復(fù)核樁位，在無誤后方可正式施工。

3.3 后期監(jiān)測(cè)階段

結(jié)束CFG樁基以及褥墊層施工后，需對(duì)其采取監(jiān)測(cè)措施，安排靜載荷試驗(yàn)，基于此方式掌握CFG樁的實(shí)際情況，主要考慮的是樁身完整性，監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)采取的是隨機(jī)抽取的方式。

4.CFG樁地基加固中的質(zhì)量控制措施

經(jīng)驗(yàn)表明，結(jié)束CFG樁地基加固作業(yè)后常伴隨有縮徑、斷樁等問題，隨之降低樁基承載力，嚴(yán)重時(shí)將出現(xiàn)結(jié)構(gòu)脆性破壞現(xiàn)象?，F(xiàn)階段，工程人員對(duì)于斷樁影響程度所提出的觀點(diǎn)較多，但可以肯定的是，斷面形式的不同所帶來的影響也存在差異，斷面傾角a值通常存在臨界值，若a超出該值，將對(duì)樁的豎向承載力造成影響。根據(jù)上述分析，為全面提升CFG樁的穩(wěn)定性，就必須采取質(zhì)量控制措施，具體應(yīng)從如下幾個(gè)方面入手：

4.1 原材料的控制

CFG樁地基加固對(duì)于原材料質(zhì)量提出較高的要求，因此要對(duì)其采取控制措施，具體來說主要指的是樁體材料與褥墊層碎石兩部分。根據(jù)要求，CFG樁體材料的選擇應(yīng)注重如下幾點(diǎn)：碎石連續(xù)級(jí)配為5～40mm，黃砂為II區(qū)中砂，要求此材料的含泥量＜2%；使用到普通硅酸鹽水泥，具體應(yīng)達(dá)到32.5級(jí)及其以上；確保粉煤灰都達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，此材料的燒失量＜8%。根據(jù)褥墊層施工要求，主要注重碎石剛度與粒徑兩方面，其中以砂礫石較為可行，要求該材料粒徑≤8cm。

4.2 配合比控制

在獲得質(zhì)量良好的原材料后，還要得到科學(xué)配比的指導(dǎo)，配比將直接影響到CFG樁質(zhì)量。通常而言，CFG樁地基加固普遍采取的是群樁的方式，其對(duì)于單樁強(qiáng)度并未提出過高的要求，但施工中若配比缺乏合理性，將對(duì)坍落度造成影響，直接降低CFG樁強(qiáng)度，施工中受到外界因素影響后，群樁應(yīng)用效果大打折扣，將引發(fā)斷樁等問題。通常而言，坍落度以5cm較為可行，要求材料的水灰比維持在0.5左右，控制好水泥用量，以總量的5%為宜。

4.3 控制沉管垂直度

施工中，還要注重對(duì)樁垂直度的控制，若此項(xiàng)指標(biāo)缺乏合理性，將對(duì)有效樁長造成影響，不利于受力均勻性，部分情況下直接削弱了樁基承載力。通常而言，樁體垂直度偏差應(yīng)控制在1%以內(nèi)。正式施工前應(yīng)整平現(xiàn)場，通過全站儀測(cè)量放樣，明確樁位與高程的實(shí)際位置。樁管下端設(shè)置有活瓣尖，此部分下沉前應(yīng)做靈活的調(diào)整，其軸線與樁管軸線應(yīng)達(dá)到共線的狀態(tài)，并位于樁孔中心處。若要做好此項(xiàng)工作，可在塔架上懸掛測(cè)錘，通過此方式校核。根據(jù)施工需求準(zhǔn)備成孔設(shè)備，其應(yīng)當(dāng)滿足平整、穩(wěn)定的要求，施工中做好保護(hù)工作，不可出現(xiàn)傾斜移動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)要確保CFG樁垂直度的合理性。

5.結(jié)束語

CFG樁地基加固技術(shù)在當(dāng)前的路橋工程中取得廣泛應(yīng)用，其具備效率高、可控性好、成本低等優(yōu)勢(shì)，因此在當(dāng)前的地基加固工作中取得廣泛應(yīng)用。當(dāng)然，施工中需注重成樁工藝，充分考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇與之相適應(yīng)的施工技術(shù)，盡可能降低事故發(fā)生頻率，在短時(shí)間完成加固作業(yè)，提升地基穩(wěn)定性，為工程施工創(chuàng)造良好條件。