CFG 樁在公路工程軟土地基設(shè)備處理中的應(yīng)用

楊 佳

（中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

隨著公路工程建設(shè)的迅速發(fā)展，在公路工程建設(shè)進行過程中，遇到了大量的大型軟土地和路基。軟土地基工程具有承載力低、沉降大、固結(jié)難和完成持續(xù)時間長等不利的基礎(chǔ)工程設(shè)計特點。如何更好地有效處理公路軟土和軟土地基已經(jīng)成為公路和公路建設(shè)發(fā)展的重要學(xué)術(shù)研究課題。正確、合理選擇基礎(chǔ)軟土層和地基處理實施方法，對有效控制基礎(chǔ)施工進度，指導(dǎo)后期基礎(chǔ)施工工程組織和現(xiàn)場布置實施具有重要的科學(xué)理論和技術(shù)實踐應(yīng)用意義。對公路CFG（Cement Fly-ash Gravel，水泥粉煤灰碎石樁）樁軟土地基處理進行了深入研究。

1 問題的由來

近年來，基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)事業(yè)取得了顯著的發(fā)展，但是在基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)發(fā)展過程中逐漸出現(xiàn)一些有關(guān)工程技術(shù)性的問題。在基礎(chǔ)工程建設(shè)實踐中，必然會遇到許多特殊的基礎(chǔ)工程，例如地質(zhì)軟土問題，其中地質(zhì)軟土工程路基建設(shè)是非常需要認真面對的一個問題。國內(nèi)軟土路基分布廣泛，成因復(fù)雜。因此，在建筑施工設(shè)計過程中，如何正確處理這些問題已經(jīng)逐漸成為必須面對的一個現(xiàn)實技術(shù)問題。在施工處理軟土地基時，應(yīng)防患于未然，充分遵循“早發(fā)現(xiàn)、早處理”的理念，減少在施工過程中產(chǎn)生的損失，提高在以后的長期使用中的安全性。某施工現(xiàn)場如圖1 所示。

2 CFG 樁的理論內(nèi)涵和主要作用

2.1 CFG 樁的基本理論內(nèi)涵

在樁體基礎(chǔ)設(shè)施工程結(jié)構(gòu)處理中，CFG 樁處理是基于保證樁體的穩(wěn)定黏著性，實現(xiàn)樁體長度范圍內(nèi)的穩(wěn)定受力，保證樁體基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定性。

2.2 CFG 樁的主要作用

隨著軟土地公路工程項目數(shù)量的不斷增加，CFG 樁軟土地基處理技術(shù)方法的實際應(yīng)用也在不斷得到深化。就實際應(yīng)用過程而言，CFG 樁的實際應(yīng)用主要具有以下3 個功能：

（1）置換功能。與其他軟土地基上的天然的軟土結(jié)構(gòu)相比，CFG 樁的軟土強度和結(jié)構(gòu)彈性明顯地比較高，可以有效實現(xiàn)軟土地基結(jié)構(gòu)的有效彈性置換，提高建筑地基的軟土承載力和質(zhì)量。

（2）擠壓加固。在CFG 樁的廣泛應(yīng)用下，振動樁和沉管、擠壓加固技術(shù)的廣泛應(yīng)用可以使樁身基礎(chǔ)樁體荷載快速傳遞深入到深層土中，在有效消除樁身側(cè)坡和摩擦層阻力的同時，實現(xiàn)樁身基礎(chǔ)荷載結(jié)構(gòu)的進一步深層擠密、擠壓加固。

（3）柔性材料墊層功能，墊層技術(shù)是CFG 樁施工和設(shè)計應(yīng)用的基本技術(shù)內(nèi)容。在有效解決樁基與土壤變形應(yīng)力問題的良好基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了土與樁間有效樁土接觸應(yīng)力的大幅增加。此外，在擠密、擠壓樁的雙重作用下，地基的固結(jié)施工速度進一步大大加快，降低了地基沖擊力和承載力，對公路的運行穩(wěn)定性能具有重大推動作用。

3 CFG 樁的施工工藝技術(shù)

3.1 現(xiàn)場施工放樣

向孔內(nèi)倒入石灰水或石灰粉，并在孔內(nèi)插入符號標記，使用一次性木制、竹筷子，便于鉆孔、掩埋過程中沿著廢水和泥漿進入掩埋樁位后的檢查搜尋。鉆孔機已準確自動就位。鉆機安裝就位后，將活動鉆桿放在垂直度上對準鉆機樁位位置中心，確保CFG 樁位在垂直上的方向偏差≤1%。使用在一個鉆機上懸掛一個垂直的圓球的方法，用以控制鉆機位置。每根樁均要在施工前，測量員需要仔細檢查每根樁的垂直線形和橫向垂直度，符合要求后才能重新開始進行鉆孔。某工程數(shù)據(jù)分析如圖2 所示。

3.2 鉆孔

圖2 某工程數(shù)據(jù)分析

鉆頭開始鉆孔時，向下緩慢移動探頭鉆桿，直到鉆頭完全接觸鉆井地面，并同時啟動電機即可進行鉆孔。先慢下來，然后再快。同時，檢查每個鉆桿的刻度偏差，并根據(jù)螺桿鉆塔上的二十進尺刻度標記及時進行糾正。當孔鉆鉆孔達到工程設(shè)計標高時，停止繼續(xù)鉆孔。鉆孔過程中，隨時檢查鉆桿的橫向垂直度，同時檢查鉆孔搖樁上的位置是否發(fā)生偏移，否則鉆桿、鉆頭、鉆孔搖樁位置也可能會發(fā)生偏移。

3.3 灌注混凝土

填充混凝土時，嚴禁強行拔管。拔出管子時，嚴禁邊抽拔、邊左右旋轉(zhuǎn)，以保證管子和鋼筋混凝土的連續(xù)均勻泵送。如果鋼筋混凝土材料供應(yīng)不及時，造成樁土鉆機等建筑材料開裂狀況，一段時間連續(xù)使用后就會可能造成樁土斷樁或出現(xiàn)粘樁。

4 CFG 樁施工前期技術(shù)的具體工程應(yīng)用

4.1 施工前期技術(shù)準備

充分全面的前期技術(shù)準備，可以為今后CFG 樁的具體工程技術(shù)應(yīng)用開展打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。在建筑施工前的準備工作過程中，施工人員同時應(yīng)注意“三環(huán)一平”施工標準的具體實施。此外，還要相應(yīng)對自動水準點位置進行功能復(fù)核和校正，并根據(jù)工程設(shè)計時的圖紙要求設(shè)置一個控制柱。需要特別注意的是，一旦自動控制樁的所在位置無法確定，就要用白色石灰進行標記并加以記錄，以確保合理配置控制樁的連接位置沒有偏差。只有有效實現(xiàn)對這些質(zhì)量指標的合理質(zhì)量控制，為建樁工程前期設(shè)計做好合理準備，才能為推進CFG 樁的工程規(guī)范化和應(yīng)用發(fā)展打下良好的理論基礎(chǔ)。

4.2 材料施工過程中對材料的質(zhì)量控制

水泥、粉煤灰和其他外加劑材料是在CFG 樁建筑工程中經(jīng)常使用的主要施工材料。為了合理設(shè)計控制樁的整體結(jié)構(gòu)性和穩(wěn)定性，避免造成樁的斷裂、承載力支撐不足等各種病害的發(fā)生，施工中應(yīng)當嚴格控制施工所用材料。例如，在進行公路施工過程中，施工人員一般在公路水泥施工進場之初需要嚴格檢查水泥測試檢驗報告和水泥質(zhì)量合格證明文件等相關(guān)內(nèi)容。在嚴格保證其結(jié)構(gòu)規(guī)格、強度等主要性能指標與建筑工程施工技術(shù)內(nèi)容要求相匹配的根本基礎(chǔ)上，合理配置應(yīng)用建筑工程施工，其他建筑材料也是如此。

4.3 CFG 樁控制管理

CFG 樁控制管理工作是大規(guī)模施工前的一個重要環(huán)節(jié)。在地質(zhì)軟基層的處理中，施工人員一般應(yīng)首先負責進行整體地質(zhì)環(huán)境條件的基本調(diào)查和地質(zhì)復(fù)核，在嚴格控制具體條件以及成本基礎(chǔ)上，代表相關(guān)工地單位進行現(xiàn)場試樁。

4.4 樁體攪拌機和樁體中的混合料攪拌

樁體混合料的施工質(zhì)量安全控制工作是CFG 樁工程施工和設(shè)備應(yīng)用的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在國際實踐應(yīng)用過程中，其施工攪拌材料質(zhì)量管理控制過程應(yīng)特別著重于以下2 個具體環(huán)節(jié)控制：①攪拌施工材料必須在各個攪拌點內(nèi)進行及時攪拌，以便于保證各施工攪拌材料的及時充分投入使用；②在水泥攪拌生產(chǎn)過程中，水泥、碎石、粉煤的粒度用量控制是其一個核心內(nèi)容。只有這樣才能保證合理的質(zhì)量配合比，保證材料攪拌時間，保證CFG 樁的實際應(yīng)用符合標準，才能有效提高公路工程軟土路基加固的質(zhì)量，減少后期存在的一些問題，同時間接的給企業(yè)減少了一定的經(jīng)濟損失。

4.5 CFG 樁沉管工程

沉管工程是目前CFG 樁沉管工程技術(shù)應(yīng)用的一個核心內(nèi)容。螺旋鉆桿主要技術(shù)有螺旋沉管式集成樁和螺旋泵式液壓樁2 種主要制造技術(shù)。在建筑工程施工中，一旦已經(jīng)安裝好的機器安全就位，就等于可以將這種填充物水管安全下沉，并有效地將這種混合物安全投入水中運行。這樣能有效避免重力振動錘對建筑樁間的土產(chǎn)生擾動，提高建筑整體樁土施工工藝質(zhì)量。

4.6 現(xiàn)澆混凝土灌樁施工技術(shù)

在處理公路工程軟地基時，采用現(xiàn)澆混凝土灌樁施工技術(shù)，可以提高公路工程地基的強度。采用現(xiàn)澆混凝土灌樁施工技術(shù)時，采用振動沉膜壁防滲墻，可以強化樁孔的強度。此外施工企業(yè)在應(yīng)用現(xiàn)澆混凝土灌樁施工技術(shù)時，應(yīng)合理搭配預(yù)應(yīng)力混凝土灌樁和沉灌樁，一方面有效提高施工進度，另一方面有效控制施工成本，并且可以獲得良好的公路地基加固效果。

4.7 預(yù)壓法施工技術(shù)

在高速公路工程建設(shè)期間遇到軟土地基時，采用預(yù)壓法施工技術(shù)進行碎石樁施工，該技術(shù)施工速度快、成本較低，并且可以獲得良好的施工效果。在施工過程中，利用軟土的透水性特點，通過預(yù)壓法向軟土表面施加壓力，在排出軟土內(nèi)的水分的同時，還能提高軟土地基的密度。此外還應(yīng)注意的是，軟土地基受到壓力作用后，原有的高程發(fā)生變化，需要增加調(diào)料量，在添加過程中應(yīng)觀測出現(xiàn)的沉降量，并且嚴格按照規(guī)范進行施工，避免地基出現(xiàn)質(zhì)量問題。

4.8 水泥攪拌樁施工技術(shù)

水泥攪拌樁施工技術(shù)是公路工程軟基施工中廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一。利用水泥的固化作用，可以有效提高軟土地基的強度。采用水泥攪拌樁施工技術(shù)時，要求施工企業(yè)具備較高的技術(shù)水平，才能充分發(fā)揮水泥攪拌樁施工技術(shù)的優(yōu)勢。

5 CFG 樁工程施工中的問題及安全控制措施

5.1 施工管道內(nèi)部堵塞

CFG 樁工程施工運行過程中，管道堵管的主要形成原因可能是部分混凝土砂漿配合比不合理、混凝土砂漿攪拌設(shè)備質(zhì)量不完全合格和部分CFG 施工設(shè)備存在缺陷。因此，在分層施工管理過程中，應(yīng)嚴格按照鋼筋混凝土的整體設(shè)計高度配比要求來進行分層施工，確保鋼筋混凝土的整體坍落度在合理的施工控制高度范圍內(nèi)，同時還應(yīng)加強施工機械的維護，保證發(fā)電設(shè)備的正常工作。

5.2 空心矩形樁頭

空心矩形樁頭的產(chǎn)生原因很可能主要是由于施工中間的排氣閥不能正常進行工作，螺旋管內(nèi)部的空氣不能正常進行排出，混凝土管道泵送空氣速度過快，拔管過快。因此，在正常工作運行過程中，要注意加強對自動排氣閥正常工作運行狀況的及時檢查，發(fā)現(xiàn)氣閥堵塞要及時進行清理。

5.3 清除樁體內(nèi)部泥漿層

在施工過程中，樁身內(nèi)部夾層水泥的主要形成原因可能是樁體拔管樁的速度過快或樁體材料粒徑過大，軟土樁體坍落的程度過小。因此，在建筑施工管理過程中，要嚴格保證施工鉆頭完全埋入施工軟土中1 m 以上，并且要嚴格控制施工軟土的最大坍落度和混凝材料的坍落粒徑，以利于保證施工軟土和工藝簡易性。

5.4 溝道效應(yīng)和流槽的形成原因

溝道效應(yīng)和流槽的形成原因很可能主要是指在施工過程中由于鉆桿擾動葉片的作用壓力擾動了內(nèi)部土壤，土壤內(nèi)部受到鉆桿擾動作用的壓力擾動，從而容易造成材料竄槽。因此，在建筑施工打樁過程中，盡量選擇采用較大間隔的施工方案，以大大減少施工打樁時的排數(shù)。

5.5 斷筋裂樁

斷筋裂樁的主要形成原因是鋼筋鉆孔機的速度過快，泵送出的混凝土與鋼筋提升機的速度不完全匹配，空氣未完全充分釋放，混凝土未及時進行灌注，導(dǎo)致鋼筋樁身嚴重斷裂。樁身保護不好，施工過程時會容易造成其與樁身劇烈摩擦碰撞或外力擾動，導(dǎo)致斷樁。CFG 樁開挖成型后，軟土受力達到一定受力強度后才能正始開挖。開挖施工過程中，嚴禁擾動樁身。在加工切割鋼樁時，應(yīng)定期采用專用環(huán)形切割加工設(shè)備對樁基部進行多次環(huán)形縱向切割。

6 結(jié)束語

CFG 樁的技術(shù)標準化推廣應(yīng)用對公路工程中軟土地基的施工處理有很大的影響。在公路工程建設(shè)中，只有充分認識工程CFG 樁在軟土地基中應(yīng)用的基本必要性，在明確工程CFG 樁的施工應(yīng)用技術(shù)流程的根本基礎(chǔ)上，才能有效地準確控制工程CFG 樁應(yīng)用施工技術(shù)要點，以利于保證工程CFG 樁施工應(yīng)用技術(shù)水平的不斷提高，促進公路工程的進一步健康發(fā)展，同時才能保證軟土地基處理的施工質(zhì)量。