CFG樁在市政道路軟土路基處理中的應用

林杭超

（廈門中平公路勘察設計院有限公司，福建 莆田 351100）

0 引言

路基的穩(wěn)定性對市政道路的安全穩(wěn)定有著至關重要的影響。我國基本建設的土地在不斷地減少，尤其是沿海城市，需要建設的土地多存在軟土地基（以下簡稱軟基），軟基處理的項目大量增加。隨著地基處理經(jīng)驗的不斷豐富，設計水平不斷提高，施工設備的不斷更新，施工工藝的不斷改進，軟基處理技術發(fā)展迅猛。市政道路施工在遇到軟基時，應采取快速補強技術。

水泥粉煤灰碎石樁（以下簡稱為“CFG樁”）是一種在軟基上進行快速處理的方法。CFG樁是以水泥、粉煤灰、碎石為主要原料的低強度水泥混凝土。本文對CFG樁在軟基處理中的應用進行探討，希望能為行業(yè)提供一定的參考作用。

1 工程概況

1.1 工程概況

莆田市東吳商務區(qū)商務大道道路一期工程位于湄洲灣北岸經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，道路長度全長為1080.00m，起點樁號K0+000位于商務大樓北側（遠期接二期商務大道），終點樁號K1+080位于荔港大道，道路為城市次干道，呈東西走向，道路紅線寬度為24m，車道為雙向四車道，設計速度為30km∕h，路面采用瀝青混凝土路面。工程所在地地勢較為平坦，地面標高最大值2.73m，最小值0.82m，地表相對高差1.91m。地貌上屬于濱海相沖淤積地貌單元。該道路沿線用地現(xiàn)狀路經(jīng)耕地、魚塘等。路基經(jīng)設計標高整平后，場地內(nèi)地層結構自上而下依次為：①-1素填土、①-2填砂、②淤泥、③粉質黏土、④殘積砂質黏性土、⑤全風化花崗巖和⑥強風化花崗巖。其中淤泥飽和、流塑，含有機質，具腐臭味，搖震反應弱，干強度中等，韌性中等，切面有光澤，局部相變?yōu)橛倌噘|土，在該層局部含沙量較高。該層全場均有分布，平均深度6.29m。

1.2 軟基處理方案

地基處理方法為CFG樁復合地基，直徑50cm，樁頂鋪設褥墊層，褥墊層為厚度50cm級配良好的碎石墊層，墊層內(nèi)鋪設雙向土工格柵。CFG樁呈正三角形布置，處理平均深度約為7.0m，穿透軟淤泥層，復合地基承載力特征值不小于150kPa。

2 CFG樁概述

CFG樁是以水泥、粉煤灰、碎石、砂等為主要原材料的復合型地基，以高粘結強度樁為基礎，從而達到增強樁基礎、穩(wěn)定承載力的目的。目前，CFG樁可以將軟土打穿，進入持力層和沙礫層，樁徑可達400-500mm。CFG樁主要在軟基中起加固作用，是在碎石樁的基礎上發(fā)展起來的一種加固樁，主要是將粉煤灰、石屑、水泥等材料加入碎石中，以提高基礎碎石樁的加固效果。

CFG樁的承載力是由CFG樁、褥墊層和樁間土壤的共同作用決定的，它是由CFG樁本身的強度和樁與樁之間的摩擦而產(chǎn)生的。通過控制CFG樁和樁間的剛度，可以有效地將CFG樁與樁間的承載力進行有效地傳遞，保證了復合地基的穩(wěn)定性，避免了CFG樁在施工過程中的不均勻沉降。CFG樁技術作為城市道路地基處理的一種快捷高效的方法，在城市道路中得到了廣泛地應用。然而，CFG樁在施工過程中還存在很多問題，如不正確地施工，會對地基處理的質量造成很大的影響，造成路面在使用過程中出現(xiàn)不均勻沉降、塌陷等問題。

3 CFG樁的特點

（1）承載能力強。CFG樁能夠充分地發(fā)揮樁的側阻力，也能發(fā)揮樁的端阻力，采用承載力和壓縮模量相對較高的土層作為樁端持力層。

（2）樁體具有排水性。透水性土層施工時，剛施工完的樁體是孔隙水向上排出的排水通道，該排水通道直至樁體硬化為止。該排水不但不影響樁體本身的強度，而且消散掉孔隙水壓力，避免了地面隆起，對工程質量的保證有著重要意義。

（3）沉降變形小。采用CFG樁進行地基處理，樁底位于持力層上，可以形成承載力較高，變形模量較高的復合地基，有效地控制工后沉降。

4 CFG樁施工要點

4.1 施工過程

樁機就位→找平→鉆孔到設計高度→泵入混合料→拔管→灌注混合料到樁頂部的設計高度→移動、各插6根豎直鋼筋→在樁頂部混凝土達到一定的齡期后，清除樁間土，并鑿掉樁頭→基礎驗槽合格后，澆筑樁帽→鋪設墊層。

4.2 施工準備

CFG樁在成樁之前應進行預應力分析。首先要對地面進行徹底地清理，把地上的雜草和雜物清理干凈。施工單位要熟練掌握設計圖紙，確定成樁后的放線、標志，并按照要求設置沉降觀測網(wǎng)點，方便后續(xù)的監(jiān)測。后續(xù)可進行首次地基沉降綜合觀測，并對有關資料進行記錄。在鉆孔、打樁之前，還要充分落實相關人員、機械和材料，進行機械、材料的檢查和測試，以保證材料滿足CFG樁的質量，確定原材料的配合比、攪拌速度和時間。

4.3 鉆孔

利用長螺旋式鉆機和管道抽吸法進行鉆機就位。在鉆入之前，應重新確認所打的孔與設計圖相符，以保證在設計的錨點上進行鉆孔作業(yè)。為了防止因鉆孔干擾而引起的非均質性崩塌，CFG樁在工程中應采取從中心到周邊延伸的方法。當長螺旋鉆進到特定位置時，要利用儀器四周的豎直桿進行定位。一般情況下，樁身誤差不能大于5cm，鉆孔豎向誤差不能大于1%。在鉆頭達到設計高度后，立即停止鉆井，并將CFG混合液抽入。

4.3 CFG樁混合料的配比

CFG混合料的配比直接影響CFG樁的成形質量和承載能力。攪拌時必須嚴格遵守實驗室規(guī)定的配比，不能隨意更改配料比例。在澆筑之前，對CFG樁的各項性能指標進行重新檢驗，以確保CFG樁的成形質量。在調配攪拌材料時，按碎石、水泥、粉煤灰、砂石等材料的混合順序進行?；旌狭弦浞只旌?，以防止大量的物料粘在攪拌器的內(nèi)壁上或從攪拌器內(nèi)噴出。坍落度控制在16～20cm，攪拌器的注水量要視其坍落程度而適時調節(jié)。混合料的用量要按樁數(shù)及輸送距離來決定?；旌虾蟮幕旌衔锉仨汃R上運送到鉆探現(xiàn)場，在運輸期間不要中斷攪拌。

4.4 灌注混合料

CFG混合料到達工地后，必須最遲在2h內(nèi)進行灌注。在正式注漿之前，必須對所用的材料進行檢查。在CFG樁長螺旋鉆孔或管中抽吸混合料時，其混凝土的坍落度通常為16～20 cm。在灌注樁施工中，混凝土攪拌泵送量、泵送速度、拔管速度等因素對CFG樁的成樁質量起著決定性的作用。灌注樁要按照設計和施工組織方案規(guī)定的參數(shù)進行，同時要注意樁身的均勻度和成形質量。澆筑至CFG樁頂部時，應連續(xù)澆筑50cm樁頭，為后期沉降預留長度。鉆桿拔出地面后，及時觀察CFG樁的成樁質量，在把鉆頭移向下一個點之前，在樁頂上覆蓋濕潤的泥土。在施工期間，必須由專業(yè)人員進行現(xiàn)場指導，以保證工程的安全和質量。CFG樁在施工中必然會對周邊的土壤產(chǎn)生干擾，從而引起周邊樁基的位移。在進行CFG樁的下一步施工之前，還要對其進行檢驗，以確定其樁心位置是否符合設計要求。

5 質量控制措施

5.1 嚴格控制拔管的高度和速度

在實際工程中，在早期階段，由于沒有足夠的資料可以作為基礎資料，因此應特別關注拔管的速度和高度。一般情況下，拔管高度應該在0.5～1m左右，拔出后要停頓10s，然后用錘子敲打，防止混合液沾到噴嘴，也可以使用倒置0.3～0.5m的方式。由于攪拌材料是分階段添加的，為了確保樁身的完整性，在管中混合料必須高于拔管1.5m，拔管速率小于1.5m∕min。在樁周土質量差的情況下，為了防止發(fā)生縮樁，必須進一步放慢拔管速率。

5.2 依次進行跳躍施工

CFG樁在鉆孔時要按跳樁法進行，以防止鉆孔對周圍土壤造成不良影響。為了方便檢測樁的沉陷，在樁頂上設置標尺。同時，要密切注意鉆孔、注漿施工對上一根樁的壓力。在整個打樁及注漿期間，必須保證樁身與樁心的豎向對齊。在施工期間，如果出現(xiàn)孤石，要立即與有關部門協(xié)商解決辦法，可以在一定范圍內(nèi)進行位移，但必須滿足規(guī)定。

5.3 樁裂縫控制

在樁頂破裂過程中，因施工人員缺乏施工經(jīng)驗，導致樁身上產(chǎn)生了較大的錘擊力。同時，由于受到機械的撞擊，造成樁間土壤的損壞,還會引起樁體開裂。通常在樁頂1m處會產(chǎn)生裂縫，地表水和地下水可以從這些裂縫進入樁體，引起更大的破壞。為了防止此類事故發(fā)生，應采用人工挖樁，同時在鉆孔時要注意控制樁的強度。

5.4 樁質量測試

CFG樁基完工后，必須對其進行質量檢測，以保證其性能達到設計指標。每次試驗不得少于5次，試驗內(nèi)容主要有樁強度、垂直度、復合地基承載能力等。垂直度誤差小于設計值1%，樁位誤差小于5 cm。在承載能力測試中，首先要對單樁與復合地基進行承載能力測試，然后再進行沉降計算。通常，在樁身強度達到要求后，在一個月內(nèi)進行復合地基的檢測。對每一樁施工后進行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)問題，應立即向有關單位報告處理。

（1）成樁28d后由專門的檢測單位進行質量檢測；

（2）低應變檢測頻率檢查不低于總樁數(shù)10%；

（3）單樁載荷試驗不低于總樁數(shù)的1%，且每個施工作業(yè)點不少于3處；

（4）復合地基載荷試驗不低于總樁數(shù)的1%，且每個施工作業(yè)點不少于3處。

通過測試，CFG樁單樁和復合地基的承載力符合設計指標，說明CFG樁成樁效果良好。

5.5 沉降位移監(jiān)控

沿著道路縱向，觀測斷面每間隔50m設置一個，路段共設置22個斷面，在路肩兩側及路基中心設置觀測點，全路段設置44個沉降盤、44個位移樁及44根基樁，監(jiān)測斷面位置可根據(jù)現(xiàn)場設計施工情況以及埋設前的原位測試資料等做適當調整。

6 結束語

CFG樁作為城市道路地基處理的一種快捷高效的方法，在城市道路上得到了廣泛的應用。該項目的實踐證明，CFG樁在施工過程中的質量控制十分重要，除了重視其施工要點外，還要嚴格控制拔管的高度和速度，講究跳躍施工的次序和裂縫的控制，并嚴格進行質量測試和沉降位移的監(jiān)控，才能確保施工質量。