CFG樁在南水北調中線工程中的應用

□付 軍 □鞠向楠

(南水北調中線干線工程建設管理局河南直管項目建設管理局)

1.工程概況

南水北調中線一期工程總干渠沙河南～黃河南鄭州一段1標設計樁號 SH（3）201+000～SH（3）206+000標段長 5 km，標段內共有各種建筑物12座，其中兩座較大的賈魯河倒虹吸、賈峪河倒虹吸，按南水北調中線一期設計要求和施工期限要求，施工方需要對其軟基要求采用CFG樁處理，并且包含CFG在冬季施工。

2.C FG樁施工主要工藝流程詳情

CFG樁簡稱水泥粉煤灰碎石樁 (Cement FⅠying-ashGravelpile)，由水泥、粉煤灰、石屑或砂、碎石、加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。本標段的CFG施工工藝流程為：場地平整—測量定位—鉆機就位—鉆到設計孔深—停鉆—泵送混合料—邊灌料邊提鉆至設計要求—移至下根位置。包括以下具體的施工步驟和技術要求。

2.1 鉆機就位

在場地平整好并測量定位后，將長螺旋鉆機就位，使鉆桿垂直對準樁位中心，樁位偏差應控制在20cm以內，鉆桿的垂直度控制采用在鉆架上兩個相互垂直的方向上掛垂球的方法測量。每根樁施工前均要由旁站人員進行樁位對中及垂直度的檢查，確保CFG樁垂直度偏差≤1%。檢查合格后才可開鉆，并記錄好樁位偏差值和垂直度。

2.2 混合料攪拌要求

混合料的攪拌要求應按配合比進行配料，計量要準確，上料順序為，先裝碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加劑，量后加砂。使水泥、粉煤灰和外加劑夾在砂、石之間，不易飛揚和粘附在筒壁上，也易于攪拌均勻。每盤料攪拌時間不應＜60s,混合料的塌落度控制在16～20cm,在泵送前混凝土泵料斗、攪拌機攪拌筒應備好熟料。運輸采用混凝土罐車運輸到施工現場，在運輸過程中泵送車必須慢速旋轉，嚴禁停轉，在每次卸料前必須采用運輸車強制攪拌30s，防止混凝土發生離析，在施工過程中安排專人及時對原材料進行檢測其含水量并及時調整施工配合比，并對混凝土進行和易性檢測，滿足要求后方可進行現場施工。

2.3 鉆進成孔關鍵技術

鉆孔開始時關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動馬達鉆進。一般應先慢后快，這樣既減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時糾正。在成孔的過程中，如發現鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢進尺，否則較易導致樁孔偏斜、位移，甚至使鉆桿及鉆具損壞。鉆孔的深度應比設計深度超出0.5m即進入砂卵石層0.5m為準。當鉆頭到達設計樁長預定高程時，于動頭底面停留位置相應的鉆機塔身處作醒目標志，作為施工時控制樁長的依據，并還需考慮施工工作面的標準高差，做相應增減。

2.4 拔管壓灌成樁

長螺旋鉆機至設計深度后應準確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應與提拔管速度相配合，遇到飽和砂土和粉土時，不準停泵待料。停止鉆進，向鉆桿芯管泵送混合料灌注，當鉆桿芯管中孔充滿混合料后，開始提升鉆桿，壓灌混合料。一邊泵送，一邊拔管，嚴禁先提管后泵料。混合料灌注過程中應保持混合料面始終高于鉆頭面約15～25cm，拔管速度應控制在1.2～1.5m/min。用秒表控制拔管速度，并做好記錄。每根樁的投料量不小于設計灌注量。施工樁頂高程一般應高出設計高程50cm，灌注成樁后樁頂蓋土封頂進行養護。

2.5 移樁注意事項

棄土清運：采用人工清運，將棄土裝推車運至集渣點后由1m3挖掘機裝15t自卸汽車運至指定棄渣場。

其下保護層50cm采用人工開挖，開挖時不得擾動基底土層，防止形成橡皮土，并嚴格控制標高，不得超挖和回填。

樁頭處理：保護層清除后將樁頂設計標高以上樁頭截斷，具體要求如下：找出樁頂標高位置，在同一水平面按同一角度對稱放置2個或4個鋼釬，用大錘同時打擊，將樁頭截斷。嚴禁用鋼釬向斜下方向擊打，以免樁頭承受一定的彎矩，造成樁身斷裂。樁頭截斷后，用鋼釬、手錘將樁頂從四周向中間修平至樁頂設計標高。（樁頂標高允許偏差0～+20mm）

2.6 褥墊層的鋪設

樁間土保護土層和CFG樁完畢并滿足設計要求后，可進行褥墊層的鋪設施工。褥墊層的材料多為粗砂、中砂或碎石，最大粒徑≤20mm，因卵石合力弱不宜選用卵石。施工擾動容易使褥墊層厚度不均勻。褥墊層的設計厚度一般為20cm。施工時先虛鋪，并用平板振搗器振實，對干的砂、石材料虛鋪后可適當灑水再進行振實。

3.C FG樁的冬季施工關鍵技術

3.1 施工前場地要求

場地要求平整、預留的保護層需大于凍結深度，最小保護層≥50cm，通往場地的道路和坡道需采取防滑措施。

3.2 對材料的要求

水泥：應優先采用水化熱較高的普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥。骨料：要求清潔、質地堅硬，各項物理指標均符合規范要求，不得含有冰雪和凍塊。外加劑：所拌制水泥和粉煤灰碎石樁的混合料加入適量的外加劑，可防止混合料早期受凍。亦可在使混合料在負溫條件下硬化，常用的冬季施工外加劑有氯巖類粉劑防凍劑。施工時按要求摻量直接撒在水泥上面和水泥同時投入進行攪拌均勻。保溫材料：保溫材料應根據工藝特點、施工條件、氣溫情況進行選擇，并優先利用地方材料：如草簾、草袋、鋸末、膨脹珍珠巖等。

3.3 拌合要求

對原材料進行加熱，應優先加熱水即將拌和用水加熱到40℃，而砂、石不加熱，泵送能正常進行，混合料的入孔溫度可達到5℃，并適當延長攪拌時間。

3.4 運送的要求

混合料采用泵送。泵管線應保溫，剛性管多采用保溫材料覆蓋進行保溫，現場應采用多層草袋包扎或覆蓋管線。彎頭可采用巖棉管或塑料布外裹包扎進行保溫。

4.C FG樁施工的質量控制要點

在拔管泵送混合料的過程中，鉆桿必須停止轉動，嚴禁邊拔管邊轉動。施工過程中隨時觀察混合料的塌落度，記錄針對不同塌落度的灌注情況。在試樁過程中，抽樣做混合料試塊，每根據做一組（3塊）試塊，標準養護28 d后測其抗壓強度。清土和截樁，不得造成樁頂以下的樁身斷裂和擾動樁間土。在混凝土灌注前檢查運輸車輛的油量，不能滿足要求的不能進行灌注作業，避免出現灌注過程中停工待料的現象，保證一臺鉆機兩輛罐車。在地下水比較豐富的地段，提鉆前需開動混凝土輸送泵，將管內的混凝土填充滿。提鉆的過程中嚴禁旋轉鉆頭，避免泥土掉入樁中形成斷樁，提至樁頂后亦需停置10～30 s，泵送混凝土保證樁頭質量。首次提鉆的高度在0.5 m左右，必須在此位置停置10～30s，待管道內混凝土填滿后再勻速提鉆灌注。在提鉆灌注過程中，提鉆放料和混凝土泵的配合要協調，統一指揮，三者之間要有必要的聯系工具，以保證配合一致。

5.結語

南水北調中線許多建筑物工程中使用CFG樁，其施工工序多，工藝復雜，因此在施工過程中必須深入研究其工法，加強現場施工管理和質量控制。目前CFG樁處理的該段地基效果較好，未出現超出設計的沉降指標，可為類似工程借鑒。