CFG樁在市政道路中的應(yīng)用

摘要：CFG樁作為一種新興的軟基處理技術(shù)，在房屋建筑、高速鐵路、公路建設(shè)工程中得到廣泛應(yīng)用。本人結(jié)合自身的工程實踐經(jīng)驗，對CFG樁在市政道路工程中的應(yīng)用進(jìn)行深入闡述，并對質(zhì)量控制措施進(jìn)行簡單分析，以供類似工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞：CFG 樁；市政道路；施工工藝；質(zhì)量控制

引言： CFG樁（Cement Fly-ash Gravel的縮寫）即水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的可變強(qiáng)度樁。CFG樁作為新時代處理軟弱地基的新方法，具有施工簡單、沉降變形小、承載力高、適用范圍較廣和經(jīng)濟(jì)效益明顯等優(yōu)點，在市政道路工程中也取得了良好的施工效果。本文結(jié)合工程實例對CFG樁的施工工藝進(jìn)行全面分析，以期對實際市政道路工程軟弱地基處理提供一定參考。

1. CFG樁復(fù)合地基的加固原理

C F G樁復(fù)合地基的加固機(jī)理主要是其褥墊層將上部基礎(chǔ)傳來的基底壓力通過變形以一定的比例分配給樁及樁間土，使二者共同受力。同時土體由于樁的擠密作用而提高承載力，而樁又由于周圍土的側(cè)應(yīng)力的增加而改善了受力性能， 二者共同工作形成了一個復(fù)合地基的受力整體，共同承擔(dān)上部基礎(chǔ)傳來的荷載。CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間士表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載，從而大大提高復(fù)合地基的承載力。

2.CFG樁復(fù)合地基的特性分析

2.1適用范圍廣

CFG 樁通過調(diào)整水泥摻量及配比來改變樁的強(qiáng)度，CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基共同工作，具有較大的適應(yīng)范圍。

2.2 大幅度提高承載力，可調(diào)性強(qiáng)

CFG 樁樁長可根據(jù)工程的實際情況來確定，其全樁長均能發(fā)揮樁的側(cè)阻力其中樁承擔(dān)的荷載約占總荷載的40%～75%，使得復(fù)合地基的承載力大幅度提高，并具有可調(diào)性。

2.3有良好的社會、經(jīng)濟(jì)效益

CFG樁的施工工藝簡單、無場地污染、振動影響小，施工材料僅需少量水泥，便于就地取材、節(jié)約材料，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.CFG樁在市政道路工程中的應(yīng)用技術(shù)

3.1工程概況

昆明市興園路（交職段）市政道路工程全長538.72m。道路右側(cè)為呈貢新城社區(qū)2號地塊，2號地塊標(biāo)高與道路設(shè)計標(biāo)高相差7～8米。根據(jù)地勘資料，①層為填筑土，以粘性土為主，夾少量風(fēng)化碎石顆粒，少許植物根系。該層結(jié)構(gòu)松散，固結(jié)差。除01、02、03、05、06、07、08號鉆孔未見外，其余地段均有分布。層厚0.40～8.50米。②層-高液限粘質(zhì)土。切面光滑，干強(qiáng)度高，韌性高。該層含少量風(fēng)化碎石顆粒，孔隙較大，具紅粘土特性。層厚1.40～7.20米。地基承載力僅<160 kPa。

3.2CFG樁復(fù)合地基的施工工藝

3.2.1CFG 樁工程采用長螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓砼灌注成樁施工，具體工藝流程為 定位放線→啟動樁機(jī)對準(zhǔn)樁位→樁機(jī)調(diào)平、鉆桿調(diào)直→關(guān)閉鉆頭閥門啟動錘頭鉆進(jìn)到設(shè)計樁底標(biāo)高、同時進(jìn)行混合料的攪拌→開動混凝土輸送泵灌料、同時啟動卷揚機(jī)提升鉆桿直至施工設(shè)計樁頂標(biāo)高→成樁完畢→停機(jī)移位至下一樁位。

3.2.2主要分部工程的施工方法

1）定位：將樁機(jī)移到指定樁位對中。當(dāng)?shù)孛嫫鸱黄綍r，應(yīng)調(diào)整支腿或平臺基座，使樁機(jī)底座保持水平、鉆桿保持垂直。一般樁位誤差不宜超過2.0CM，鉆桿垂直度偏差不超過1.5%。

2）鉆進(jìn)成孔：關(guān)閉鉆頭閥門，啟動卷揚機(jī)下放鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動鉆機(jī)錘頭，將鉆桿旋轉(zhuǎn)下沉至樁底設(shè)計標(biāo)高。

3）混合料攪拌：按設(shè)計配合比配制混合料，嚴(yán)格控制粗骨料粒徑，控制在10mm -30mm之間，可摻加泵送劑及其它外加劑，混合料坍落度宜為180mm - 220mm。

4）灌料、提升：當(dāng)鉆機(jī)鉆至樁持力層時，開動混凝土輸送泵灌料，當(dāng)輸送管及鉆桿芯管充滿混合料后開始啟動卷揚機(jī)勻速提升鉆桿，邊灌料、邊提升，直至施工設(shè)計樁頂標(biāo)高，提升速度宜控制在2m/min-3m/min，嚴(yán)禁先拔管后灌料，掌握好灌料與提鉆的時間差，盡量避免提升灌料過程中停機(jī)待料現(xiàn)象。

5）停灌樁頂標(biāo)高、移機(jī)下一樁位：盡量控制好樁頂標(biāo)高停灰面這一環(huán)節(jié)，在達(dá)到技術(shù)要求的條件下，做到盡量少浪費混合料。

4.通病及事故處理措施

1）堵管：堵管是長螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓砼灌注成樁常遇到的問題。這直接影響CFG樁的施工效率，同時增加工人勞動強(qiáng)度，造成材料浪費。特別是故障排除不暢時，使已攪拌的CFG樁混合料失水或結(jié)硬，增加再次堵管的機(jī)率，給施工帶來很多困難。產(chǎn)生堵管的原因有：

①混合料配合比不合理。當(dāng)混合料中的細(xì)骨料和粉煤灰用量較少時，混合料和易性不好，常發(fā)生堵管。因此，要注意混合料的配合比，將粉煤灰摻量控制在70kg/m3～100kg/m3內(nèi)，坍落度控制在160mm～200mm之間。

②混合料攪拌質(zhì)量有缺陷。在CFG樁施工中，坍落度太大的混合料，易產(chǎn)生泌水、離析。在泵壓作用下，骨料與砂漿分離，摩擦力加劇，導(dǎo)致堵管。坍落度太小，混合料在輸送管路內(nèi)流動性差，也容易造成堵管。

③施工操作不當(dāng)。鉆孔進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后，開始泵送混合料，管內(nèi)空氣從排氣閥排出，待鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時提鉆。若提鉆時間較晚，在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出，容易造成管路堵塞。

④冬期施工措施不當(dāng)。冬期施工時，混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護(hù)，防凍措施不力，常常造成輸送管或彎頭處混合料的凍結(jié)導(dǎo)致堵管。可采用加熱水的辦法提高混合料的出口溫度，但水溫最好不要超過60℃，否則會造成混合料的早凝，產(chǎn)生堵管，影響混合料的強(qiáng)度。

⑤設(shè)備缺陷。彎頭曲率半徑不合理也能造成堵管。彎頭與鉆桿不能垂直連接，否則也會造成堵管。混合料輸送管要定期清洗，否則管路內(nèi)有混合料的結(jié)硬塊，也會造成管路的堵塞。

2）樁頭空芯：主要是施工過程中排氣閥不能正常工作導(dǎo)致樁體存氣形成空芯。施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)堵塞及時清洗。

3）樁端不飽滿：在施工中為方便閥門打開，先提鉆后泵料所致。這可能造成鉆頭上的土掉入樁孔或地下水浸入樁孔，影響CFG樁樁端承載力。在施工中前、后臺工人應(yīng)密切配合，保證提鉆和泵料的一致性。

4）樁孔偏斜：主要因為地面不平、導(dǎo)向設(shè)施出現(xiàn)偏差，鉆架不正或鉆桿彎曲，鉆桿剛度不夠所致。另外鉆進(jìn)時土層硬度發(fā)生突然變化或遇到障礙物也會導(dǎo)致樁孔偏斜。施工前應(yīng)對安裝好的鉆機(jī)設(shè)備做全面檢查，做到水平、穩(wěn)固，對鉆桿、接頭要逐個檢查，保證鉆桿順直，有足夠的剛度。在鉆進(jìn)時，土層由軟變硬時要少加壓慢給進(jìn)。

5）鉆進(jìn)困難：主要是因遇到地下障礙物如石塊、混凝土塊等，鉆機(jī)功率不夠或鉆進(jìn)速度太快造成憋鉆。應(yīng)選用硬質(zhì)合金鉆頭，采用合適的鉆速。遇到障礙時如障礙物不深，應(yīng)進(jìn)行清除后復(fù)鉆，如不易挖出則改變樁位。

5.結(jié)語

通過對加固后的復(fù)合地基承載力進(jìn)行現(xiàn)場荷載試驗及沉降值觀測，復(fù)合地基承載力、沉降值均達(dá)到設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，CFG樁復(fù)合地基，具有經(jīng)濟(jì)、安全、高效、環(huán)保的特點，在市政道路工程領(lǐng)域同樣具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱明，吳耀宗. 高速鐵路CFG樁復(fù)合地基現(xiàn)場試驗對比研究[J]. 路基工程. 2010（04）

[2] 司文明，唐元麗. CFG樁復(fù)合地基在不同領(lǐng)域的應(yīng)用討論[J]. 路基工程. 2010（04）