振動沉管CFG樁的施工工藝及質量控制

王國寧

摘 要：通過在甘肅省臨洮至渭源高速公路YK133+300、ZK133+288.74通道涵基底軟基采用CFG樁振動沉管法進行加固處理的應用實例，總結振動沉管CFG樁的施工工藝及質量控制要點。

關鍵詞：CFG樁；施工工藝；質量控制

臨洮至渭源高速公路是蘭州至海口國家高速公路的重要組成路段。該項目線路沿洮河支流漫壩河、渭河支流禹王溝的兩岸階地布設，路線經過區域地質復雜，存在滑坡、泥石流、崩塌等地質災害和濕陷性黃土、軟土等特殊性巖土。YK133+300、ZK133+288.74通道涵基坑開挖后基底為軟基，達不到設計要求的200KPa，需進行加固處理。

1 軟基地質情況及加固處理方案介紹

臨渭高速公路YK133+300、ZK133+288.74通道涵處的軟基主要為沖洪積堆積體，原河道內水流受到K133+370處土壩截流，土體受流水長期浸泡呈軟塑狀，淤積大量粉質粘土，含腐殖質較多，局部夾細砂層。經鉆探，該涵水穩層底面以下0～1.5m土體呈軟塑狀，稍濕，承載力75KPa，1.5～6.5m土體呈軟塑狀，潮濕，屬高壓縮性土，承載力62～105KPa；6.5m以下土體呈可塑狀，稍濕，屬中壓縮性土，承載力140KPa。設計采用CFG樁復合地基進行軟基加固處理，設計樁底標高要求嵌入上述中壓縮性土層內1.5m，樁徑采用40cm，樁間距按1.6m等邊三角形布設，樁長8m，設計混凝土標號C15，樁頂設碎石褥墊層40cm，與CFG樁共同承受上部荷載。要求CFG樁施工完成后，其復合地基的承載力不小于250KPa。由于YK133+300、ZK133+288.74通道涵基底軟基屬粉質粘土沉積而成，在施工工藝上，考慮采用振動沉管工藝，在施工順序上，采用從涵洞進口至出口段順序依次施工，后樁施工時需待前樁混凝土澆筑完成3小時以上再進行，避免后樁施工振動造成前樁斷樁。振動沉管法對粉質粘土擠密效果明顯，先打樁施工完后，土體密度會有顯著增加。而且打的樁越多，土的密度越大。如采用隔樁跳打，在補打新樁時，一是加大了沉管難度，二是非常容易造成已打樁斷樁，故隔樁跳打不宜采用，只能采用依次按順序施工的方法。

2 振動沉管CFG樁施工工藝流程

2.1 施工準備

對需要進行加固處理的地基范圍進行整平，并確保滿足振動沉管機的工作需要。根據圖紙要求放樣出樁位中心點，由于振動沉管機的沉管裝置在工作時位于機械行走系統側面，CFG樁的施工順序為沿涵洞進口至出口方向依次施工。機械就位后，要接通電源并調試，檢查機械是否能運轉正常。

2.2 沉管

根據設計樁長、樁頂設計標高等參數計算出沉管入土深度。根據沉管入土深度計算確定所需沉管的長度、根數和機架高度，進行設備組裝，要求沉管垂直度偏差小于1%。為避免振動對鄰樁的影響，沉管時間應盡量短。根據沉管下降的速率判斷地層變化位置，檢驗是否與地質鉆探資料相符，并做好記錄。

2.3 混凝土灌注

由于是干硬性混凝土，混凝土從拌合站至施工地點采用農用三輪車運輸。混凝土灌注利用振動沉管機上部的投料口和自帶的投料斗進行。先將混凝土傾倒在料斗內，在利用沉管機將料斗提升至投料口投料。待沉管沉至設計標高位置且停機后，應盡快完成投料，投料數量要根據計算確定，一般要較設計樁長高50cm左右混凝土用量。工地試驗室要在施工現場實測混凝土坍落度，合格后方可投料，并抽樣做混凝土試塊。

2.4 拔管

投料完成后啟動電動機開始拔管。為確保混凝土密實，開始拔管時應留振5～10s，拔管速度要均衡，拔管過快易造成局部縮頸或斷樁，拔管太慢振動時間過長，會使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析。根據以往項目的施工經驗，我部將拔管速率控制在1.3m/分鐘左右。成樁后樁頂標高應高出設計樁長0.5米。

2.5 封頂

沉管拔出地面，確認成樁標高符合設計要求后，用濕粘性土封頂。增大孔內混凝土表面的高度即增加了自重壓力，可提高混凝土抵抗周圍土擠壓的能力，避免新打樁振動導致已打樁受振動擠壓而混凝土混合料上涌使樁徑縮小。

2.6 移機

上一根樁施工完畢，對沉管機鉆頭進行檢查和保護，鉆機移位進行下一根樁的施工。

2.7 開槽及樁頭處理

CFG樁施工完成后7d即可開槽，若基坑深度不大于1m，可采用人工開挖；當基坑深度大于1m時，可考慮人工和小型挖掘機聯合開挖，避免開挖時對樁間土及樁產生不良影響。

2.8 褥墊層鋪設

根據設計厚度進行褥墊層的鋪設，鋪設時要考慮鋪設寬度和壓實系數等指標。

3 CFG樁質量控制要點

3.1 從原材料質量上保證工程質量

混凝土中所用水泥采用天水祁連山水泥有限公司P.O42.5水泥，初凝時間為147min，終凝時間為201min，安定性煮沸法試驗合格。粉煤灰采用蘭州西固熱電廠生產的II級粉煤灰，其需水量比為91.2%，燒失量為6.97%。細集料采用渭源縣新農石料廠生產的水洗河砂，級配符合要求，為II區中砂。粗集料采用天水武山鴛鴦鎮邱家峽石料廠生產的碎石，級配符合要求。

3.2 從施工工藝上保證工程質量

做好配合比的設計及驗證工作。由于采用振動沉管工藝，混凝土按照干硬性混凝土進行設計，設計強度等級為C15普通混凝土，設計水膠比0.56，砂率41%，設計坍落度30-50mm。

從施工順序上保證質量。在施工順序上，采用從涵洞進口至出口段順序依次施工，后樁施工時需待前樁混凝土澆筑完成3小時以上再進行，避免后樁施工振動造成前樁斷樁。

嚴格控制拔管速率。拔管速度要均衡，拔管過快易造成局部縮頸或斷樁，拔管太慢振動時間過長，會使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析。

控制好混凝土的坍落度。大量工程實踐表明，混凝土坍落度過大會形成樁項浮漿過多，樁體強度也會降低。在施工中要求對每班混凝土的坍落度均進行抽檢，確保坍落度在設計要求范圍內。在運輸工具的選擇上，考慮混凝土運輸車對干硬性混凝土運輸、卸料困難，采用農用三輪車進行運輸。

設置保護樁長。灌注成樁加料時要比設計樁長多考慮0.5m，在施工褥墊層之前鑿除，避免樁頂浮漿過多影響樁基質量。

在拔管過程中避免反插。在拔管過程中若出現反插，由于樁管垂直度的偏差，容易使土與樁體材料混合，導致樁身摻土影響樁身質量。

3.3 加強施工過程中的監測

施工場地標高觀測。施工前要測量場地的標高，并注意測點應有足夠的數量和代表性。打樁過程中則要隨時測量地面是否發生隆起。因為斷樁常和地表隆起相聯系。

已打樁樁頂標高的觀測。施工過程中注意已打樁樁頂標高的變化，尤其要注意相鄰樁的觀測。因為在打新樁時，量測已打樁樁頂的上升量，可估算樁徑縮小的數值，以判斷是否產生縮徑。

對有懷疑樁的處理。對樁頂上升量較大或懷疑發生質量問題的樁應開挖查看，并做出必要的處理。

4 結束語

CFG樁提高了傳統的碎石樁的復合地基承載力4倍或更多，CFG樁機設備簡潔，施工過程無泥漿污染，噪音較小，更加適合城市基礎建設。從施工成本分析，40cm直徑的CFG樁與40cm直徑的預應力管樁相比，每米節省成本100元左右，工程成本大幅降低。正是因為CFG樁有以上優勢，其大面積推廣應用具有廣泛前景。

參考文獻

[1]許欽達.CFG樁在軟土地基中的應用[J].黑龍江交通科技，2013（12）：12.

[2]苗壯.CFG樁在地基處理中的應用[J].四川建材，2013（5）：104.

[3]梁思鋒.CFG樁施工技術要點及注意事項[J].技術與市場，2014（7）：176.