CFG樁在高速公路軟基處理中的應(yīng)用

摘要：CFG樁是近些年來(lái)高速公路軟基開發(fā)與應(yīng)用常用的地基處理技術(shù)之一。在高速公路軟基路段處理的過(guò)程中，如果采用傳統(tǒng)施工方法，不僅工期漫長(zhǎng)，而且處理不當(dāng)時(shí)常會(huì)造成不均勻沉降。文章從CFG樁的特點(diǎn)、施工控制、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等方面出發(fā)，介紹了CFG樁在高速公路軟基路段處理過(guò)程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：CFG樁；高速公路；軟基處理；地基處理技術(shù)；軟基路段承載力 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U412 文章編號(hào)：1009-2374（2015）31-0110-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.055

在高速公路的建設(shè)和改造的施工過(guò)程中，需要對(duì)軟基路段進(jìn)行處理，是經(jīng)常遇到的問(wèn)題。如果采用傳統(tǒng)的排水固結(jié)法，常常會(huì)對(duì)工期和工程質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。采用粉噴樁復(fù)合地基對(duì)路面進(jìn)行處理的方式，也有一些不如人意的地方，其使用范圍也受到一定的限制。而CFG樁實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作為當(dāng)前高速公路軟基路段的主要研究系統(tǒng)，CFG樁在高速公路軟基路段處理中的應(yīng)用具有很高的研究?jī)r(jià)值。

1 CFG樁的特點(diǎn)

CFG樁由水泥、煤炭石粉灰、細(xì)沙、石礫加水與混合料攪拌灌注形成，其粘結(jié)強(qiáng)度相對(duì)較好。CFG樁是當(dāng)前軟基路段施工最主要的地基處理技術(shù)，其對(duì)軟基路段的加固主要有以下四方面特點(diǎn)：

1.1 樁體負(fù)荷作用

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，CFG樁對(duì)高速公路的負(fù)載能力比較集中明顯，是碎石樁復(fù)合地基樁土負(fù)荷應(yīng)力的10倍左右，樁體負(fù)荷作用。

1.2 擠密作用

CFG樁利用振動(dòng)沉管和擠壓作用迫使樁間的土質(zhì)擠密在一起，當(dāng)?shù)鼗羶?nèi)的水分、間隙、壓縮系數(shù)有所減小，重量、壓縮模量大大提高時(shí)，就說(shuō)明CFG樁樁間土已經(jīng)加固擠密。

1.3 CFG樁復(fù)合地基負(fù)荷承載能力提升

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)核對(duì)發(fā)現(xiàn)，CFG樁的負(fù)荷承載能力是普通天然地基負(fù)荷承載能力的3倍左右，說(shuō)明CFG樁的負(fù)荷承載加固能力效果非常明顯。

1.4 CFG樁復(fù)合地基穩(wěn)定性好，施工速度快

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和多年的施工經(jīng)驗(yàn)，CFG樁使用年限較長(zhǎng)，復(fù)合地基穩(wěn)定性較好，不易變形，且加載速度快，沉降土方量也較少，工期也有所減少。

2 CFG樁施工控制

從CFG樁的施工方法和沉管方式進(jìn)行推斷和研究，采用這種方式方法進(jìn)行施工時(shí)，樁體容易產(chǎn)生縮徑、吊腳、斷樁等現(xiàn)象，而保持樁身的完整性是CFG樁施工過(guò)程中需要解決的首要問(wèn)題。

2.1 CFG樁身的完整性的控制

CFG樁身的完整性，受施工過(guò)程中樁頭與套管的垂直程度、套管的提升高度、拔管速度等因素的影響，在施工過(guò)程中一定要謹(jǐn)慎認(rèn)真，做好控制。在沉管前，要盡可能地保證樁機(jī)調(diào)平，確保樁頭垂直套入套管，保證套管與樁頭緊密結(jié)合在一起，避免淤泥因接觸不緊密而擠入套管中。沉管時(shí)，要控制好錘頭落距，避免錘頭落距過(guò)大引起套管與樁頭的分離。根據(jù)施工實(shí)際，控制每次的拔管高度在1m以內(nèi)，每拔管一次就應(yīng)停拔，且錘擊10s左，或者反插0.3～0.5md深度，具體應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況來(lái)確定。在拔管的過(guò)程中，混合料要分段進(jìn)行添加，保持樁管內(nèi)的混合料，始終高于拔管高度1.5m，確保樁身的完整性。

2.2 CFG樁吊腳現(xiàn)象的控制

一定要控制好混合料在沉管過(guò)程中的停放時(shí)間，以免因停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致混合料離析現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在樁管內(nèi)灌入約占套管的1/2的混合料，再錘擊10s左右，然后一邊錘擊一邊拔管，避免樁底出現(xiàn)吊腳的現(xiàn)象。

2.3 CFG樁縮徑現(xiàn)象的控制

要嚴(yán)格控制拔管速度，在通過(guò)淤泥夾層拔管時(shí)，可以適當(dāng)?shù)胤啪彴喂艿乃俣?，避免樁身縮徑現(xiàn)象的出現(xiàn)。

因此，在進(jìn)行CFG樁的施工時(shí)，必須嚴(yán)格控制混合料的添加，科學(xué)控制拔管的高度、速度。目前，根據(jù)實(shí)際情況，國(guó)內(nèi)CFG樁在高速公路軟基路段的施工過(guò)程中，一般采用按序跳打的工藝。如果要加固橋頭，就應(yīng)該從臺(tái)背向路堤填土的方向進(jìn)行施打；如果是加固路堤，則應(yīng)該從路堤內(nèi)側(cè)向路堤外側(cè)進(jìn)行施打。同一排樁跳打向另一個(gè)方向時(shí)，要逐步推進(jìn)，避免地面隆起的發(fā)生。將標(biāo)尺埋設(shè)在已成樁的樁頂，注意施工過(guò)程中對(duì)已成樁的負(fù)荷擠壓情況，避免已成樁因超過(guò)受擠壓的垂度而發(fā)生斷裂，要及時(shí)了解地面發(fā)生變化的情況。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

對(duì)高速公路軟基路段的處理，也就是CFG樁施工結(jié)束21天后，為了有效地檢驗(yàn)CFG樁樁體的承載力和完整性及試驗(yàn)的有效性、真實(shí)性，試驗(yàn)組采取在施工現(xiàn)場(chǎng)依照l(shuí)%的比例，對(duì)CFG樁進(jìn)行隨機(jī)抽取，進(jìn)行靜載和取芯的試驗(yàn)。

根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果分析，將靜載試驗(yàn)分兩種荷載，即60t和50t進(jìn)行。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CFG樁樁身在60t的荷載下，樁身的總沉降量為48.88mm，去掉荷載后樁身回彈復(fù)原變形了8.01mm，其回彈復(fù)原系數(shù)為16.38%。CFG樁樁身在50t的荷載下，樁身的總沉降量為43.96mm，去掉荷載后樁身回彈復(fù)原變形了17.87mm，其回彈復(fù)原系數(shù)為40.65%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果均符合工程設(shè)計(jì)的要求。對(duì)CFG樁進(jìn)行取芯的主要目的是，檢查明確CFG樁樁身在不同粗細(xì)情況下的材質(zhì)組成及均勻情況，判斷CFG樁樁身有無(wú)斷樁現(xiàn)象，校核樁長(zhǎng)、檢查樁尖是否進(jìn)入到持力層等。經(jīng)過(guò)抽芯實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，CFG樁樁體的穩(wěn)定性較好，基本沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有斷樁現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)CFG樁完成的靜載試驗(yàn)和取芯試驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明，本文提供的對(duì)CFG樁在高速公路軟基路段進(jìn)行施工控制的方法是具有可行性和實(shí)用性的，對(duì)保證樁體的承載能力和完整性具有很好的作用。為了充分明確了解CFG樁在高速公路軟基路段處理的實(shí)際施工結(jié)束后的完成質(zhì)量，選擇近6m高的路堤，在其填土期間和路面施工完成后，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)沉降的觀察檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)可以判斷出，在整個(gè)軟基路堤填筑過(guò)程中的沉降量變化不大，在設(shè)置的10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)中，沉降量最大累積為6.98cm，最小的累積沉降量為5.23cm，平均6.41cm。為了得到很全面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在路面施工完成一個(gè)季度之后，對(duì)5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的累積沉降量再次進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的累積沉降量均在0.96cm以內(nèi)。endprint

經(jīng)CFG樁加固之后的軟基路段而形成的復(fù)合地基，其承載力不僅獲得了較高的提升，而且因?yàn)閴嚎s模量的增強(qiáng)，明顯降低了樁體在荷載作用下的變形情況，短期內(nèi)使沉降量趨于穩(wěn)定，縮短了施工工期。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)對(duì)幾種常用軟基處理方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)現(xiàn)，如果在CFG樁樁間距相等的情況下，粉噴樁的負(fù)荷承載能力要明顯低于CFG樁，CFG樁的負(fù)荷承載能力是噴粉樁的1.7倍，樁土應(yīng)力比是噴粉樁的5倍左右，在淤泥層中的成樁質(zhì)量也明顯優(yōu)于噴粉樁，而且噴粉樁往往也滿足不了高路堤的承載要求。為了更清晰地了解兩者之間的經(jīng)濟(jì)對(duì)比，在承載能力基本一致的前提下，對(duì)軟基處理路段分別采用粉噴樁或CFG樁進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比。

處理面積：寬39m；長(zhǎng)度51m；平均樁長(zhǎng)：10m；排列方式：按正方形布置。

間距：CFG樁1.5m，粉噴樁1m。

單價(jià)：粉噴樁61元/延米，CFG樁118元/延米。

總造價(jià)：粉噴樁：2080根×10m×61元/延米=1268800元，CFG樁：945根×10m×118元/延米=1115100元。

以上處理可以看出在處理地基承載力基本一致的情況下，CFG樁的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于粉噴樁。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的論述分析，在處理同一路段時(shí)，采用CFG樁明顯比粉噴樁的總造價(jià)低，CFG樁處理過(guò)的軟基路段承載力明顯高于用粉噴樁處理過(guò)的軟基路段。另外，CFG樁處理過(guò)的軟基路段的承載力提高的迅速和時(shí)間也較短，有效地提高了施工效率，非常適用于那些工期要求比較緊的軟基路段的施工。

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作者簡(jiǎn)介：裴雙存（1977-），男，甘肅隴西人，中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司青島藍(lán)色硅谷城際軌道交通03標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部副經(jīng)理，工程師。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）endprint