CFG樁地基加固技術在橋頭沉降中的應用

萬小全 武漢大通工程建設有限公司

1.工程概況

某工程項目中，主要涉及到如下幾部分：拼寬橋、主線白沙大橋、A～H匝道橋梁共11座（不含人行天橋），其中：后渚大橋拼寬1座（左、右幅分開拼寬），A～H匝道橋9座（E匝道2座，其余匝道各1座），海江大道主線有白沙大橋1座（左、右幅分開，輔道分開）；人行天橋3座（跨越主線）。

根據橋梁施工要求，基礎部分采取的是鉆孔灌注樁的形式，橋墩結構分為兩類，即圓形柱式與花瓶板式，利用鋼筋混凝土材料施工并形成肋板式橋臺，部分區段含U型橋臺。

2.CFG樁加固原理及作用

以碎石、石屑、砂、粉煤灰、水泥為主要原材料，摻入適量水經充分拌和后制得CFG樁，其在填土、粘性土等穩定性不足的土層中均具有適用性。CFG樁地基是現代道路工程中主要的應用形式，由樁、樁間土和墊層構成，各自均發揮出重要作用。其中，墊層主要具備傳力功能，上部路基產生壓力后在墊層的作用下將合理分配給其余兩類結構，以達到樁和樁間土共同受力的效果。若省去墊層，樁頂沉降變形現象將大幅減小，使得樁承受大量荷載，抑制了樁間土的應用效果；樁結構則具備承受豎向和水平荷載的能力，還具備擠密作用，可提升地基的密實性。

2.1 施工流程

根據施工特點，確定合適的工藝流程，具體流程為：場地平整→樁位測量放樣→放置樁尖→樁機就位→振動沉管→成孔檢驗→灌注拌合料→振動拔管→成樁檢驗→鉆機移位。

2.2 施工時應注意的問題及應對措施

（1）樁身偏差：針對樁位展開兩次復測，調整樁尖位置。若出現樁頂鑿平效果欠佳的情況，需修正鑿毛處，使其成為水平面，且在足夠干凈的狀態下方可展開樁帽的澆筑施工。

（2）串孔：以隔樁隔排跳打的方式為宜，以實際情況為準確定施工方案，需適當加大樁距，打樁過程中不可產生剪切擾動，以免對既有結構的穩定性帶來影響。

（3）堵管：為有效解決堵管問題，需選擇合適的混合料配比，嚴格控制坍落度，使其穩定在160～200mm。注重樁體材料的選擇，提鉆持續時間需得到有效控制。

2.3 CFG樁地基加固作用

（1）對地基土具有一定的擠密作用。利用振動成樁工藝時，對于散填土、松散粉細、粉土這些擠密效果好的土來講，由于CFG樁的栟管振動和側向擠壓，同土的孔比減小，土體含水量降低，干密度和內摩捺角有所增加，土的物理力學性能得到改善，從而提高樁間土的承載力。

（2）柱體的排水作用。CFG樁在飽和粉土、砂土中施工時，由于成柱的振動作用，使土體內產生超孔隙水壓力，當上面有弱透水層時，剛剛施工完成的CFG樁是一個良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，這種排水作用直到CFG樁體結硬為止。

（3）樁體的置換作用。CFG樁是具有一定粘結強度的剛性樁，樁體強度等級為C5～C20，在上部荷載作用下，首先是樁體受力，表現為明顯的應力集中現象，樁土應力比可達10～40。

（4）對樁周土的約束作用。無側向約束的土體，在受荷后其側向變形比有側向約束的土體大。由于CFG樁對樁周土體側向變形的限制，使側向變形減小，相應垂直變形也減小。

2.4 CFG樁地基的優點

（1）當CFG樁用于擠密效果好的土時，承載力的提高既有擠密作用，又有置換作用；當CFG樁用于擠密效果差的土時，承載力的提高只與置換作用有關，并且置換作用很突出，這是CFG樁的一個重要特征。

（2）CFG樁不同于碎石樁那樣的散體材料樁，在豎向荷載作用下，樁身橫向變形小，不會像碎石樁那樣發生鼓脹破壞，可全樁長發揮倒摩阻力作用。

（3）CFG屬于剛性樁，可以把外荷載傳到深層地基。

（4）CFG樁單樁的承載能力突出，形成的地基承載能力高。

3.加固技術在橋頭沉降中的應用

完成CFG樁施工作業主要分為三個階段，即施工準備、正式施工以及竣工后的監測，具體做如下分析。

3.1 施工準備階段

將施工場地整平，以便給后續各環節施工創造條件。準備施工所需材料，進場時通過抽檢的方式掌握該批次材料的質量情況。行業持續發展之下，澆筑作業主要以混凝土為主，傳統的粉煤灰澆筑方式逐步被取代，因此要針對混凝土做全面的質量檢驗，各項指標均要與設計要求相符。

3.2 施工階段

施工中，控制好鉆孔垂直度，無誤后方可鉆進至指定深度，隨后基于泵送的方式注入混合料，此過程加強攪拌。拔鉆桿環節需控制好拔出速度，若過快則會對樁間土的完整性造成影響。當施工現場出現堵管現象時，需根據具體成因及時處理。結束本樁施工作業后，將樁機移動到下一施工位置，此環節不可損傷樁體。樁機轉移到下一樁位后，不可盲目施工，以軸線為準復核樁位，在無誤后方可正式施工。

3.3 后期監測階段

結束CFG樁基以及褥墊層施工后，需對其采取監測措施，安排靜載荷試驗，基于此方式掌握CFG樁的實際情況，主要考慮的是樁身完整性，監測環節采取的是隨機抽取的方式。

4.CFG樁地基加固中的質量控制措施

經驗表明，結束CFG樁地基加固作業后常伴隨有縮徑、斷樁等問題，隨之降低樁基承載力，嚴重時將出現結構脆性破壞現象。現階段，工程人員對于斷樁影響程度所提出的觀點較多，但可以肯定的是，斷面形式的不同所帶來的影響也存在差異，斷面傾角a值通常存在臨界值，若a超出該值，將對樁的豎向承載力造成影響。根據上述分析，為全面提升CFG樁的穩定性，就必須采取質量控制措施，具體應從如下幾個方面入手：

4.1 原材料的控制

CFG樁地基加固對于原材料質量提出較高的要求，因此要對其采取控制措施，具體來說主要指的是樁體材料與褥墊層碎石兩部分。根據要求，CFG樁體材料的選擇應注重如下幾點：碎石連續級配為5～40mm，黃砂為II區中砂，要求此材料的含泥量＜2%；使用到普通硅酸鹽水泥，具體應達到32.5級及其以上；確保粉煤灰都達到二級標準，此材料的燒失量＜8%。根據褥墊層施工要求，主要注重碎石剛度與粒徑兩方面，其中以砂礫石較為可行，要求該材料粒徑≤8cm。

4.2 配合比控制

在獲得質量良好的原材料后，還要得到科學配比的指導，配比將直接影響到CFG樁質量。通常而言，CFG樁地基加固普遍采取的是群樁的方式，其對于單樁強度并未提出過高的要求，但施工中若配比缺乏合理性，將對坍落度造成影響，直接降低CFG樁強度，施工中受到外界因素影響后，群樁應用效果大打折扣，將引發斷樁等問題。通常而言，坍落度以5cm較為可行，要求材料的水灰比維持在0.5左右，控制好水泥用量，以總量的5%為宜。

4.3 控制沉管垂直度

施工中，還要注重對樁垂直度的控制，若此項指標缺乏合理性，將對有效樁長造成影響，不利于受力均勻性，部分情況下直接削弱了樁基承載力。通常而言，樁體垂直度偏差應控制在1%以內。正式施工前應整平現場，通過全站儀測量放樣，明確樁位與高程的實際位置。樁管下端設置有活瓣尖，此部分下沉前應做靈活的調整，其軸線與樁管軸線應達到共線的狀態，并位于樁孔中心處。若要做好此項工作，可在塔架上懸掛測錘，通過此方式校核。根據施工需求準備成孔設備，其應當滿足平整、穩定的要求，施工中做好保護工作，不可出現傾斜移動現象，同時要確保CFG樁垂直度的合理性。

5.結束語

CFG樁地基加固技術在當前的路橋工程中取得廣泛應用，其具備效率高、可控性好、成本低等優勢，因此在當前的地基加固工作中取得廣泛應用。當然，施工中需注重成樁工藝，充分考慮現場實際情況，選擇與之相適應的施工技術，盡可能降低事故發生頻率，在短時間完成加固作業，提升地基穩定性，為工程施工創造良好條件。