CFG樁復合地基處理施工技術應用

徐朝龍 （安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前言

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它是水泥、粉煤灰、碎石、石屑等混合料加水拌和在土中灌注形成豎向增強體的復合地基，適用于處理黏性土、粉土、砂土和自重固結已完成的素填土，與樁間土、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁屬高粘性強度樁，可全樁長發揮側阻，樁端落在較好的土層時，可以很好地發揮端阻，褥墊層對樁土荷載分擔比的調整作用，可以有效地提高地基承載力，減少地基變形。施工工藝主要有四種：①長螺旋鉆孔灌注成樁；②長螺旋鉆中心壓灌成樁；③振動沉管灌注成樁；④泥漿護壁灌注成孔灌注成樁。長螺旋鉆中心壓灌成樁、干成孔和振動沉管灌注成樁直徑宜為350mm～600mm，泥漿護壁灌注成孔灌注成樁直徑宜為600mm～800mm，樁間距應根據基礎形式、設計要求的復合地基承載力和變形、土性及施工工藝綜合確定。沙澧連通工程位于漯河市西郊，包括新河道工程、丹江路新澧河橋、新澧河節制閘三部分。其中新澧河節制閘位于新開挖河道樁號L0+800處，采用開敞式水閘，閘軸線與新開挖河道軸線正交，閘室長20m，共7孔，單孔凈寬10m，設計流量1900m3/s，采用平板鋼閘門，為Ⅱ等工程，規模為大（2）型。閘基位于②層中粉質壤土、②-2層輕粉質壤土和②-3細砂層上，經設計復核天然地基不能滿足上部荷載要求，需對地基進行加固處理，以滿足地基承載力和抗滑穩定要求，根據地質條件及經濟適用性原則，設計采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）加固處理，處理范圍為閘室段、上下游擋墻段、消力池擋墻段，下面就CFG樁施工工藝做詳細闡述。

1 設計參數

單樁直徑為500mm，樁體強度不小于13.4N/mm2，樁頂和基礎之間設厚200mm的10%水泥土墊層；上游擋墻段樁長14m，沿垂直水流方向間距為1.8m，沿順水流方向間距為1.8m，復合地基承載力不低于190kPa；閘室段樁長12m，沿垂直水流方向間距為2.5m，沿水流方向間距為2m，復合地基承載力不低于150kPa。消力池擋墻段樁長12m，沿垂直水流方向間距為1.7m，沿順水流方向間距為2m，復合地基承載力不低于180kPa；下游擋墻段樁長14m，沿垂直水流方向間距為1.5m，沿順水流方向間距為1.8m，復合地基承載力不低于200kPa。

2 施工工藝選擇及流程

根據工程地質條件及施工場地環境條件，本工程CFG樁選用長螺旋鉆中心壓灌施工工藝。工藝流程如下。

3 CFG樁基施工

3.1 施工準備

施工前按照設計及規范要求進行配合比試驗，首先對混合料的原材料（水泥、砂子、石子、粉煤灰和外加劑）進行檢驗，水泥采用P·O42.5級，砂子采用中粗砂，石子采用二級配（5mm～20mm，20 mm～40mm），粉煤灰采用Ⅱ級，混合料施工坍落度為160mm～200mm。

3.2 試驗樁

工程樁施工前，按照設計要求，在復合地基承載力特征值不同的部位各選取3根樁作為試驗樁，獲取不同地質部位各項施工參數（鉆進速度、提鉆速度），驗證設計配合比的可操作性，驗證復合地基的實際承載力。

3.3 工程樁施工

3.3.1 場地平整、定位放線

施工平臺高程控制在樁頂高程以上0.5m，平臺寬超出邊樁1/2樁機寬度，將施工平臺進行整平，適當碾壓，即進行樁位測量放樣，并打入定位木樁。

3.3.2 樁機就位、對中

樁位定好后，移動CFG樁機到達指定樁位，用鉆機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心。開鉆前量好鉆具長度，并在機架上畫上明顯的進尺深度標志，保證成孔深度和有效樁長。

樁機就位必須鋪墊平穩，確保在施工中不發生傾斜、移動，鉆桿垂直穩定牢固，鉆頭對準樁位。

3.3.3 鉆進成孔

鉆孔開始時，必須確認樁位編號、孔口標高、孔深，準確無誤后，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，一般先慢后快，如發現鉆桿搖晃或卡鉆時，應放慢進尺，以事先在機架上畫的進尺深度標志，作為施工時控制樁長的依據。

鉆進過程中，鉆機平臺應保持平衡，未達到設計標高不得反轉或提升鉆桿，如因特殊情況要提升鉆桿或反轉，應將鉆桿提升至表面，對鉆頭活門重新沖洗、疏通、閉合。

開始鉆進或穿過軟硬地層交界處時，應保證鉆桿垂直，緩慢進入；鉆進過程中，操作人員要密切注意鉆進情況，如遇卡鉆、鉆桿劇烈抖動、鉆機偏斜等異常情況，應立即停鉆，查明原因，采取相應措施后，方可繼續作業。鉆進至設計標高后方可停鉆。

3.3.4 泵料、提鉆、成樁

CFG樁成孔到設計標高后，停止鉆進，壓灌之前幾分鐘，應開動混凝土輸送泵，提前將攪拌好的混合料充滿輸送泵的料斗，壓灌時泵斗內要有一定的混凝土容量，混合料容量要高出料斗底面400mm以上，以防吸進空氣。開始泵送混合料，當鉆桿芯管充滿混合料，且泵送至孔底并加壓后開始拔管，嚴禁先提管后泵料，成樁的提拔速度宜控制在每分鐘2m～3m，且應保持混合料泵送量與拔管速度相匹配，實際灌注標高宜比設計樁頂高0.5m，灌注成樁完成后，用編織袋蓋好樁頭，進行保護，鉆頭提升到孔口時，應防止樁周土掉入孔內；按照施工次序，將樁機移至下一樁位施工。

3.3.5 清理樁間土及鑿樁頭

當樁身混凝土強度達到設計強度的70%時，可進行樁間土方的清除，土方清除采用小型機具配合人工挖除。清理完畢后，在樁身測設樁頂設計標高并標識，采用專用切割機具配合人工截除樁頭，不得造成樁頂標高以下樁身斷裂或樁間土擾動。

3.3.6 施工質量控制及標準

①施工前編制詳細的施工方案，并履行審核審批手續，且進行技術交底；

②選用機械性能良好的施工設備，配備專業的施工隊伍；

③嚴格把關進場原材料質量，并按規范規定取樣檢驗；

④嚴格執行“三檢制”，把好各道施工工序質量關；

⑤冬期施工時，混凝土泵及輸送管路應采用覆蓋保溫材料等保溫措施，混凝土入孔溫度不低于5℃，施工期溫度高于30℃時，應采取覆蓋隔熱措施；

⑥混凝土壓灌充盈系數應大于1.0；

⑦成樁過程中，混合料每灌注臺班應制作一組標準試塊，測定其抗壓強度；

⑧成樁直徑不小于設計值；

⑨垂直度偏差≤1%，樁位偏差≤0.25D。

3.3.7 樁身檢測

CFG樁基檢驗應在樁身強度滿足試驗荷載條件時，并宜在施工結束28d后進行，應抽取不少于總樁數10%的樁進行低應變動力試驗，檢測樁身的完整性，并按《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2012）要求進行復合地基承載力試驗。

3.3.8 褥墊層施工

本工程褥墊層采用200mm厚10%水泥土墊層，水泥土采用水泥土加碎石，土類為壤土；碎石采用級配碎石，粒徑不大于20mm，碎石占總質量的30%～35%；水泥占總質量的10%，強度等級為42.5級。壓實度不小于0.98，水泥土采用廠拌法，自卸車運至現場，挖掘機配合人工整平，采用光輪壓路機靜力壓實，由于層厚較薄，采用一次性攤鋪、整平、碾壓。

4 結語

CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）復合地基在沙澧連通工程中得到了成功的應用，經承載力檢測，各部位加固復合地基承載力均能達到設計指標，加固效果明顯；和其他樁基加固處理技術相比，噪音低，無水泥漿、泥漿污染，環境效益顯著；施工過程中不會產生劇烈振動，對臨近施工幾乎不影響；施工時需人工配合較少，施工速度快，減少了人工、機械的消耗量，經濟效益明顯；同時為本工程積極采用新技術、新材料、新工藝、新型設備的推廣應用創造了條件。