CFG樁+袋裝砂井施工技術的應用及質量控制分析
——以揭惠高速公路第A2標段為例

辛 星

（中鐵十七局集團第五工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

揭惠高速公路第A2 標段位于廣東省揭陽市和惠州市交界處，地質條件復雜，存在軟土、液化土等不良地質[1-2]。該路段抗剪強度較低、含水量較高以及土體強度較低，導致路基穩定性較差，并且極易發生不均勻沉降，嚴重影響高速公路的使用壽命以及運營安全[3]。因此，如何確保高速公路的穩定性和安全性成為了亟待解決的問題。CFG 樁+袋裝砂井施工技術作為一種新型的地基處理方法，在解決軟土地基問題方面具有顯著的優勢。CFG 樁是指水泥粉煤灰碎石樁，是一種由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成的可變強度樁。袋裝砂井是一種塑料排水帶，用于垂直向下的地基土中設置作為排水通道，以改善土的滲透性[4]。本文將結合揭惠高速公路第A2 標段的實際情況，對CFG樁+袋裝砂井施工技術的應用及質量控制進行深入分析，以期為相關工程提供參考。

1 工程概況

揭惠高速公路第A2 標段工程起止里程為K18+500～K33+244.5，線路全長14.745km，設計速度100km/h，為雙向四車道，公路的最大縱坡為4.0%，最短坡長為250m，路基寬度為26m，采用分離式路基2m×13m 設計。該工程起點位于廣東省東部的榕江沖積平原區內，大部分地段地勢比較平坦，中間為大南山、龍潭山隆起山地，往南逐漸為丘陵地帶，最南端變為濱海沖積平原；具有中間高、兩端低的特點。工程共有路基工程15 段，總長度約8.344km，其中挖方路基7 段，共計長度約412m，最大挖方高度10.499m，其余均為填方路基，最大填方高度9.745m。

對該施工環境進行地質勘測后，確定該區域屬于典型的軟土地基，主要為黏質土、粉質土以及砂土組成，穩定性較差；并且線路多出橫切或沿山間河谷分布。因此，結合該工程設計方案以及施工需求，確定采用CFG樁+袋裝砂井施工技術進行該軟土路基的施工。

2 CFG樁+袋裝砂井施工技術

2.1 施工設備選擇

在進行高速公路路基軟基施工時，需先確定施工設備，該工程結合施工場地情況以及施工需求，進行施工設備選擇，設備詳情如表1所示。

表1 施工設備詳情

2.2 袋裝砂井施工流程

袋裝砂井施工是CFG 樁+袋裝砂井施工技術的基礎，其主要作用是實現軟土路基的沉降固結，袋裝砂井施工流程如圖1所示。

圖1 袋裝砂井施工流程

袋裝砂井施工需在完成砂墊層鋪設后進行，通過袋裝砂形成砂井后，采用加載預壓的方式對地基進行處理，以此快速、有效排出地基中的水分，實現軟土路基的沉降固結處理[5]，可提升路基的穩定性。

2.3 CFG樁施工工藝流程

完成袋裝砂井施工后，采用振動沉管法進行CFG樁施工，施工工藝流程如圖2所示。

圖2 CFG樁施工流程

（1）測量放線。在進行CFG樁施工前，以設計圖紙為依據，采用全站儀確定所有鉆樁體施工位置并進行標記和編碼，記錄該處樁體長度。

（2）鉆機就位。按照標記的樁身位置，采用振動沉管灌注成樁工藝進行CFG 樁施工，該工藝具有更好的施工精度[6]，施工時可對鉆機塔身的垂直度進行校正，使其滿足施工精度標準。

（3）鉆進。鉆孔施工前，需以設計的標高為依據，標記鉆機塔身，將其作為施工過程中樁長的控制標準；開始鉆進后，鉆頭閥門需處于關閉狀態，移動鉆桿至地面時，啟動馬達；在鉆進時，結合鉆桿的狀態調整鉆速。當鉆進深度達到樁長設計標高后，停止鉆進[7]。

（4）投送混合料。鉆進完成后進行混合料投送，CFG 樁樁體混合料由水泥、卵石（或碎石）、砂、粉煤灰（必要時加適量泵送劑）加水拌制而成，混合料中的所有原材料在使用前均經過性能檢測，確定其滿足施工標準。制備完成的混合料同樣需進行性能檢測，要求混合料的坍落度在70～100mm范圍內。

進行混合料制備時需精準計算所需用量，避免材料浪費，造成經濟損失；混合料制備完成后，運輸至施工現場，采用泵送方式進行樁體澆筑施工。

（5）拔管。鉆桿芯被混合料填滿后進行拔管處理，拔出過程中，需保證鉆桿處于靜止狀態時才可進行拔管，并且拔管速度需嚴格控制在0.8m/min 標準下，并保證拔管的連續性。

（6）鉆機移位。完成一個樁位的施工后，按照施工順序將鉆機移動至下一個施工位置，并依據周圍樁位置對施工的樁位進行校核，保證樁位施工的精準性。

（7）截樁及接樁。CFG 樁施工完成后，待其終凝后對施工殘渣進行清理，清理過程中，不可碰觸樁身，以免造成樁身損壞；同時要避免樁間土造成擾動影響未完成施工的樁位。殘渣清理完成后，對樁頂的土層進行人工開挖，開挖時需嚴格按照設計標高進行，開挖深度不可超過允許標準。開挖后，將超過標高以上的樁頭采用截樁機進行截斷清理，使所有樁頂標高一致。

（8）托板施工。CFG 樁施工時，為提升樁體的受力面積、使樁體最大程度利用自身的豎向承載力，將大小為100cm×100cm×35cm的托板安裝在樁頂位置，同時將大小為φ12@10×10 鋼筋網安裝在托板側面。完成上述施工后再進行托板現澆施工，該施工需保證頂面平整，不可存在凹凸不平或者斜坡現象。

3 施工質量控制

3.1 樁點定位控制

CFG 樁施工時，樁點定位尤為重要，一旦樁點位置偏差較大，需對鉆桿頂部的定位天線和鉆桿中心進行調整，對定位樁點進行校核，控制點之間的距離在1.5m左右，保證定位精度在±0.0001mm之間。

3.2 垂直度控制

樁體施工時，鉆機垂直度采用傾角傳感器進行采集，數值呈現在操作終端上，施工人員根據顯示的數值進行鉆機垂直度調整，以保證施工結果滿足垂直度需求。控制標準為：垂直度偏差需＜1%，樁位偏差＜5cm。

3.3 鉆進速率和深度控制

由于該路基屬于軟土路基，在鉆進過程中需控制鉆進速率和鉆進深度，以降低鉆進施工對土層的擾動。在鉆進過程中，需結合各個土層情況進行鉆進速率的設定以及鉆進深度確定。

3.4 路基攤鋪密度控制

路基攤鋪密度控制以保證路基的施工效果，如果路基攤鋪密度用ρ表示，其計算公式為：

式中：M——碾壓層質量；

A——碾壓面積；

h——攤鋪厚度。

依據上述內容進行高速公路軟土路基施工質量控制，保證路基施工質量。

4 施工前后的路基性能對比分析

為分析CFG 樁+袋裝砂井施工技術對于軟土路基的施工效果，以路基在施工前后的淤泥質黏土和粉土的物理性能指標進行對比分析，如表2所示。

表2 施工前后土層性能對比

由表2 分析可知：通過對施工質量進行控制后，軟土路基不同土層的物理性能均發生不同程度提升，其中淤泥質黏土的壓縮系數明顯降低，并且含水量減少。因此，該工程對CFG樁+袋裝砂井施工技術的應用效果良好，能夠有效提升軟土路基的物理性能。

為進一步分析軟土路基的施工效果以及質量控制水平，主要以路基沉降和單樁承載力作為衡量指標，其計算公式為：

式中：Sd——初始沉降；

Se——固結沉降；

Sz——次固結沉降；

S——總沉降；

Fa——擔樁承載力；

up——樁周長；

n——土層數量；

qsi、qp——均表示特征值，前者對應第i層土側阻力，后者對應樁端阻力；

li——狀體穿越的土層厚度；

Ap——樁截面積。

隨機選擇10個路基位置以及10個單樁，獲取路基沉降以及單樁承載力結果，并將計算結果和《軟土路基沉降控制》標準進行對比，分析結果見表3。

表3 施工前后路基性能對比

依據表3 分析可知：進行軟土路基施工質量控制前，不同路基位置的沉降較大，沉降值在7.6～18.7mm范圍內，部分沉降值超過允許標準；并且單樁承載力在66.7～102.5kPa 之間。采用CFG 樁+袋裝砂井施工技術進行軟土路基施工后，不同路基位置的沉降結果均在允許范圍內，即均低于15mm，其中最大沉降僅為9.6mm；此外，單樁承載力在103.3～138.4kPa 之間，較施工前提升較大。由此可見，軟土路基施工質量控制效果良好，可有效控制路基沉降。

5 結束語

為提升軟土路基的穩定性，保證高速公路的承載力，在揭惠高速公路第A2標段工程中采用了CFG樁+袋裝砂井、袋裝砂井+堆載預壓、預應力管樁、高壓旋噴樁相結合的方式進行該工程軟土路基的施工。本文以CFG 樁+袋裝砂井施工技術為代表，介紹施工設備的選擇，詳細施工流程的制定，按照施工流程進行軟基施工，同時進行施工質量控制。通過計算分析得出：該施工技術具有較好的應用效果，質量控制效果較好，可提升路基穩定性，降低路基沉降，保證高速公路的承載力。