CFG樁在軟土地基深層處治中的應用研究

摘要 針對軟土地基穩定性差、承載力低等問題，可用CFG樁凝聚樁間土，分化地基荷載。但是為保障CFG樁應用效能，需結合軟土分布情況，明確CFG施工要點，有效治理軟土地基，使其承載力符合公路建設要求。因此，文章基于某高速公路項目，分析CFG樁在軟土地基深層處治中的應用情況，明確CFG樁加固原理、施工要點，借此提升高速公路工程建設質量，促進城市交通體系的完善。

關鍵詞 CFG樁；軟土地基；深層處理；軟基治理

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）02-0120-03

0 引言

軟土地基在公路建設中較為多見，影響著公路樁基結構的承載能力、公路營運安全。因此，須深層處治軟土地基，提升其穩定性、承載力等。CFG樁為低強度混凝土樁，可利用樁間土承載力將公路荷載傳遞到深層地基內，起到治理、加固軟土地基的作用。CFG樁技術具有成本低、結構簡單、適應性強的優勢，可滿足各類公路的樁基建設要求。但在應用CFG樁時，應基于地基承載力設計，管控CFG樁技術指標，保障軟土地基深層處治效果。

1 項目概況

某高速公路項目，主線路為雙向四車道，設計速度80 km/h，路基寬25.5 m，主要技術指標如表1所示。該項目線路較長，穿越了巖溶化山地地貌、構造溶蝕地貌、侵蝕構造單面山地貌區等三種地貌單元區，且受區域構造影響較大。地質調查表明：擬建路線存在不良地質作用，主要表現為崩塌、不穩定斜坡、巖溶、泥石流等。特殊性巖土主要有高液限土、軟土。因此，擬采用CFG樁深層治理路段內軟土地基，確保軟基路段基礎承載力符合建設要求。

2 CFG樁技術的應用情況

CFG樁由樁基、樁周土和樁體組成，C、F、G分別代表水泥、粉煤灰與碎石，多用于公路、建筑地基加固。CFG樁黏結強度高，樁身強度等級為C15～C20，全樁可產生側向摩擦力，增加土層內樁端阻力，能夠與墊層、樁間土層形成復合地基，增強地基穩定性。

公路運營后，車輛荷載作用會使CFG樁產生沉陷，需依據公路荷載力大小，合理設計CFG樁樁長、樁徑、樁底墊層。上述項目中，K5+030.00～K5+260.00、K5+480.00～K5+780.00、K5+920.00～K6+160.00路段均采用CFG樁工藝，樁長、樁徑是以項目地質勘察資料為基礎設施計算，具體數據如表2所示。其中K5+030～K5+260路段為構造溶蝕中山地貌，包含淺層軟弱土層、有機質土層，施工前應先換填處理地基，設置排水通道。其他路段以填方路基形式通過軟弱土、有機質土分布區域，以及軟土層厚度較大地段，全部采用CFG樁，樁長設計為12～15 m。

3 CFG樁在軟土地基深層處治中的施工要點

3.1 測量放樣

測量放樣的目的是計算CFG樁施工前工程量，明確路基點位、高程、軸線，確認高速公路軟基開挖時的縱橫斷面。①施工人員需建立“導線網”，依據CFG樁技術要求，現場布置CFG控制網點，網點避開沉降變形高危區，且通視條件良好[1]?？刂凭W點可設置在基坑外，以減少對施工作業的影響，但平面區域內控制點不得少于3個。②基于控制網點開始放樣測量，加強CFG樁軟土處理時的平面控制。測量方法是以《工程測量規范》（GB50026—2007）與《地形圖圖式》為核心，應用RTK采集剖面測量、鉆孔孔位測量數據，配合地面調查、勘探等工作獲取地質信息，整合數據資源后借助南方CASS6.1測量軟件成圖，為CFG樁施工提供數據支持。

3.2 施工前準備

基面清理。施工前在代表性地段試樁，試樁數量不少于2根，確認成樁方案可行性后，設計CFG樁工藝參數，確定CFG樁混合料配合比、材料要求、技術規范、質量標準，明確CFG樁施打順序、材料坍落度和攪拌時間[2]。

鉆機就位。清理軟基區域建筑垃圾，挖除表面雜填土，CFG樁?；颐鏋榈孛媲灞砭€下30 cm。平整場地后，鉆機就位，檢查鉆頭、樁位中心點是否處于同一直線上，調整鉆機使其達到水平狀態。固定鉆機，設置鉆機的運行參數，可利用鉛錘調整鉆機垂直度，使其垂直度偏差小于1%，避免在鉆孔時出現移位情況，確保鉆孔施工質量。

材料制備。按照CFG樁混凝土強度等級，控制水泥、水、碎石等材料配比。例如，上述項目中CFG樁材料配比為水泥∶粉煤灰∶砂∶碎石∶水=6%∶13%∶26%∶55%∶8.7%。水泥選用強度等級為32.5的新鮮硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，水為飲用水。碎石材料干燥、潔凈，強度、耐磨性均符合要求，顆粒形狀有棱有角，粒徑約為30～50 mm，含泥量不超過10%。砂石潔凈度符合要求，含泥量小于5%。CFG樁樁頭為混凝土預制，樁頭體積約為0.081 m3?；旌狭嫌蓪Ｓ霉捃囘\至現場，進場后檢查材料坍落度，材料坍落度控制在160～200 mm[3]。

3.3 鉆孔進孔

鉆進時關閉鉆機鉆頭閥門，將移動鉆桿向下，鉆頭緊貼地面。鉆孔作業堅持“先慢后快”原則，鉆入后避免鉆桿搖晃，減少鉆孔偏差，出現鉆桿搖晃、進尺困難現象時，放緩鉆進速度，預防樁孔偏斜、鉆桿損壞。鉆入深度符合設計標高后停止鉆孔，鉆機上需記錄標高、標記位置。施工人員可依據不同軟基作業面標高差異增減鉆入深度，使孔深符合CFG樁設計要求，保障成樁質量[4]。

3.4 壓灌成樁

（1）鉆孔深度符合設計值后，用混凝土泵車泵送混合料，灌入鉆孔后緩慢提升鉆桿。壓灌成樁時需一邊泵送混凝土混合料，一邊拔管?，F場安排專業人士指揮，協調泵送、鉆機操作人員，使泵送、鉆桿提升作業同時進行、相互配合。

（2）嚴格控制鉆桿提升速度，每分鐘小于3 m。含水砂層需放慢鉆桿提升速度，預防塌孔或斷樁風險。提升鉆桿時，混合料表面應持續高于鉆桿底的出料口，直到樁頂、作業面平齊。灌注結束后用黏土封頂，以保護CFG樁樁頂，黏土厚度為50 cm左右，可同時起到防損、防凍作用。

（3）檢查CFG樁成樁質量，測算樁位誤差?？v向、橫向允許偏差為5 cm，樁體的垂直度允許偏差為1%。成樁后，及時清理樁頂浮土，再回填30 cm級配碎石，碾壓密實后作為樁基基礎墊層，最后用吊線測算樁體垂直度、鉆桿傾斜度、樁位誤差，確保CFG樁符合要求。

3.5 成樁后處理

單樁施工結束后移動鉆機到下一樁位。由于鉆孔期間會產生灰塵，相鄰樁位會被覆蓋，所以鉆機移位時應確認好樁位，就位后再次固定鉆機使其平穩，隨后依據鉆孔深度標記信息進行鉆孔[5]。單樁施工結束后，及時清理CFG樁樁間土、破樁頭，加強地基檢測。樁間土清理采用人工+小型機械方式，注意不得影響成樁質量，樁周圍可預留20 cm保護層。切割樁頂時，切入深度應小于50 cm，可配合楔子截除樁頭。完工后實施樁基檢測，確認CFG樁身完整性和承載力、樁體強度。鑿除CFG樁頂后，若樁體頂面標高低于樁頭地面標高，需用強度高一級的混凝土接樁，接樁區域樁徑大于設計樁徑約20 cm，與既有樁體咬合長度大于20 cm。

成樁15 d后實施“豎向靜載試驗”，檢查樁身荷載能力，或通過低應變檢測試驗逐一檢查樁長、樁身均勻性和完整性，同時進行定性檢查。低應變檢測試驗方法是應用ZK-5機械阻抗法檢測儀單樁檢測，評定樁體缺陷、樁身結構。有效測試范圍為樁長、樁徑比值小于30，摩擦端承樁、端承樁比值可小于50。

3.6 注意事項

3.6.1 預防竄孔

CFG樁為低強度混凝土樁，可加固處理軟土地基、增強公路樁基結構穩定性，使其承載力符合要求。但軟土層中包含粉細砂、飽和粉土時鉆孔作業會擾動軟土土體，引起土體液化情況，繼而造成竄孔現象，影響成樁質量。為預防該問題，需在CFG樁施工期間加強竄孔防治。①對于包含粉細砂、飽和粉土的軟基區域，適當增加CFG成樁間距，避免鉆孔作業影響其他樁體，降低竄孔發生率。②結合土層結構，科學選用鉆機，鉆孔時嚴格控制鉆進速度。易竄孔區域內可適當減少打樁數量，或實施隔排跳打的方法完成施工作業。鉆孔后及時清理孔內棄土。③竄孔問題發生后及時處理。如在提升鉆桿期間竄孔，應立即停止提升鉆桿，連續泵送混合料，直到竄孔樁的液面回升到原本位置。

3.6.2 避免堵管

CFG樁施工中，堵管現象較為多見，表現為鉆桿內管路堵塞、混合料無法進入鉆孔，長時間堵管后混合料會硬結、失水，影響成樁進度。造成堵管的原因較多，混凝土混合料配置不到位、拌和時間過短過長、粉煤灰摻入量少都會改變混合料和易性，引起管路堵塞現象。

為預防堵管，應優化混合料配比設計，合理選用材料，精準控制、計算粉煤灰摻入量，比如，粉煤灰摻入量應控制在60～80 kg/m3左右。此外，因為CFG樁樁身為圓柱體，混合料在水泥砂漿層潤滑后會與鉆桿的管壁分離并進入鉆桿管路，灌入樁孔。混合料拌和過程中坍落度過大、泵送壓力過大會使混合料泌水，材料離析后會增加摩擦力造成堵管。所以配置混合料時，應確保塌落度在160～200 mm左右，拌和時可摻入適量泵送劑預防堵管。

鉆機缺陷會導致堵管。比如，鉆頭密封性不足時，承壓水及其內部的細砂會從縫隙進入鉆桿芯管內部導致砂塞，混合料泵送時砂塞會堵住鉆頭閥門。因此，施工前后還應檢查鉆頭密封性，施工結束后立即清洗輸送管。最后，鉆頭彎頭曲率半徑過大、過小會造成堵管，需基于CFG樁的施工參數，科學選用彎頭，降低堵管概率。

3.6.3 樁頭空芯

樁頭空芯由排氣閥故障引起，鉆孔時，排氣閥故障后管內空氣量增加，管內空氣無法及時排出后，樁體結構存氣，容易形成“空芯”。為預防空芯，應注意觀察排氣閥狀態，堵塞后立即清洗、疏通。為減少排氣閥故障，施工前后應保證泵送混合料、提升鉆桿操作的一致性，避免鉆頭土掉入樁孔后堵塞閥門。

3.6.4 縮經、斷樁

針對CFG樁縮經、斷樁問題，還應嚴格控制拔管速度。在地下水豐富的鉆孔位置，拔管速度應調整為2～2.5 m/min，鉆頭埋深控制在0.5 m左右。另外，施工期間需備足混合料，隨鉆隨灌注，避免停工待料。

4 深層處治軟土地基CFG樁的質量管理

根據CFG樁施工設計對樁體材料進行質量管理，確保樁材符合實際需要。成樁前，依據CFG樁施工設計，抽樣制作混凝土試塊，標準養護后測定其抗壓強度。拌和CFG樁混合料時，混凝土上料順序應為“先碎石（卵石）后水泥、粉煤灰”，后加入泵送劑、砂，粉煤灰、水泥、泵送劑應在砂、石摻入流程之間，每盤拌和時間大于1 min。

鉆機就位后，鉆桿應垂直于樁位中心，容許偏差50 mm?？捎勉@架+垂球方式找正樁身垂直度，使CFG樁垂直度偏差小于1%。隔排鉆孔時應遵守施工順序，預防竄孔。最后，CFG樁成孔符合設計標高后停止鉆進，鉆桿芯管內混合料充滿后拔管，禁止先提管后泵料。鉆桿提升時應在泵送停止后提拔，不得連續、超速提拔，成樁后提拔速度約為2～3.5 m/min。

應用樁機卷揚設備提升沉管線時，需控制好提升速度，可在提升一段距離后停止提升，留振后再次提升。留振時間、拔管快慢為質量控制要點，控制不當會導致樁端樁體水泥量過少，樁頂浮漿多，混合料離析后樁身強度不均，繼而產生“縮徑斷樁”風險?？刂瓢喂芩俣葧r，可通過試驗獲取最佳速度值，平均拔管速度應控制在1.2～1.5 m/min左右。

填筑CFG樁時，其填筑量應符合成樁體積，避免灌注成樁期間出現樁身斷裂情況。此外，還需要按照原材料配比，控制樁體底部混凝土墊層厚度，基本厚度小于10 cm。成樁后還應結合道路條件，定期檢查CFG樁承載力、強度，發現異常后立即干預。

5 結語

綜上所述，在軟土地基深層處治中應用CFG樁時，還應加強軟地基路段地質勘測，匯總軟土地基地質信息，依據公路項目的建設需求、線路分布情況，制定軟土地基CFG樁施工方案。為最大限度地發揮CFG樁應用效果，應規范CFG樁施工操作，嚴格管理放樣測量、鉆孔、混合料配置等關鍵環節，施工前落實技術交底、技能培訓工作，使一線工人掌握CFG樁工藝要點，以保障CFG樁施工質量，提升公路建設水平。

參考文獻

[1]莫艷合， 梁冰心. CFG樁復合地基參數變化對軟土地基處理的影響分析[J]. 西部探礦工程， 2023（9）： 15-18.

[2]梁飛. 高速公路軟土地基路堤變形影響因素分析[J]. 山東交通科技， 2022（5）： 81-84.

[3]蘇鵬. 復合多樁在軟土地基處理中的應用[J]. 山西交通科技， 2022（5）： 40-42+104.

[4]張小莉，伍翔飛，王迎豐，等. 孔內強夯碎石樁+CFG樁在軟土地基處理中的應用研究[J]. 低溫建筑技術， 2022（5）： 123-128.

[5]趙錢. 路橋施工技術處理軟土地基的方法研究——以S06酒（泉）嘉（峪關）繞城高速公路工程為例[J]. 工程技術研究， 2022（10）： 79-83.

收稿日期：2023-11-13

作者簡介：孫晨（1988—），男，本科，工程師，從事路基設計工作。