CFG桩在市政工程软基处理中的应用

　　摘要：随着建筑工程的飞速发展，软土地基处理手段越来越多样化，复合地基由于充分利用桩间土和桩的特有优势、施工期短、处理的深度较深且效果相对较好得到了越来越广泛的应用。本工程应用CFG桩，利用桩的高承载力特性，并通过褥垫层的设置充分发挥了桩间土的承载能力。

　　关键词：CFG桩;市政工程;软基处理;应用

　　引言

　　笔者所在单位承揽了福州市三环路东北段A段道路工程，该工程位于沿海地区，地质情况为淤泥质泥土，由于地质情况较差，表层土质承载力满足不了竖向承载力的要求，本着满足要求和经济的原则，部分桥头路段设计最终选用CFG桩进行复合地基加固处理。

　　一、现场地质情况及使用范围

　　(一)现场地质情况

　　根椐福州市规划设计研究院2007年06月提供的《软基处理设计图》，桩长范围内的岩土地层分布见下表：

　　桩号范围 桩长范围内自上而下地质情况

　　2+025.4-2+075.4磨洋支河桥南桥头 杂填土、粘土、淤泥、粉质粘土

　　2+092.6-2+142.6磨洋支河桥北桥头 杂填土、粘土、淤泥、粉质粘土

　　3+287.4-3+337.4桥南桥头 杂填土、粘土、淤泥、卵石

　　3+358.6-3+408.6桥北桥头 杂填土、粘土、淤泥、卵石

　　(二)使用范围

　　在3+348埠兴溪桥左、右线北侧各50m，磨洋支河左、右线南侧各50m段，下卧软基深度超过15m，采用直径40CFG桩加固，特别是磨洋支河左、右线南侧，软基处理深度达到27m以上。

　　二、施工工艺的选择

　　根据设计要求，部分桥头软土地基需要采用水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)复合地基处理，CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点就是:充分考虑发挥桩间土的承载力，所以施工中应尽可能减小桩间土的扰动，根据本工程场地地质资料，场区地层上部主要由饱和、具高压缩性、高灵敏度的粘土、淤泥构成，施工中受到触动影响变化比较大。因此，为保证桩身施工质量，尽可能减小桩间土的扰动，确保本项目的顺利进行，合理的选择机械施工工艺，是这次CFG桩施工项目顺利进行的关键。

　　目前，CFG桩的成桩施工方法大体有三种:(静压)振动沉管灌注成桩、长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔-管内泵压砼灌注成桩，其中:(静压)振动沉管灌注成桩，具有施工速度快、桩体密实度高、环境噪音影响较低、对周围桩间扰动影响较小，因此本CFG桩工程施工工艺采用(静压)振动沉管灌注成桩工艺。管内泵送砼，边灌砼边拔管，采用置换加固，穿透力强，单桩承载力高，不会受到第二层呈饱和、流塑～软塑状态的粉粘土影响。并且能够达到设计承载力的要求，对桩的质量有保证。

　　三、试桩

　　(一)选择施工位置

　　为保证工程质量，根据设计要求选择地质条件有代表性的两个段面作为试桩区，每试验区施工三根桩。

　　试桩布置如下：

　　

 

　　(二)施工顺序

　　结合路基CFG桩结构布局特点及现场地质条件，本工程采取:从一边向另一边推进施工(正方形或梅花形网格状布桩方式)，根据具体情况，更进一步为了尽可能减小桩间土的扰动，控制施工工艺，发现特殊情况，做出具体的改变，必要时采用间隔跳打的施工方式。

　　(三)设备选配

　　采用ZD-75型(静压)振动沉管钻机两台;电、气焊设备2套;水准仪、经纬仪1套等及砼搅拌站等配套设备;

　　(四)施工工艺

　　1.主要施工流程

　　场地平整-放线定位-桩机定位-成孔钻进-混凝土灌入-桩机移位-桩检

　　2.施工过程及要求

　　CFG桩采用(静压)振动沉管打桩机施工。施工顺序采用从一边向另一边推进或从中心向外推进的方法施工。具体施工如下：

　　①测量人员按设计要求测出CFG桩所在桩号断面，施工员按图纸要求布设出每根CFG桩的具体位置，并用竹桩标记。利用桩机塔身前后和左右垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直度对准桩中心。管桩的垂直度偏差不应大于1%，桩位偏差不大于5cm。桩管的长度必须经监理检查合格后方准施工。因设计要求保护桩长长度为50cm，达不到要求的应加长管长。桩径偏差不应大于2cm。

　　②施工时应严格按照试验室批准的配合比进行施工。CFG桩水泥采用P.O42.5R号普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用II级或III级袋装粉煤灰。进场的原材料满足配合比的要求。试验人员必须严格按照规范要求对所有进场的原材料进行检验，不合格的一律禁止使用。CFG桩混合料的上料顺序为先装碎石，再加水泥、粉煤灰，最后加砂，使水泥、粉煤灰在砂石之间，不易飞扬和粘附在筒壁上，也易于搅拌均匀，每盘料搅拌时间不小于60秒，混合料塌落度控制在6～8㎝。

　　③每个管桩头部都安放一个标号为C35预制的钢筋混凝土桩头(为外购预制构件)，管壁上应做好标记线，要求当该线与地面平齐时，管桩底也即达到设计标高。达到设计标高后，用灰斗开始向管桩内投入混合料，原振几秒后就开始边振边拔管。拔管应严格控制拔管速率，一般不大于1.2m/min，以防止缩径和断桩。混合料也应不断的分批加入。拔管过程中不允许反插。混合料的灌注必须连续进行。

　　④CFG桩桩身的完整性采用低应变动力检测，抽检数量不低于总桩数的10%。检测前，应人工凿除50cm的保护桩长。在有条件的情况下，宜采用静力载荷试验检测复合地基承载力，抽检频率为0.5%～1.0%，但不少于3点。检测合格方可进行下道工序施工。同时桩的静置时间不得小于28天。

　　⑤CFG桩工艺流程图：

　　

 

　　四、主要分部工程的施工方法

　　(一)定位

　　将桩机移到指定桩位，对中。当地面起伏不平时，应调整支腿或平台基座，使桩机底座保持水平、钻杆保持垂直。一般桩位误差不宜超过2.0CM，钻杆垂直度偏差不超过1.5%。

　　(二)钻进成孔

　　启动卷扬机下放钻杆至沉管触及地面予埋桩尖并确定套入桩尖时，启动钻机锤头，将钻杆振动下沉至桩底设计标高并进入持力层不小于1米。

　　(三)混合料搅拌

　　按设计配合比(C15)由搅拌站配制混合料并由砼车运送到施工位置，严格控制粗骨料粒径，一般选为10mm-30mm或更小，必要时掺加泵送剂及其它外加剂，混合料坍落度宜为6cm–8cm。

　　(四)灌料、提升

　　当钻机钻至达到设计标高后，用料斗开始向管桩内投入混合料，原振几秒后就开始边振边拔管。拔管应严格控制拔管速率，一般不大于1.2m/min，以防止缩径和断桩。严禁先拔管后灌料，掌握好灌料与提钻的时间差，尽量避免提升灌料过程中停机待料现象。在流塑性土中要控制提钻速度，保证成桩质量。

　　(五)停灌桩顶标高、移机下一桩位

　　尽量控制好桩顶标高停灰面。这一环节，在达到技术要求的条件下，做到尽可能少浪费混合料。

　　五、使用过程注意事项

　　(一)复合地基的基坑可采用人工或机械、人工联合开挖。机械、人工联合开挖时，至少予留60cm厚度人工开挖，以保障机械开挖造成桩的断裂部位不低于基础底面标高，且桩间土不受扰动，严禁粗暴施工，注意不要碰撞、铲断桩头，避免断桩及对地基土的扰动。

　　(二)开挖基槽时先找出桩顶的标高位置，人工用钢钎等工具沿桩心剔除多余桩头。在操作过程宜两个方向同时进行，不可用重锤或重物横击桩体，直到设计标高，并把桩顶找平，避免将桩身处理的过高或过低造成桩间土承载力分担的不均匀。

　　(三)在基槽开挖时严防浸水，以免对桩间土的扰动而使桩间土承载力降低。

　　(四)设计的CFG桩配有桩帽，桩顶面应控制在地面以下0.6米处后开挖桩顶土体成上宽下窄的喇叭形，用同标号的砼浇灌成扩头桩帽，喇叭型桩顶标高应一致。

　　(五)复合地基桩顶至设计基础下垫层之间一般需铺设600mm厚的碎石中、粗砂褥垫层。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法。铺设前，基坑应先实行验槽，坑底标高及图纸应符合设计要求，浮土应清除，边坡45度必须稳定，防止塌土，基坑范围内又低于地基的空洞、井、墓穴、暗塘、旧基础等软硬不均的部位时，根据设计要求予以处理并经检验合格后，方可铺筑。材料采用质地坚硬的碎石，粒径20-40mm，厚度为600mm分两次从南侧向北铺填。铺填时避免损伤桩基，第一层碎石铺300mm厚，用压力机碾压，每次不少于3遍，在下层密压实度经检验合格后方可进行上层施工;质量检查采用在碎石垫层中设置纯砂检查点，用环刀取样法，符合设计要求密实度不小于1.6g/cm3的标准。

　　(六)考虑到桩身强度随龄期的增长而增大，复合地基开挖时间宜在全部施工完15天后进行。

　　(七)成桩时间达28天后方可静载荷试验，以确定CFG桩复合地基承载力特征值。

　　六、结束语

　　目前埠兴溪桥右线南侧和磨洋支河左线南侧CFG桩已经施工完成，CFG桩成桩28天后进行了轴芯取样试验和单桩复合地基荷载试验，无侧限抗压强度≮0.55Mpa,桩距1.5m，单桩复合地基承载力≮100Kpa,满足设计及相关规范要求，后根据设计要求挖除桩顶浮土，回填50cm砂、碎石材料，并在中间铺设一层土工格栅，碾压密实后作为路基垫层，在此基础上进行了相关的路床各项指标检验，均符合规范的要求，效果很好。

　　参考文献：

　　[1]巩天真,岳晨曦《地基处理》(科学出版社)2008.6

　　[2]冯守中《公路软基处理新技术》(人民交通出版社)2008.9

　　[3]《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)

　　[4]《建筑地基处理技术规范》(JTG79-2002)

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