软土路基中CFG桩的应用研究

软土路基中CFG桩的应用研究

陈敬生

（福建省泉州市东海建筑有限公司，福建泉州362000）

摘要：本文介绍了软土及软土路基的定义和特点，探讨了CFG桩在软土路基中的应用。

关键词：软土路基；CFG桩

Abstract：Thispaperintroducesthedefinitionandcharacteristicsofsoftsoilandsoftsubgrade，DiscussionofCFGpileinsoftroadbed.

Keywords：softroadbed；CFGpile

前言

多年来，我国在沿海地区以及黄土高原软土地基的处理研究已经取得了丰富的经验，但是软土路基的病害也时有发生，尤其是桥头跳车现象严重，影响着道路的使用功能。由于桥头与路堤沉降差异太大，造成交通事故，反复根治不仅耗费资金，还造成严重的社会影响。本文结合泉州市滨江路（39号路～南环路）工程实例，介绍CFG桩在软土路基的应用情况。

1软土及软土路基

淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般粘性土统称为软土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。软土路基是修建在软土地区的路基，主要是路堤填筑荷载引起软基滑动破坏的稳定问题和量大且时间长的沉降问题。

2软土地基处理施工技术

软土地基处理施工具体方法有几十种，常常多种方法综合应用。按加固性质，主要有以下几类：

（1）表层处理法：砂垫层、反压护道和土工聚合物处治。

（2）换填法：开挖换填法、抛石挤淤法和爆破排淤法。

（3）重压法：堆载预压法、真空预压和真空预压加堆载预压法。

（4）垂直排水固结法：砂井、袋装砂井和塑料排水板。

（5）其他软基处理：旋喷桩、粒料桩和生石灰桩。

本文主要介绍CFG桩在泉州市滨江路（39号路～南环路）软土路基中的应用，CFG桩是粒料桩的一种类型。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称（即cementfIying-ashgravelpile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。

3泉州市滨江路（39号路～南环路）道路工程概况和地质条件

3.1工程概况

泉州市滨江路（39号路～南环路）道路工程，位于泉州市城东片区，北起城东片区的39号路，在K14+099.814规划路口处接南环路，桩号范围K1O+000～K14+099.814，路线全长4.099814km，道路全长均处于软基地段。具体的断面设计为：

图1

3.2地质条件

根据钻探揭露，拟建道路场地岩土层的分布及其特征自上而下分述如下：

（1）填筑土①：属新近回填，呈灰黄、棕红等色，松散状态。

（2）种植土②：属近代耕作层。呈灰色、灰褐色，松散状。

（3）中液限粘质土③：为有机质高液限粘质土（淤泥）上部硬壳层。呈褐黄色，可塑状为主。

（4）有机质高液限粘质土④：属全新统海积层。道路沿线均有分布。呈深灰色，饱和，软塑～流塑，成份主要由粘、粉粒组成，含有机质，有腐嗅味，切面光滑，韧性较高，干强度一般，无摇振反应，切面较光滑，海积成因。

（5）中液限粘质土⑤：呈褐黄、青灰等色，以可塑为主，局部为硬塑。

（6）含细粒土砂⑥：呈浅灰色为主，饱和，总体呈稍密，颗粒级配一般或较差。

（7）含细粒土砾砂⑦：灰黄、灰白色，饱和，总体呈中密，级配较好，磨圆度较好，颗粒成份以石英为主。

（8）残积中液限粘质土⑧：呈浅黄、灰白等花斑色，硬塑状。

（9）全风化花岗岩⑨：该层呈灰白、灰黄等色，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

（10）强风化花岗岩⑩：该层根据风化程度不同可分为砂砾状强风化岩（⑩a）和碎块状强风化岩（⑩b）两亚层。

（11）中风化花岗岩○11：呈灰黄、灰白色，中粗粒花岗结构，块状构造。

（12）微风化花岗岩○12：部分路基钻孔及桥位钻孔有揭露，揭露厚度0.5～5.7m。

4CFG桩软土路基处理

4.1CFG桩的处理应用

软土路基处理主要控制路基工后沉降和稳定性，一般路段工后沉降S≤30cm，与涵洞或箱型通道衔接处工后沉降S≤20cm，桥台与路堤相邻处工后沉降S≤10cm。路基稳定性验算采用固结有效应力法，营运期路基稳定安全系数不小于1.2，施工期不小于1.1。

软土厚度是选择软基处理方法的重要依据，根据地勘报告，本项目中软土为有机质高液限粘质土，有机质淤泥的有机质含量高达6.2%～10.1%，灵敏度高达7.3～13.3，属于高超灵敏土，将给软基处理带来很大困难，必须引起高度重视。有机质高液限粘质土④：分布较稳定，厚度较大，属高压缩性软弱土，力学强度低，未经处理不宜直接作为路基使用，也不能直接作为管道、挡土墙、涵洞的持力层。另该层在7度地震作用下有产生震陷的可能，需采取相应的抗震措施。

本项目软土地基设计在考虑软土的各项技术指标的基础上，结合软土的分布范围、厚度，路基填土高度，所处位置（桥头、涵洞、通道、一般路堤）及工程允许的工期等各方面因素的基础上，对不同地段采取了不同的加固措施。大部分地段属于滩涂回填用地，软基特性明显，软土厚度最大近20m，前期安吉路的软基处理采用旋喷桩和袋装砂井+等载预压，袋装砂井最终最大沉降量达1488mm，旋喷桩最大沉降量138mm。经过对软基采用旋喷桩处理一些数据的比对，对软土厚度大于15m的软基，搅拌桩大于15m底部成桩效果很差，其工后沉降量远远大于设计值，不宜采用旋喷桩的处理方法。该滨江路软土厚度较大达20m，根据控制各路段工后沉降的设计原则，在K10+120～K12+250段设计时主要采用CFG桩软基处治措施。

CFG桩+褥垫层+欠载预压：CFG桩单桩承载力170-290kN，复合地基承载力90～180kPa。适用于填土高度小于5.0m，地基处理深度＞13m的软土地段或填土高度大于5.0m，地基处理深度≤25m的软土地段。CFG桩桩径40cm，三角形（或正方形）布置，桩间距为1.3～2.0m，桩顶设置50～60cm厚的碎石垫层，垫层中间铺设一层TGSG80复合钢塑土工格栅，当桩间距≥2.0m时，在桩顶设置桩帽，桩帽为1.0×1.0×0.35m，强度为C25，桩长根据软土深度确定，CFG桩应打透软土层并进入硬层0.5m，CFG桩采用振动沉管灌注成桩施工工艺。

图2一般路段的CFG桩软基处理

本图为CFG桩设计图。CFG桩采用干振沉管法施工工艺。雨污管槽位置CFG桩应设高于管槽基础底面50cm的保护桩头的保护桩头，待CFG桩施工完毕28天并检测合格后,开挖基坑，敲掉上部50cm桩头，施工管槽。

4.2材料要求

CFG桩桩径40cm，桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成，材料按C15砼配比。水泥应为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅱ级或Ⅲ级袋装粉煤灰，碎石、石屑杂质含量小于5%，混合料坍落度控制在3cm～5cm，28天龄期标准试块抗压强度不小于6.9MPa。施工前应由室内试验室进行配比试验，施工时按配合比配制混合料。成桩过程中，应抽样做混合料试块，每台机械每天至少应做一组（不少于3块）试块，标准养护，测定其抗压强度。场地清表（淤）换填砂填料（砂砾）要求含泥量不大于5%。

4.3CFG桩打至边坡线，打透软土层并进入硬层50cm。

4.4软基施工应严格按照《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006执行。

4.5CFG桩施工控制

路基范围内水（鱼）塘、沟渠、河流，必须先做好围堰排水等工作，清理并整平施工场地，在施工CFG桩之前先铺设30cm的砂垫层，然后根据设计进行桩位放样，场地低洼或水塘地段应先排水清淤后再回填粘性土（不得回填杂填土）至整平高程。

（1）CFG桩施工前应进行试桩和工艺试验，以检验设备、工艺是否适宜，确定选用的技术参数是否满足设计要求。成桩工艺性试验桩数5根，通过试桩确定材料配比；工艺试验宜结合工程桩进行，试验过程中注意观测新打桩对未硬结和已硬结的已打桩的影响。

（2）CFG桩施工前应预埋混凝土桩尖，桩尖埋入地表以下30cm，长度不计入桩长。

（3）CFG桩钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使沉管垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直容许偏差不大于1%。

（4）CFG桩施工时务必要隔行隔桩跳打，相邻桩施工时间间隔大于7天。可采用从中心向外推进的方案，或从一边向另一边推进的方案。

（5）为防止缩颈、断桩及桩身强度不均，CFG桩沉管时间宜短，拔管速度控制在1.2～1.5m/min，不允许反插。

（6）CFG桩施工过程中，密切关注地面隆起及桩顶浮浆情况，必要时进行桩体静压。

（7）CFG桩施工工程中，抽样做混合料试块，每台机械每天应做一组（3块）试块（边长150mm的立方体），标准养护，测定其立方体抗压强度。其28天龄期标准试块抗压强度不小于6.9Mpa。

（8）CFG桩加固小型结构物地基时，桩顶设50cm保护桩长。

（9）CFG桩桩间距等于或小于1.8m地段，CFG桩地基加固完成7天后，开挖至设计标高，截去保护桩长后铺设褥垫层。褥垫层铺设时先铺设20cm厚碎石，再沿路基纵向铺设一层TGSG80双向钢塑土工格栅，最后再铺设一层30cm厚碎石。

（10）CFG桩桩间距等于或大于2m地段，CFG桩桩顶需设置桩帽。CFG桩地基加固完成7天后，开挖至桩顶设计标高，打平桩头，整平桩帽底的砂垫层，确保桩头能平稳嵌入桩帽的凹口，桩帽底与砂垫层间衔接密实。再用碎石填平至桩帽顶并用用小型打夯机夯压密实，再沿路基纵向铺设一层TGSG80双向钢塑土工格栅，最后再铺设一层30cm厚碎石。桩帽的预制应严格按钢筋混凝土规范进行预制。当托板顶填土高度小于50cm时，严禁用大型压路机碾压。

5沉降监测成果汇总

数据成果分析根据C1-C3沉降数据，3个沉降监测点的累计沉降量最大值为21.80mm；观测期沉降速率最大值为1.57mm/d，满足设计日沉降量不超过3mm/d的要求。

6结语

CFG桩施工完成后，按照设计要求对承载力、桩径、桩长及桩位偏差等进行检测，全部满足设计要求。同步按设计要求进行欠载预压，沉降满足设计要求后开始施工路面，该项目经过近3年的施工，目前已竣工通车，路基整体稳定性较好。但是，施工过程的一些不足之处在于管道开挖施工，施工单位对支护系统不够重视，部分沟槽塌方造成CFG断裂破坏，影响路基施工质量。因此，在片区其他项目的设计中，CFG桩顶部5m范围内增设钢筋笼，防止沟槽塌方造成CFG桩断裂。结合泉州市滨江路（39号路～南环路）工程实例，CFG桩在软土路基中的应用，对其他类似工程软土地基的施工具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会．公路工程管理与实务[M]．北京：中国建筑工业出版社，2011