CFG桩复合地基技术在市政道路软基处理中的施工应用

CFG桩复合地基技术在市政道路软基处理中的施工应用

吕红英

山东华圣瑞德市政工程有限公司山东济宁272000

摘要：CFG桩复合地基作为软土地基处理的一种有效方法，具有沉降变形小、承载力高、施工工期短、成本造价低等特点，近年来在市政道路软基处理中得到了广泛应用，取得了良好效果。本文以常用CFG桩长螺旋钻机成孔、管内泵压混合料成桩施工为例，简要介绍其软基加固机理、施工工艺流程和质量控制措施，为其它同类工程项目施工提供借鉴。

关键词：CFG桩；市政道路；软基；施工

1.引言

随着国家经济快速发展，城市规模不断扩大，市政基础设施建设方兴未艾，城市间快速路已成为其必不可少的重要交通设施，承载着城市间人员流动和货物运输。由于道路工程的特殊性，空间跨度大，地质条件复杂，不少路段都横穿农田、鱼塘等富水性强、压缩性高的软土地质，软土地基处理质量好坏又直接决定着道路的使用质量。CFG桩复合地基作为一种新型软土地基处理方法，近年来在城市高铁、公路、建筑工程等领域得到广泛应用，由于其施工快、成本低、噪音小、无污染等特点，取得了良好社会效益和经济效益，逐步被引入到市政工程领域，继续发挥其软基处理的优势。本文以CFG桩长螺旋钻机成孔、管内泵压混合料成桩施工工艺为例，介绍其在市政工程软基加固方面的施工特点及质量控制措施。

2.CFG桩复合地基加固机理分析

复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体，由原土和增强体共同承担由基础传来的建筑物荷载的一种人工地基[1]。CFG桩是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有一定强度（C5～C25）的半刚性桩，不同于普通碎石桩，CFG桩是一种高强黏结体，解决了碎石桩因本身桩体强度不足的问题。通过CFG桩体置换，改变了原来土体结构，使土体应力重分布（附加应力及超静孔隙水压力），使其在不同土质物理性质差异下能够稳定发挥桩侧摩阻力和桩端阻力[2]。CFG桩顶褥垫层、桩间土与桩体共同作用，形成复合地基，承担着路基结构层传递来的不同荷载。

CFG桩复合地基加固软土地基主要有三种作用[3]：桩体作用、挤密作用和褥垫层作用。由于CFG桩强度较高，以及与桩间土摩擦效应，CFG桩承担着桩端阻力及桩周边侧摩阻力。其次CFG桩挤土效应的存在，原天然地基承载力也会被提高，有效实现对地基土的加固。当基础承受竖向荷载时，桩与桩间土都要发生沉降变形，由于桩的模量大于桩间土的模量，桩比土的变形小，则会产生荷载逐渐向桩顶集中现象。

3.施工技术控制

3.1施工前期准备

（1）施工环境调查：本项目距离居民区较近，环保要求高，施工过程要求低噪音、无振动、工期快；所在场地表层为黏土，以下为淤泥质土。

（2）施工材料和设备选用：①施工材料：考虑运输与环保，选用C20商品砼；②施工设备选用：对于淤泥质等无坚硬泥岩土层，选用YTZ20长螺旋钻机。

3.2工艺性试桩

正式施工前应进行工艺性试桩，以复核地质资料、施工设备是否合适，确定配合比、坍落度、提钻速度等各项施工参数，具体见表1。

通过工艺性试桩试验可知：①灌注混凝土混合料时拔管速度应控制在1.5m/min，提钻速度不能过快，否则混凝土灌注滞后引起缩孔、坍塌，造成断桩；②每根桩的钻进时间保持在8~12min，移机时间4~5min；③拟定配合比（水泥：黄砂：碎石：粉煤灰：水=152.4：511.3：966.3：135.9：128）；坍落度180~200mm；拌合物具有良好和易性，可保证现场正常施工；④根据运距合理配置砼罐车，避免等待时间过长，造成砼坍落度损失，影响泵送效果；⑤试验桩钻芯取样28天混凝土抗压强度满足设计要求，芯样质量密实外观无孔洞。

图1.试桩钻芯取样

3.3施工工艺流程

通过工艺性试桩取得的施工参数并结合现场施工要求，应按以下工艺流程进行：场地开挖整平→测量定位桩位→钻机就位→钻孔至设计深度→泵送混凝土→提钻→转移机械→破除桩头→桩基检测→褥垫层施工。

（1）场地开挖整平：将场地开挖至设计桩顶标高以上80cm并初步整平，为避免桩头砼超灌过多，造成砼浪费和成本增大，严格按照设计要求控制场地标高，同时避免对桩周边土体扰动，以免影响桩与桩间土的共同作用。

（2）测量定位：根据桩位平面布置图利用全站仪放出每根桩的施工桩位，桩位误差不得超过规范允许偏差，并用木桩进行标识。

（3）钻机就位：钻杆应垂直对准桩位中心，使用全站仪测量钻杆垂直度，垂直度偏差不得超过1%。

（4）钻进成孔：钻机开钻时，应先慢后快，检查钻机偏差并及时纠正。钻机下钻到设计标高时可以停钻。发现钻杆摇晃或者进尺慢时，应放慢钻进速度，防止桩孔偏斜、位移及钻机钻具损坏。

（5）砼泵送及拔管：为保证桩的成桩质量以及泵送砼顺利浇筑，应按照工艺性试桩确定的工艺参数，严格控制提钻速度及砼坍落度。

（6）移机：施工完毕后钻机移至下一根桩的施工桩位。

3.4成桩质量检测

3.4.1低应变检测

CFG桩身完整性是判定成桩质量的重要指标之一，桩身完整性对地基复合承载力有重要影响。低应变法源于反力波理论，适用于检测基桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度和位置。

3.4.2复合地基载荷检测

CFG桩检测应当进行复合地基承载力[4]与单桩承载力的抽样检测，通常运用静载试验。单桩是为了检查单根桩的质量和承载力是否达到设计要求，复合地基承载力是为了检测复合地基的承载力是否满足设计要求以及其变形参数。

图2.单桩承载力检测

4.质量控制措施

（1）导管堵塞是施工中最常遇到的问题，严格控制混凝土拌合物的坍落度和骨料大小，同时在泵送设备投料口处设置过滤网，过滤粗骨料及搅拌不均匀的混凝土块，避免泵送浇筑混凝土时发生堵管造成桩体浇筑不连续。地泵输送管保持顺直，接头处法兰盘密封性要好，否则极易堵管。

（2）长螺旋钻机泵送混凝土时排气阀要保持畅通，将管内空气彻底排出，待钻杆芯管及输送管充满拌合料且呈连续体后，应及时提钻，保证拌合物在一定压力下灌筑成桩。同时长螺旋钻机要及时维修保养，输送管注意清洗。

（3）严格控制桩位和桩身垂直度偏差，现场施工技术人员应认真检查复核，并将现场检查数据及时记录，偏差在规定允许范围内，方可开钻施工。

（4）采用合理的打桩顺序，主要有间隔跳打法与连续打法，熟悉其施工特点，根据现场地质灵活选择合适的打桩顺序，避免出现窜孔、缩颈、断桩等现象。

5.结束语

通过长螺旋钻管内泵压混凝土成桩施工工艺，进一步了解到CFG桩复合地基从加固机理、质量控制到成桩检测等工艺流程，主要就是为了保证成桩质量，达到加固软土地基提高其承载力、减少工后沉降、延长道路使用年限的目的。由于其环保、工期短、造价低等优点非常符合当前市政工程项目施工，随着市政工程领域不断拓展，CFG桩加固技术必定有更大应用空间。

参考文献：

[1]CFG桩复合地基技术原理及其在地基处理中的应用[J].俞竞伟，张鲲.安徽建筑.2003（02）

[2]王志强，兰建丽.水泥粉煤灰碎石桩处理地基的应用［J］.山西交通科技，2005（S2）：94－95，104.