浅谈CFG桩在高等级公路地基处理中的施工工艺

浅谈CFG桩在高等级公路地基处理中的施工工艺

牟强

中国水利水电第一工程局有限公司  吉林长春 130033

摘要：CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的缩写（英文名称Cement Fly-ash Gravel Pile）。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。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。

关键词：地基处理；CFG桩；施工流程

前言：在公路的修建过程中，地基处理是非常重要的部分，地基不止要承受路面上所有的交通荷载，在填方路段更是承受了路基的荷载。地基处理的质量直接关系到公路的使用寿命以及后续维护修补的时限与难易程度。公路工程设计规划路线经常会遇到不良土质段落。结合在河北津石高速公路项目的工作经验，分享一下不良土质段落采用CFG桩复合地基处理工艺的一些认识。

1 工程简介

天津至石家庄国家高速公路路线设计总长171.117km，设计速度120km/h，荷载等级为公路Ⅰ级。路线经过区处于太行山洪积扇前缘冲积平原，主要属于河流、湖泊冲积平原地貌，主要特点是由大中河流中下游发生大量堆积而形成，岩体埋藏很深，以细粒土为主，常分布较厚的条带状淤泥或淤泥质土。本标段长度5.693km起讫桩号：K13+057.404-K18+750，CFG桩复合地基处理长度共1.477km。

2 施工工艺

2.1 试桩

试桩是为下一步软基处理施工提供技术依据。可以通过试桩确定主要设备的适用性、配套设备的型号和数量；根据地质情况合理安排施工工艺和施工顺序，通过确定施工控制参数及工序时间及相关人员的配备；还可以检验桩身质量、处理后单桩承载力或地基承载力能否满足设计要求等。

2.2 测量放样

在测量队将施工左右边桩与施工中桩交底后，进行桩位布置。用白灰撒出左、右边线，按桩位布置图逐桩放样。

2.3 桩机就位、对中

CFG桩位放样完成后，在桩中心点做上标记，移动CFG桩机到达指定桩位，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，使钻杆垂直对准桩位中心。开钻前应测量好钻具长度，并在机架或机管上标记明显的进尺深度标尺，保证成孔深度和有效桩长。桩机就位必须保持平稳，不发生倾斜、位移，钻头对准桩位。检查钻头活门是否闭合后，钻机就位并做好相应的施工记录。

2.4 钻进成孔

钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进，一般先慢后快，如发现钻杆摇晃或卡钻时应放慢进尺，钻头到达设计桩底标高时，于动力头底面停留位置所对应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。钻进过程中，平台应保持平衡，未达到设计标高不得反转或提升钻杆，如因特殊情况要提升钻杆或反转，应将钻杆提升至表面，对钻头活门重新冲洗、疏通、闭合。开始钻进或穿过软硬地层交界处时，应保证钻杆垂直，缓慢进入；在含有砖头、瓦块等不良填土层或软塑粘性土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。钻进时，应注意观察电流值变化状态，当电流值接近140A时应及时提升排土，直到电流值变化在正常工作状态。钻进过程中，操作人员要密切注意钻进情况，如遇卡钻、钻杆剧烈抖动、钻机偏斜等异常情况，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。钻进至设计标高后方可停钻并做好相应的施工记录。

2.5 灌注及拔管

当钻机钻到设计深度后，停止钻进，灌注混凝土之前几分钟，应开动混凝土输送泵，提前将搅拌好的混凝土倒入并充满输送泵的料斗，同时备好一罐混凝土备用。灌注时料斗内要有一定的混凝土容量，混凝土容量要高出进料口50mm以上，以防吸进空气。当料斗内混凝土低于进料口时及时通知停止提升钻杆，待混凝土补充完毕后再进行灌注、提钻。钻机操作手时刻保证管内充满混凝土，钻杆芯管无混凝土严禁提升钻杆。

泵送混凝土至钻杆芯管充满混凝土后开始拔管，严禁先提升钻杆后泵送混凝土，成桩的提拔速度根据地质、设备等因素不同，速度也不同，本项目宜控制在1.2-1.5m/min，提升钻杆灌注混凝土过程中，如发现支腿下沉立即停止提升，并调节钻机水平，方可继续灌注。灌注成桩完成后，对桩顶封土覆盖进行保护。桩顶高程应高出设计标高不少于0.5m，以保证桩顶混凝土强度达到设计要求。钻头提升到孔口时，应防止桩周土掉入孔内。如遇堵管或其它故障，应及时处理，若钻头提出原灌注混凝土料面，先将钻头盖进行闭合处理，再将钻头插入混凝土面下1.0~2.0m深度后再对桩体进行灌注。

2.6 移位、施工下一根桩

上一根桩施工完成后，重复上述步骤进行下一根桩的施工，在桩机移动过程中防止桩机本身和支腿对桩体的破坏。桩机移动至下一桩位施工时，应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

2.7 桩间土清除

混凝土龄期达7d后进行桩间土开挖、清理。清理时采用小型挖掘机配合人工进行，现场开挖时指定专人进行现场指挥，施工过程中严禁挖掘机碰撞桩头，以免造成断桩，桩周土采用人工清理干净。

2.8 桩头环切

通过测量挂线方式确定每根桩桩顶设计标高，并在桩头进行标识。破除桩头采用环切工艺以尽量减小对桩头的扰动造成浅层断桩的情况，在环切过程中注意工人的防护工作，配备防护镜及手套。

2.9 桩基检测

在成桩28d后，对桩身质量采用低应变法和取芯法检测，采用两种方法抽检的总频率不应少于总桩数的10%，其中采用取芯法检测的比例不应少于总桩数的0.5%。应根据低应变法的检测结果，按表2-1对桩身质量进行评价。对于III类桩，采用取芯法检测桩体强度能够达到设计值的，可以使用。其它III类桩及IV类桩应采取补强、补桩、设计变更等措施处理。在成桩28d后进行载荷试验，检验CFG桩的单桩承载力和复合地基承载力，抽检频率应为总桩数的0.3%，且不应少于3根桩。测定的承载力应达到设计要求。其余项目应按表2-1的要求进行检验。

表2-1

2.10 褥垫层填筑

测量队放出褥垫层边线，左右边线各超出公路路基设计零层宽度0.5m，褥垫层底层填筑20cm厚砂砾，顶层填筑10cm中粗砂，底层顶层分层填筑。将合格的填料用自卸车运至现场卸料推土机进行粗平，人工配合平地机进行精平，压路机静压至压实度符合施工设计要求。

3 注意事项

（1）对混凝土进行坍落度检测，避免因混凝土坍落度过小或离析导致堵管；

（2）施工时采取隔桩、隔排的跳打方式，避免窜孔；

（3）控制灌注混凝土时拔管速率，避免断桩；

（4）施工时认真核对桩位并做好记录，避免漏桩。

（5）冬季施工时注意混凝土和钻机输送管保温，避免因温度低导致混凝土质量达不到设计要求或堵塞输送管。

4 结语

CFG桩桩体不配筋，同时还可以充分发挥桩间土的承载能力，并且具有施工速度快、工期短、质量易于控制，工程造价低廉等特点，可以有效的提升经济效益和社会效益。

参考文献
[1]王辛岩.城市道路改造工程路基强度优化设计仿真[J].计算机仿真，2018（4）：311- 314.
[2] 漆春，刘先林，米德才.贵港至合浦高速公路花岗岩残积土软基换填适用性研究［J］.西部交通科技，2017（4）：22- 23.