徐曉蓮（鄂州職業(yè)大學(xué),湖北　鄂州　436000）

水泥粉煤灰碎石樁加固原理及技術(shù)要求淺析

徐曉蓮
（鄂州職業(yè)大學(xué),湖北鄂州436000）

摘要:文章介紹了水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)加固處理軟土路基加固原理、特點(diǎn)及適用范圍，對(duì)材料、使用機(jī)具設(shè)備、配合比設(shè)計(jì)等方面的要求進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并提出了CFG樁在施工過程中的主要技術(shù)要求及質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞:水泥粉煤灰碎石樁；軟土路基 ；加固原理；技術(shù)要求

1　水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)

水泥粉煤灰碎石樁(英文：CementFly-ashgravelPile，簡(jiǎn)稱CFG樁)，是在碎石樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，由粉煤灰、碎石、石屑、砂石和水泥按照一定配合比率加水拌和后形成的一種具有一定膠結(jié)強(qiáng)度的樁（樁體強(qiáng)度等級(jí)在C5～C20之間）。此類材料處理軟土路基彌補(bǔ)了單一的碎石樁的不足，具有強(qiáng)度高、造價(jià)低廉、原材料來源廣等優(yōu)點(diǎn)，但水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）在配合比設(shè)計(jì)不合理、材料選擇不當(dāng)及施工工藝不得當(dāng)時(shí)，其強(qiáng)度和穩(wěn)定性不容易控制。

2　水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)的特點(diǎn)

（1）CFG樁具有碎石樁對(duì)地基的擠密加固和置換作用，能有效將荷載傳遞到深處土層，減少樁間土所承載的荷載，對(duì)地基起到加固作用；（2）上設(shè)粒狀材料組成的軟性褥墊層，有利于調(diào)整樁間土相對(duì)變形問題，使樁體承載力提高；（3）沉降變形小，對(duì)地基不均勻沉降到一定的補(bǔ)償作用。另外，其強(qiáng)度和模量較均勻，對(duì)抗震極有利；（4）工藝性好。樁體在材料上具有良好的流動(dòng)性與和易性，在施工上灌注方便，易于控制施工質(zhì)量。同時(shí)降低了工程費(fèi)用，節(jié)省投資；（5）低噪音、無泥漿污染，是城區(qū)和居民區(qū)的首選工藝；（6）施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低、承載力提高幅度極大、穿透能力強(qiáng)、施工效率高、適用范圍廣、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益明顯等優(yōu)點(diǎn)。

3　水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)　適用范圍

（1）CFG樁適用于加固處理公路軟土路基、多層建筑及30層以下的高層建筑地基；尤其適用于松散的粉土、粉細(xì)砂等土層。具有施工操作簡(jiǎn)便、施工費(fèi)用低、對(duì)樁間土的擠密效應(yīng)顯著等優(yōu)點(diǎn)；（2）CFG樁樁端原則上應(yīng)位于相對(duì)硬的土層上，對(duì)淤泥質(zhì)土，可按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)來看，處理淤泥層在15-20m時(shí)，效果較好；（3）CFG樁復(fù)合地基屬于剛性樁復(fù)合地基，具有承載力提高幅度大、地基變形小、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)如果采取適當(dāng)技術(shù)措施后也可應(yīng)用于剛度較弱的基礎(chǔ)及柔性基礎(chǔ)。

4　水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)　加固原理

利用長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)成孔，管內(nèi)泵壓混合料（碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例配合）形成半剛性樁體，在基底和樁頂之間設(shè)置一定厚度的褥墊層，通過褥墊層讓水泥粉煤灰碎石樁和樁間土一起構(gòu)成復(fù)合地基，共同承擔(dān)荷載加固軟弱地基，主要有一下三種作用：（1）樁體作用。CFG樁體具有一定粘結(jié)強(qiáng)度，樁體在荷載作用下壓縮性明顯比其周圍軟土的壓縮性下使得樁體上出現(xiàn)明顯應(yīng)力集中現(xiàn)象，復(fù)合地基的CFG樁起到樁體作用；（2）擠密作用。在常見施工中，機(jī)械通過震動(dòng)和擠壓的作用，讓樁間土得到充分的擠壓密實(shí)，使得加固前后樁間土的物理力學(xué)性質(zhì)得到明顯改善；（3）褥墊層作用。褥墊層技術(shù)是CFG樁復(fù)合地基的一個(gè)核心技術(shù)。結(jié)合大量的工程實(shí)踐，褥墊層厚度宜設(shè)置為10cm～30cm。

5　技術(shù)指標(biāo)要求

（1）成樁技術(shù)要求。水泥粉煤灰碎石樁常用的施工工藝：長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁；振動(dòng)沉管灌注成樁和長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁。根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況，一般要求如下：1）樁徑一般要求在350～600mm；2）樁端持力層一般要求選擇在承載力相對(duì)較高的地質(zhì)層；3）樁間距一般要求在3～5倍樁徑寬；4）樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，通常不低于C15；5）褥墊層宜用中砂、粗砂、碎石或級(jí)配砂石等，不宜選用卵石，最大粒徑不宜大于30mm。厚度150～300mm,夯填度不大于0.9。在實(shí)際施工過程中，以上參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖土條件、基礎(chǔ)類型、結(jié)構(gòu)類型、地基承載力和變形要求等綜合條件或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定；（2）材料技術(shù)要求。1）水泥：一般采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)或以上的普通硅酸鹽水泥，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，如果施工區(qū)域地下水具有腐蝕性時(shí)，需要采用抗腐蝕水泥（如抗硫酸鹽水泥），同時(shí)可酌情添加防腐劑；2）粉煤灰：粒徑應(yīng)在0.001-2mm之間，小于0.074mm的顆粒含量應(yīng)大于45%，燒失量應(yīng)小于12%；3）碎石：級(jí)配良好，不含植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì)。碎石的最大粒徑不大于50mm；4）混合料配比：根據(jù)樁身強(qiáng)度要求（達(dá)到C15混凝土強(qiáng)度）進(jìn)行配合比試驗(yàn)后確定。

6　已應(yīng)用的工程實(shí)例

（1）工程慨況。鄂州市市政工程公司某已建道路工程全長(zhǎng)3450米，寬50米。地處長(zhǎng)江一級(jí)階地地貌單元，有剝蝕殘丘、湖塘河叉發(fā)育。根據(jù)鉆探踏勘，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料、臨近地勘成果，擬建道路勘察深度內(nèi)地層可分為4層：其中一、二層為結(jié)構(gòu)松散、土質(zhì)均勻不一，強(qiáng)度低、壓塑性高的軟弱土層，未經(jīng)處理不可作為路基持力層。根據(jù)本工程土質(zhì)特點(diǎn)結(jié)合水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）的適用范圍，經(jīng)有關(guān)勘測(cè)及設(shè)計(jì)等單位專家共同研究論證后決定，對(duì)本建路段，采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）進(jìn)行處理；（2）工程應(yīng)用效果。該工程竣工后，相關(guān)路段經(jīng)驗(yàn)收合格，到目前為止,路基未出現(xiàn)不良沉降變形，結(jié)構(gòu)完整，效果較好。

7　結(jié)語

截止到目前，水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)在我國哈大鐵路客運(yùn)專線工程、京滬高鐵工程等重大工程中都有應(yīng)用且效果良好。同時(shí)在我國多地（北京、天津、河北、山西、陜西、內(nèi)蒙古、新疆以及山東、河南、安徽、廣西、湖北）等地區(qū)的多層、高層建筑、工業(yè)廠房、鐵路、公路地（路）基處理工程中也廣泛應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]張坤.水泥粉煤灰碎石(CFG)樁工程應(yīng)用研究[J].中國水運(yùn)(下半月),2009(05).

[2]程志勇.水泥粉煤灰碎石樁（CFG）施工工藝[J].技術(shù)與市場(chǎng),2011,18(08).

[3]彭曉慶.水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基施工方法的探討[J].建筑科技與管理,2010(06).

[4]閆明禮,張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐[M].北京:中國水利水電出版社,2006．

[5]徐曉蓮.水泥粉煤灰碎石樁在軟土路基處理中的應(yīng)用[J].江西建材,2015,20(10).

基金項(xiàng)目：湖北省教育廳2014年度科學(xué)研究項(xiàng)目（B2014175）

作者簡(jiǎn)介:徐曉蓮（1960-），女，湖北浠水人，教授，研究方向：道路橋梁工程技術(shù)及高等職業(yè)教育。