林杭超

（廈門中平公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，福建 莆田 351100）

0 引言

路基的穩(wěn)定性對市政道路的安全穩(wěn)定有著至關(guān)重要的影響。我國基本建設(shè)的土地在不斷地減少，尤其是沿海城市，需要建設(shè)的土地多存在軟土地基（以下簡稱軟基），軟基處理的項(xiàng)目大量增加。隨著地基處理經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，設(shè)計(jì)水平不斷提高，施工設(shè)備的不斷更新，施工工藝的不斷改進(jìn)，軟基處理技術(shù)發(fā)展迅猛。市政道路施工在遇到軟基時，應(yīng)采取快速補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。

水泥粉煤灰碎石樁（以下簡稱為“CFG樁”）是一種在軟基上進(jìn)行快速處理的方法。CFG樁是以水泥、粉煤灰、碎石為主要原料的低強(qiáng)度水泥混凝土。本文對CFG樁在軟基處理中的應(yīng)用進(jìn)行探討，希望能為行業(yè)提供一定的參考作用。

1 工程概況

1.1 工程概況

莆田市東吳商務(wù)區(qū)商務(wù)大道道路一期工程位于湄洲灣北岸經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，道路長度全長為1080.00m，起點(diǎn)樁號K0+000位于商務(wù)大樓北側(cè)（遠(yuǎn)期接二期商務(wù)大道），終點(diǎn)樁號K1+080位于荔港大道，道路為城市次干道，呈東西走向，道路紅線寬度為24m，車道為雙向四車道，設(shè)計(jì)速度為30km∕h，路面采用瀝青混凝土路面。工程所在地地勢較為平坦，地面標(biāo)高最大值2.73m，最小值0.82m，地表相對高差1.91m。地貌上屬于濱海相沖淤積地貌單元。該道路沿線用地現(xiàn)狀路經(jīng)耕地、魚塘等。路基經(jīng)設(shè)計(jì)標(biāo)高整平后，場地內(nèi)地層結(jié)構(gòu)自上而下依次為：①-1素填土、①-2填砂、②淤泥、③粉質(zhì)黏土、④殘積砂質(zhì)黏性土、⑤全風(fēng)化花崗巖和⑥強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。其中淤泥飽和、流塑，含有機(jī)質(zhì)，具腐臭味，搖震反應(yīng)弱，干強(qiáng)度中等，韌性中等，切面有光澤，局部相變?yōu)橛倌噘|(zhì)土，在該層局部含沙量較高。該層全場均有分布，平均深度6.29m。

1.2 軟基處理方案

地基處理方法為CFG樁復(fù)合地基，直徑50cm，樁頂鋪設(shè)褥墊層，褥墊層為厚度50cm級配良好的碎石墊層，墊層內(nèi)鋪設(shè)雙向土工格柵。CFG樁呈正三角形布置，處理平均深度約為7.0m，穿透軟淤泥層，復(fù)合地基承載力特征值不小于150kPa。

2 CFG樁概述

CFG樁是以水泥、粉煤灰、碎石、砂等為主要原材料的復(fù)合型地基，以高粘結(jié)強(qiáng)度樁為基礎(chǔ)，從而達(dá)到增強(qiáng)樁基礎(chǔ)、穩(wěn)定承載力的目的。目前，CFG樁可以將軟土打穿，進(jìn)入持力層和沙礫層，樁徑可達(dá)400-500mm。CFG樁主要在軟基中起加固作用，是在碎石樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種加固樁，主要是將粉煤灰、石屑、水泥等材料加入碎石中，以提高基礎(chǔ)碎石樁的加固效果。

CFG樁的承載力是由CFG樁、褥墊層和樁間土壤的共同作用決定的，它是由CFG樁本身的強(qiáng)度和樁與樁之間的摩擦而產(chǎn)生的。通過控制CFG樁和樁間的剛度，可以有效地將CFG樁與樁間的承載力進(jìn)行有效地傳遞，保證了復(fù)合地基的穩(wěn)定性，避免了CFG樁在施工過程中的不均勻沉降。CFG樁技術(shù)作為城市道路地基處理的一種快捷高效的方法，在城市道路中得到了廣泛地應(yīng)用。然而，CFG樁在施工過程中還存在很多問題，如不正確地施工，會對地基處理的質(zhì)量造成很大的影響，造成路面在使用過程中出現(xiàn)不均勻沉降、塌陷等問題。

3 CFG樁的特點(diǎn)

（1）承載能力強(qiáng)。CFG樁能夠充分地發(fā)揮樁的側(cè)阻力，也能發(fā)揮樁的端阻力，采用承載力和壓縮模量相對較高的土層作為樁端持力層。

（2）樁體具有排水性。透水性土層施工時，剛施工完的樁體是孔隙水向上排出的排水通道，該排水通道直至樁體硬化為止。該排水不但不影響樁體本身的強(qiáng)度，而且消散掉孔隙水壓力，避免了地面隆起，對工程質(zhì)量的保證有著重要意義。

（3）沉降變形小。采用CFG樁進(jìn)行地基處理，樁底位于持力層上，可以形成承載力較高，變形模量較高的復(fù)合地基，有效地控制工后沉降。

4 CFG樁施工要點(diǎn)

4.1 施工過程

樁機(jī)就位→找平→鉆孔到設(shè)計(jì)高度→泵入混合料→拔管→灌注混合料到樁頂部的設(shè)計(jì)高度→移動、各插6根豎直鋼筋→在樁頂部混凝土達(dá)到一定的齡期后，清除樁間土，并鑿掉樁頭→基礎(chǔ)驗(yàn)槽合格后，澆筑樁帽→鋪設(shè)墊層。

4.2 施工準(zhǔn)備

CFG樁在成樁之前應(yīng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力分析。首先要對地面進(jìn)行徹底地清理，把地上的雜草和雜物清理干凈。施工單位要熟練掌握設(shè)計(jì)圖紙，確定成樁后的放線、標(biāo)志，并按照要求設(shè)置沉降觀測網(wǎng)點(diǎn)，方便后續(xù)的監(jiān)測。后續(xù)可進(jìn)行首次地基沉降綜合觀測，并對有關(guān)資料進(jìn)行記錄。在鉆孔、打樁之前，還要充分落實(shí)相關(guān)人員、機(jī)械和材料，進(jìn)行機(jī)械、材料的檢查和測試，以保證材料滿足CFG樁的質(zhì)量，確定原材料的配合比、攪拌速度和時間。

4.3 鉆孔

利用長螺旋式鉆機(jī)和管道抽吸法進(jìn)行鉆機(jī)就位。在鉆入之前，應(yīng)重新確認(rèn)所打的孔與設(shè)計(jì)圖相符，以保證在設(shè)計(jì)的錨點(diǎn)上進(jìn)行鉆孔作業(yè)。為了防止因鉆孔干擾而引起的非均質(zhì)性崩塌，CFG樁在工程中應(yīng)采取從中心到周邊延伸的方法。當(dāng)長螺旋鉆進(jìn)到特定位置時，要利用儀器四周的豎直桿進(jìn)行定位。一般情況下，樁身誤差不能大于5cm，鉆孔豎向誤差不能大于1%。在鉆頭達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，立即停止鉆井，并將CFG混合液抽入。

4.3 CFG樁混合料的配比

CFG混合料的配比直接影響CFG樁的成形質(zhì)量和承載能力。攪拌時必須嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定的配比，不能隨意更改配料比例。在澆筑之前，對CFG樁的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行重新檢驗(yàn)，以確保CFG樁的成形質(zhì)量。在調(diào)配攪拌材料時，按碎石、水泥、粉煤灰、砂石等材料的混合順序進(jìn)行?；旌狭弦浞只旌?，以防止大量的物料粘在攪拌器的內(nèi)壁上或從攪拌器內(nèi)噴出。坍落度控制在16～20cm，攪拌器的注水量要視其坍落程度而適時調(diào)節(jié)?；旌狭系挠昧恳礃稊?shù)及輸送距離來決定。混合后的混合物必須馬上運(yùn)送到鉆探現(xiàn)場，在運(yùn)輸期間不要中斷攪拌。

4.4 灌注混合料

CFG混合料到達(dá)工地后，必須最遲在2h內(nèi)進(jìn)行灌注。在正式注漿之前，必須對所用的材料進(jìn)行檢查。在CFG樁長螺旋鉆孔或管中抽吸混合料時，其混凝土的坍落度通常為16～20 cm。在灌注樁施工中，混凝土攪拌泵送量、泵送速度、拔管速度等因素對CFG樁的成樁質(zhì)量起著決定性的作用。灌注樁要按照設(shè)計(jì)和施工組織方案規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行，同時要注意樁身的均勻度和成形質(zhì)量。澆筑至CFG樁頂部時，應(yīng)連續(xù)澆筑50cm樁頭，為后期沉降預(yù)留長度。鉆桿拔出地面后，及時觀察CFG樁的成樁質(zhì)量，在把鉆頭移向下一個點(diǎn)之前，在樁頂上覆蓋濕潤的泥土。在施工期間，必須由專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，以保證工程的安全和質(zhì)量。CFG樁在施工中必然會對周邊的土壤產(chǎn)生干擾，從而引起周邊樁基的位移。在進(jìn)行CFG樁的下一步施工之前，還要對其進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定其樁心位置是否符合設(shè)計(jì)要求。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 嚴(yán)格控制拔管的高度和速度

在實(shí)際工程中，在早期階段，由于沒有足夠的資料可以作為基礎(chǔ)資料，因此應(yīng)特別關(guān)注拔管的速度和高度。一般情況下，拔管高度應(yīng)該在0.5～1m左右，拔出后要停頓10s，然后用錘子敲打，防止混合液沾到噴嘴，也可以使用倒置0.3～0.5m的方式。由于攪拌材料是分階段添加的，為了確保樁身的完整性，在管中混合料必須高于拔管1.5m，拔管速率小于1.5m∕min。在樁周土質(zhì)量差的情況下，為了防止發(fā)生縮樁，必須進(jìn)一步放慢拔管速率。

5.2 依次進(jìn)行跳躍施工

CFG樁在鉆孔時要按跳樁法進(jìn)行，以防止鉆孔對周圍土壤造成不良影響。為了方便檢測樁的沉陷，在樁頂上設(shè)置標(biāo)尺。同時，要密切注意鉆孔、注漿施工對上一根樁的壓力。在整個打樁及注漿期間，必須保證樁身與樁心的豎向?qū)R。在施工期間，如果出現(xiàn)孤石，要立即與有關(guān)部門協(xié)商解決辦法，可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行位移，但必須滿足規(guī)定。

5.3 樁裂縫控制

在樁頂破裂過程中，因施工人員缺乏施工經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致樁身上產(chǎn)生了較大的錘擊力。同時，由于受到機(jī)械的撞擊，造成樁間土壤的損壞,還會引起樁體開裂。通常在樁頂1m處會產(chǎn)生裂縫，地表水和地下水可以從這些裂縫進(jìn)入樁體，引起更大的破壞。為了防止此類事故發(fā)生，應(yīng)采用人工挖樁，同時在鉆孔時要注意控制樁的強(qiáng)度。

5.4 樁質(zhì)量測試

CFG樁基完工后，必須對其進(jìn)行質(zhì)量檢測，以保證其性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。每次試驗(yàn)不得少于5次，試驗(yàn)內(nèi)容主要有樁強(qiáng)度、垂直度、復(fù)合地基承載能力等。垂直度誤差小于設(shè)計(jì)值1%，樁位誤差小于5 cm。在承載能力測試中，首先要對單樁與復(fù)合地基進(jìn)行承載能力測試，然后再進(jìn)行沉降計(jì)算。通常，在樁身強(qiáng)度達(dá)到要求后，在一個月內(nèi)進(jìn)行復(fù)合地基的檢測。對每一樁施工后進(jìn)行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)問題，應(yīng)立即向有關(guān)單位報(bào)告處理。

（1）成樁28d后由專門的檢測單位進(jìn)行質(zhì)量檢測；

（2）低應(yīng)變檢測頻率檢查不低于總樁數(shù)10%；

（3）單樁載荷試驗(yàn)不低于總樁數(shù)的1%，且每個施工作業(yè)點(diǎn)不少于3處；

（4）復(fù)合地基載荷試驗(yàn)不低于總樁數(shù)的1%，且每個施工作業(yè)點(diǎn)不少于3處。

通過測試，CFG樁單樁和復(fù)合地基的承載力符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，說明CFG樁成樁效果良好。

5.5 沉降位移監(jiān)控

沿著道路縱向，觀測斷面每間隔50m設(shè)置一個，路段共設(shè)置22個斷面，在路肩兩側(cè)及路基中心設(shè)置觀測點(diǎn)，全路段設(shè)置44個沉降盤、44個位移樁及44根基樁，監(jiān)測斷面位置可根據(jù)現(xiàn)場設(shè)計(jì)施工情況以及埋設(shè)前的原位測試資料等做適當(dāng)調(diào)整。

6 結(jié)束語

CFG樁作為城市道路地基處理的一種快捷高效的方法，在城市道路上得到了廣泛的應(yīng)用。該項(xiàng)目的實(shí)踐證明，CFG樁在施工過程中的質(zhì)量控制十分重要，除了重視其施工要點(diǎn)外，還要嚴(yán)格控制拔管的高度和速度，講究跳躍施工的次序和裂縫的控制，并嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量測試和沉降位移的監(jiān)控，才能確保施工質(zhì)量。