ＣＦＧ樁在軟土路基中的技術(shù)應(yīng)用

劉榮輝

摘要:近幾年來,隨著我省高速公路的快速發(fā)展,在公路工程的建設(shè)中出現(xiàn)了一種新型軟基處理技術(shù)CFG樁,隨著這種技術(shù)的不斷推廣以及經(jīng)過多個(gè)通車項(xiàng)目的驗(yàn)證,這種新型技術(shù)的處理效果已經(jīng)越來越被廣大的公路建設(shè)者所接受認(rèn)同,得以蓬勃發(fā)展。本文將就CFG樁這一新型技術(shù)進(jìn)行深入探討,以供同行兄弟借鑒。

關(guān)鍵詞:CFG樁;應(yīng)用原理;技術(shù)要求;注意事項(xiàng)

1 CFG樁應(yīng)用原理

CFG樁它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁,和樁間士、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接,無論樁端落在一般土層還是堅(jiān)硬土層,均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大,在荷載作用下,樁頂應(yīng)力比樁間士表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣,由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高,變形減小,再加上CFG樁不配筋,樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料,大大降低了工程造價(jià)。

CFG樁的特點(diǎn)和適用性與一般碎石樁相比,碎石樁系散體粒料樁,樁本身沒有粘結(jié)強(qiáng)度,主要靠周圍土的約束形成樁體強(qiáng)度,并和樁間土組成復(fù)合地基共同承擔(dān)上部填筑土石重量的垂直荷載。土越軟對(duì)樁的約束作用越差,樁體強(qiáng)度也越小,樁傳遞垂直荷載的年齡也就越差。

CFG樁具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁,在外荷載作用下,樁身不會(huì)象碎石樁那樣出現(xiàn)鼓脹破壞,并可全樁長(zhǎng)發(fā)揮側(cè)摩阻力作用,樁落在好的土層上具有明顯的端承力,樁承受的荷載通過樁周的摩阻力和樁端阻力傳到深層地基中,其復(fù)合地基的承載力可以大幅度提高。剛性樁與散體材料樁不同,剛性樁可以全樁長(zhǎng)發(fā)揮樁的側(cè)摩阻力,樁端落在好的土層上也可以較好的發(fā)揮樁端的端阻作用。若將碎石樁加以改進(jìn),使其具有剛性樁的某些性狀,則樁的作用大大增強(qiáng),復(fù)合地基承載力會(huì)大大增加。這樣在碎石樁中摻加適量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和,制成一種粘結(jié)強(qiáng)度較高的樁(即CFG樁),該樁的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碎石樁的剛度,但和剛性樁相比剛度相差較大,該樁只是一種具有高粘結(jié)強(qiáng)度的柔性樁。CFG樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成柔性樁復(fù)合地基。

CFG樁適用于處理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質(zhì)土地基;既可用于擠密效果好的土,又可用于擠密效果差的土。當(dāng)CFG樁用于擠密效果好的土?xí)r,承載力的提高既有擠密作用,又有置換作用;當(dāng)CFG樁用于擠密效果差的土?xí)r,承載力的提高只與置換作用有關(guān)。CFG樁和其它復(fù)合地基的樁型相比,它的置換作用很突出,這是CFG樁的重要特征。當(dāng)天然地基土是具有良好擠密效果的砂土、粉土?xí)r,成樁過程中的振動(dòng)可使地基土大大擠密(振密),有時(shí)地基承載力可以提高2倍以上;對(duì)塑性指數(shù)高的飽和軟粘土,成樁時(shí)土的擠密作用微乎其微,幾乎等于0,承載力的提高唯一取決于樁的置換作用。由于樁間土承載力小,土的荷載分擔(dān)比小,會(huì)嚴(yán)重影響加固效果,所以對(duì)于強(qiáng)度很低的飽和軟粘土,須慎重對(duì)待,現(xiàn)場(chǎng)做試樁試驗(yàn),來確定CFG樁的適用性。

2 CFG樁的施工

2.1 配合比設(shè)計(jì)

CFG樁混合料由水泥、粉煤灰、石屑、碎石和水組成,其配合比按圖紙要求。坍落度控制在3~5cm,采用普通硅酸鹽425#水泥,碎石粒徑為2~4cm,材料質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求。

2.2 施工準(zhǔn)備

施工軸線測(cè)量放樣,并就近設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn),以便作沉降觀測(cè)。

在正式開工前進(jìn)行試樁,以核對(duì)地質(zhì)條件是否準(zhǔn)確,檢驗(yàn)設(shè)備是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常,工藝選擇是否合適,與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比是否有差異,以便作相應(yīng)調(diào)整。試樁時(shí)注意觀察記錄沉管下沉速度、突然變化的深度,因?yàn)榇藭r(shí)沉管可能剛穿過淤泥層。記錄好該深度后在繼續(xù)振動(dòng)下沉管0.5m,量取沉管深度,以便于計(jì)算樁體材料用量。試驗(yàn)樁應(yīng)設(shè)置5根,對(duì)其中的3根進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),并對(duì)其中的兩根進(jìn)行荷載試驗(yàn)。

2.3 CFG樁施工次序?yàn)闄M向由路中心往兩側(cè)施工,縱向由涵洞中心向兩側(cè)施工,且采用隔樁跳打的方法。CFG樁樁體材料推薦重量配合比為水泥:石屑:碎石=1:1.53:3.529:8.855,施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行加水量試驗(yàn),坍落度按3~5cm控制。CFG樁成樁28天后方可進(jìn)行抽芯檢測(cè),28天齡期的抗壓強(qiáng)度大于10Mpa。

2.4 施工工藝流程

CFG樁主要采用振動(dòng)沉管成樁工藝。

施工工藝

一則是對(duì)樁間土產(chǎn)生擾動(dòng)或擠密作用的施工工藝,如振動(dòng)沉管打樁機(jī)成孔制樁,稱為擠土成樁;

二則是對(duì)樁間土不產(chǎn)生擾動(dòng)或擠密的施工工藝,如長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁,稱為非擠土成樁。

不同施工工藝適用于不同土質(zhì),分以下幾類:

長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁:適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土地基。

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注成樁:適用于有粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石礫石及風(fēng)化巖層分布的地基。

長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁:適用于有粘性土、粉土、砂土分布的地質(zhì)條件,以及對(duì)噪音和泥漿污染要求嚴(yán)格的場(chǎng)地。

沉管灌注成樁:適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、人工填土以及無密實(shí)厚砂層的地質(zhì)條件。

2.5 施工注意

沉管:樁機(jī)就位須水平、穩(wěn)固,調(diào)整沉管使其與地面垂直,確保垂直度偏差不大于1%。

啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),開始沉管,在沉管過程中應(yīng)注意保證樁機(jī)穩(wěn)定,嚴(yán)禁傾斜和錯(cuò)位。沉管過程中應(yīng)做好記錄,激振電流每沉1m記錄一次,對(duì)土層變化處在記錄表中特別加以說明。

配料、投料:按設(shè)計(jì)并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試配檢驗(yàn)合格的配合比拌制樁體材料,在沉管過程中既可用料斗進(jìn)行空中投料,待沉管到設(shè)計(jì)標(biāo)高后須盡快投料,直到管內(nèi)混合料面與鋼管投料口平齊。在飽和含水量砂層中施工,為防止樁管內(nèi)進(jìn)水造成混合料離析,樁管未入土前先向鋼管內(nèi)灌1.0~1.5m3的混合料。

投料的多少關(guān)系到樁身質(zhì)量的好壞,如上料不夠,須在拔管過程中空中投補(bǔ)料,以保證樁身完整及成樁樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。

混合料的攪拌須均勻,攪拌時(shí)間不得少于1分鐘。

拔管:當(dāng)混合料加至鋼管投料口平齊后,開動(dòng)電動(dòng)機(jī),沉管原地留振10秒左右,然后邊振邊拔管。

拔管速度按均勻線速控制,一般控制在0.8m/s,當(dāng)沉管拔至離地表2m時(shí),再減慢一半,且留振10秒。

褥墊鋪設(shè):CFG樁施工前鋪設(shè)20cm厚的砂墊層,待袋裝砂井和CFG樁施工后再鋪設(shè)10cm砂墊層,然后在其上鋪土工格柵。

其他注意事項(xiàng)

砂墊層應(yīng)采用潔凈的中粗砂,含泥量不應(yīng)大于3%,滲透系數(shù)不小于5×10-3cm/s;除圖紙?zhí)貏e要求外,軟土處理應(yīng)打穿淤泥層,如軟土埋置深度大于20m的則以20m控制;軟土路基加載時(shí),填筑速率應(yīng)由施工觀測(cè)來控制。填筑速度根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雙控:路基中心的表面沉降速率宜控制在10mm/d,坡腳處的側(cè)向位移宜控制在5mm/d以內(nèi);其他不詳事宜參照《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)執(zhí)行。

結(jié)束語

綜上所述,CFG樁作為一種新型的工藝技術(shù)從而逐漸地頂替以往傳統(tǒng)的工藝技術(shù),把好其施工過程中質(zhì)量的控制是極其重要的。為了能達(dá)到這一目的,只有從生產(chǎn)過程中的各道工序進(jìn)行著手把關(guān),才能有效地進(jìn)行控制,因此,我們有必要對(duì)工藝中的每道工序進(jìn)行深入了解,進(jìn)行探討研究,及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝中的不足,采取有效措施,確保工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]江顯昌.軟土地基上的構(gòu)造物處理方法[J].引進(jìn)與咨詢.2005年04期.

[2]張誠(chéng)厚.高速公路軟基處理.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1998.