CFG樁復(fù)合地基加固施工技術(shù)探析

李 濤

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津 300162）

0 引言

CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）是一種半剛性樁，在軟土地基處理中較為常見(jiàn)。大量實(shí)踐證明，采用CFG樁進(jìn)行地基加固處理不僅施工簡(jiǎn)便、速度快、成本低、質(zhì)量高，還能夠顯著提高地基處理質(zhì)量以及地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并增強(qiáng)軟土路基的承載力與穩(wěn)定性[1]，而且不會(huì)產(chǎn)生太多灰塵及噪聲，對(duì)周邊環(huán)境影響小，因此在我國(guó)應(yīng)用較廣。為提高CFG樁復(fù)合地基加固技術(shù)施工質(zhì)量，本文結(jié)合新建石家莊至濟(jì)南鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)軟土地基加固工程實(shí)例,介紹了CFG樁復(fù)合地基加固施工流程及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，探討了CFG樁施工中常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題，并提出了控制措施，以期為軟土基地處理提供參考。

1 CFG樁復(fù)合地基加固施工流程

新建石家莊至濟(jì)南鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)工程不同地段CFG樁樁徑基本一致，均為0.4m，但是在樁間距方面存在明顯差異，路基地段CFG樁間距為1.8m，涵洞地段CFG樁間距為1.5m。同時(shí)基于不同區(qū)段項(xiàng)目施工要求以及地質(zhì)特點(diǎn)，全線(xiàn)CFG樁樁長(zhǎng)也存在較大差異，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)檢算確定，具體以工點(diǎn)設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)，有10m、13m、15m、18m、20m、22m幾種。CFG樁施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 CFG樁施工工藝流程圖

（1）樁位放樣。首先采用全站儀確定路基兩旁的縱向控制樁精確位置，施工開(kāi)始前再依據(jù)設(shè)計(jì)樁位布置圖選用鋼尺準(zhǔn)確放出每個(gè)樁的點(diǎn)位，然后對(duì)每個(gè)CFG樁位用石灰進(jìn)行標(biāo)記并插上筷子。在所有放樣工作完成之后，為了確保準(zhǔn)確無(wú)誤，還需要再次進(jìn)行核對(duì)，具體核對(duì)內(nèi)容包括樁的位置、數(shù)量以及布設(shè)形式等[2]。

（2）鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位要確保鉆塔天輪的外緣、鉆頭尖以及樁位點(diǎn)三點(diǎn)于一線(xiàn)，保證鉆桿垂直于地面，鉆頭矛尖與樁位點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)之后方可固定鉆機(jī)，對(duì)鉆機(jī)液壓腳進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保鉆機(jī)保持水平。鉆桿垂直度容許偏差要控制在1%以?xún)?nèi)。根據(jù)樁底設(shè)計(jì)的標(biāo)高與地面標(biāo)高位置差別，于鉆機(jī)塔上面做好明顯標(biāo)記，用于控制CFG樁施工長(zhǎng)度。

（3）鉆機(jī)成孔。鉆孔施工進(jìn)行時(shí)，鉆頭閥門(mén)要確保關(guān)閉，將鉆桿向下移動(dòng)，直至鉆頭抵住地面，然后啟動(dòng)鉆機(jī)開(kāi)始鉆孔。在鉆進(jìn)過(guò)程中通常需要遵循先慢后快的原則，避免鉆桿發(fā)生大幅度晃動(dòng)，同時(shí)有助于施工作業(yè)人員在鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)鉆孔的偏差進(jìn)行觀(guān)察，如果偏差大小超出預(yù)設(shè)范圍則需要及時(shí)進(jìn)行糾正。鉆機(jī)在遇到圓礫層或卵石層時(shí)，由于這些地層硬度較大，并且顆粒較粗，鉆進(jìn)速度會(huì)明顯下降，同時(shí)鉆機(jī)會(huì)出現(xiàn)輕微的晃動(dòng)。施工人員可以通過(guò)這些特點(diǎn)來(lái)判斷是否鉆遇圓礫層或卵石層。如果鉆進(jìn)速度明顯下降，鉆桿晃動(dòng)較為劇烈，此時(shí)應(yīng)該控制鉆速在較慢的范圍內(nèi)，避免鉆頭或者鉆桿發(fā)生損壞，同時(shí)避免鉆孔發(fā)生傾斜。在軟硬突變地層中，需要鉆頭進(jìn)入持力層一定深度之后方可停止鉆進(jìn)；在軟硬平緩地層中，鉆孔鉆至預(yù)設(shè)深度位置后便可停止鉆進(jìn)。

（4）灌注及拔管。鉆孔完成后，方可進(jìn)行泵送混合料，灌注施工前要提鉆30cm，留足充分的空間，讓鉆頭滑瓣打開(kāi)，進(jìn)行混合料灌注，待混合料灌滿(mǎn)鉆孔底部位置后均勻轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿，向上提鉆。在具體操作過(guò)程中嚴(yán)禁先提管后泵料，容易導(dǎo)致鉆孔底部位置灌注不充分，影響CFG樁質(zhì)量[3-4]。灌注施工時(shí)混合料灌注速度與提鉆速度要相匹配，通常來(lái)說(shuō)提鉆速度快需要加大混合料泵送量，提鉆速度慢需要降低混合料泵送量，只有這樣才能夠保障灌注體的均勻性。因此，在混合料灌注過(guò)程中司鉆人員與泵工之間的協(xié)同配合至關(guān)重要。還需要注意的是，為了避免混合料灌注過(guò)程中發(fā)生斷樁，要控制鉆頭始終處于混凝土內(nèi)1m深度。在施工過(guò)程中，受到外界因素影響無(wú)法進(jìn)行連續(xù)灌注作業(yè)時(shí)，不能在飽和砂土以及粉土層內(nèi)中斷灌注作業(yè)，這些地層含水豐富，容易導(dǎo)致混合料離析，嚴(yán)重影響灌注質(zhì)量?；旌狭瞎嘧⒘坎荒艿陀谑┕ぴO(shè)計(jì)量，同時(shí)應(yīng)該基于設(shè)計(jì)樁樁頂距離地面的距離合理控制保護(hù)樁長(zhǎng)度，通常距離地面不足1.5m時(shí)，保護(hù)樁長(zhǎng)度控制在0.5～0.7m；距離地面超過(guò)1.5m時(shí)，保護(hù)樁長(zhǎng)度控制在0.7～1.0m。

（5）灌注成樁。灌注完成后，鉆具提離孔口，嚴(yán)防車(chē)輛等重型機(jī)械在樁頂行走碾壓。特別需要注意的是在成樁初凝前，樁頭部位非常脆弱，容易受到破壞，因此需要采取有效的保護(hù)措施，避免樁頭發(fā)生損壞。

（6）施工順序。CFG樁施工順序采用從線(xiàn)路中心向兩側(cè)順序推進(jìn)，且用跳樁法施工，以避免造成相鄰樁斷樁。為了保障施工過(guò)程的科學(xué)性和合理性，在施工時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格按樁位布置圖順序進(jìn)行施工，避免發(fā)生漏樁。在施工過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)樁位布置圖存在問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行反饋調(diào)整。

（7）移機(jī)。CFG樁施工按照樁位順序依次展開(kāi)，在完成當(dāng)前樁的施工后需要移機(jī)到下一根樁繼續(xù)進(jìn)行施工。CFG樁施工過(guò)程中排出大量的土可能會(huì)影響到下一根樁位的標(biāo)記，因此在進(jìn)行施工前需要對(duì)樁位進(jìn)行再次復(fù)核。對(duì)排出的土進(jìn)行清運(yùn)時(shí)，需要注意保護(hù)灌注成樁的樁體和樁頭不受損壞。

2 CFG樁施工質(zhì)量控制及檢驗(yàn)

為保證CFG樁的成型質(zhì)量，應(yīng)對(duì)其原材料進(jìn)行控制，對(duì)成樁進(jìn)行檢驗(yàn)，CFG樁質(zhì)量控制、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 CFG樁質(zhì)量控制、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

（1）混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。在灌注混凝土過(guò)程中，要求每臺(tái)班制作試件1組（3塊），試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)。

（2）CFG樁的樁身完整性檢測(cè)。對(duì)于每個(gè)工點(diǎn)的CFG樁，第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)按照每個(gè)工點(diǎn)CFG樁施工總根數(shù)的10%檢測(cè)，且數(shù)量要在3根及以上。

（3）CFG樁單樁承載力檢測(cè)。對(duì)于每個(gè)工點(diǎn)的CFG樁，第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)按照每個(gè)工點(diǎn)CFG樁施工總根數(shù)的2‰檢測(cè)，且數(shù)量要在3根及以上。

3 CFG樁施工常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及控制措施

在CFG樁施工過(guò)程中容易出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題[5-6]，針對(duì)存在的問(wèn)題采取了相應(yīng)的控制措施。

（1）導(dǎo)管堵塞。產(chǎn)生的主要原因?yàn)閷?dǎo)管彎折度過(guò)大、混合料配比不合理或攪拌不均勻，此外冬季施工保溫處理不充分也容易造成導(dǎo)管堵塞。針對(duì)該問(wèn)題，一方面要避免灌注管路發(fā)生過(guò)大的彎折，在每次拆卸導(dǎo)管時(shí)均進(jìn)行徹底清洗；另一方面要科學(xué)控制混合料的配合比，并加強(qiáng)冬季施工保溫措施。

（2）偏樁。產(chǎn)生的主要原因?yàn)閳?chǎng)地因素以及地層因素，導(dǎo)致樁機(jī)對(duì)位不準(zhǔn)確。針對(duì)該問(wèn)題，要及時(shí)清理場(chǎng)地各種障礙物，在樁位放樣時(shí)進(jìn)行認(rèn)真核對(duì)，同時(shí)在開(kāi)鉆以及鉆進(jìn)過(guò)程中需要對(duì)樁機(jī)的垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制[7-8]。

（3）斷樁。產(chǎn)生的主要原因?yàn)樘徙@太快導(dǎo)致混合料灌注不足或者相鄰樁位太近導(dǎo)致穿孔。針對(duì)該問(wèn)題，一方面在混合料灌注過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格控制提鉆速度，實(shí)現(xiàn)提鉆速度與灌注量之間的有效匹配；另一方面在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該合理控制樁位之間的距離，并在鉆進(jìn)過(guò)程中確保不發(fā)生偏樁。

（4）樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)不到要求。產(chǎn)生的主要原因?yàn)榛旌狭吓浔炔缓侠恚貏e是對(duì)用水量控制不當(dāng)。針對(duì)此問(wèn)題，一方面在確定混合料配比時(shí)需要適當(dāng)優(yōu)化粗骨料級(jí)配，并合理選擇外加劑，在無(wú)特殊要求情況下，盡量采用早強(qiáng)型減水劑而不采用普通泵送劑。

（5）樁身回縮。產(chǎn)生的主要原因?yàn)闃渡砘炷潦湛s，這是CFG施工中較為常見(jiàn)的問(wèn)題[9-10]，通常采用添加合理的外加劑或者超灌的方式來(lái)解決，確保灌注的混合料不小于設(shè)計(jì)的混合料。

（6）樁頭質(zhì)量問(wèn)題。主要包括夾泥、氣泡以及混凝土不足等，產(chǎn)生的主要原因?yàn)椴僮髟?，針?duì)該問(wèn)題應(yīng)該加強(qiáng)施工操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求以及各項(xiàng)操作規(guī)范進(jìn)行施工作業(yè)，防止混凝土中積氣，避免施工中產(chǎn)生過(guò)多樁頂浮漿等。七是單樁承載力低，產(chǎn)生的主要原因?yàn)殂@孔入巖和樁底嵌固不符合要求，因此解決該問(wèn)題最為有效的措施便是增加入巖深度，對(duì)嵌巖樁務(wù)必在帶壓灌注混凝土一定量之后再進(jìn)行提鉆，有效保障樁底嵌固良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合新建石家莊至濟(jì)南鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)軟土地基的加固處理工程實(shí)例,對(duì)CFG樁復(fù)合地基加固技術(shù)在軟土地基中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。明確了CFG樁復(fù)合地基加固施工的關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量檢驗(yàn)要點(diǎn)，針對(duì)CFG樁復(fù)合地基加固技術(shù)施工常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題提出了相應(yīng)的控制措施，可為高鐵地基軟土地層沉降問(wèn)題提供解決思路?？偠灾?，為保證CFG樁的成型質(zhì)量，CFG樁復(fù)合地基加固施工技術(shù)需執(zhí)行嚴(yán)格的工藝流程及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)對(duì)其原材料進(jìn)行控制，對(duì)成樁進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)，包括混凝土的強(qiáng)度、樁身的完整性和單樁的承載力。施工中應(yīng)杜絕導(dǎo)管堵塞、偏樁、斷樁、樁身混凝土強(qiáng)度不足、樁身回縮、樁頭質(zhì)量差及單樁承載力低等現(xiàn)象發(fā)生。