公路軟土地基處理中CFG樁的應用研究

黃增川

（邢臺路橋建設集團有限公司，河北 邢臺 054001）

1 工程概況

某公路工程全長92km，第二標段的起訖樁號為K65+000—K79+941，該標段按照雙向六車道設計，由沿線地質(zhì)勘察報告顯示，地基以粉質(zhì)黏土和淤泥質(zhì)黏土為主，植被較為發(fā)育。因地基的承載力不足，無法滿足路基施工需要，所以需要采取有效的措施處理軟土地基，提高承載力。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟性比選后，最終決定選用CFG樁，對該標段內(nèi)的軟土地基加以處理。下面重點對CFG樁在該公路軟土地基處理中的應用展開分析。

2 公路軟土地基處理中CFG樁的應用

2.1 施工測量

公路軟土地基CFG樁處理中，施工測量是較為關鍵環(huán)節(jié)，與質(zhì)量密切相關。為此，必須做好施工測量工作，具體要點如下。

2.1.1 明確測量內(nèi)容

測量的主要任務如下：建立平面與高程控制網(wǎng)，準確測放出路基的軸線、點位、高程、開挖斷面等并測繪出縱橫斷面，據(jù)此計算工程量，為工程驗收提供資料。

（1）建立導線網(wǎng)的過程中，應明確技術(shù)要求，按照設計單位提交的控制網(wǎng)點，在現(xiàn)場布設精密導線控制網(wǎng)，確保網(wǎng)點通視條件良好，網(wǎng)點應避開容易發(fā)生沉降變形的區(qū)域?？稍诨右酝猓皇苁┕ぷ鳂I(yè)影響且比較穩(wěn)固的區(qū)域內(nèi)，布設平面控制點，數(shù)量不少于3個，主要作用是傳遞坐標與方位。

（2）導線網(wǎng)布設后，對控制網(wǎng)施測，按測量規(guī)范的固定要求操作，平均邊長為350m，導線的總長度為3.0～5.0km，每邊測距中誤差為±6.0mm，測距相對中誤差為1/60 000，點相對點位中誤差為±8.0mm[1]。該標段內(nèi)，精密導線平面控制網(wǎng)采用的平差方法為嚴密平差法，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定要求，對控制網(wǎng)的精度加以評定，達到設計要求后，編制測量技術(shù)報告，以此來作為CFG樁軟土處理的平面控制依據(jù)。

（3）按照設計單位提供的水準點，在現(xiàn)場布設精密水準網(wǎng)，以此作為測區(qū)的高程控制網(wǎng)。水準點之間的通視條件良好，布設位置避開沉降區(qū)域，嚴格按照測量規(guī)范的要求，對精密水準網(wǎng)實測，評定其精密度，與現(xiàn)行測量規(guī)范的規(guī)定要求相符時，可編制測量技術(shù)報告，以此作為本工程高程控制的主要依據(jù)。

（4）利用全站儀對基坑精密導線開展控制測量，實測護樁，全站儀選用帶有雙軸補償功能的產(chǎn)品，以對向觀測的方法，確定導線定向距離，定向邊中誤差控制在±6″以內(nèi)[2]。

（5）利用精密水準儀并以鋼尺作為輔助工具，將明挖段的地面高程點引測至基坑底部，通過光電測距儀核對，用兩條線路傳遞的高程加以復核，實現(xiàn)基坑底部貫通。確定高程精密度達到設計要求后，便可在基坑底部布設水準點，數(shù)量不少于2個，以此作為基坑開挖面的控制依據(jù)，要定期對點位復測，確保位置準確。

2.1.2 測量精度保證措施

（1）測量作業(yè)過程中，嚴格執(zhí)行三級測量制度及相關的操作規(guī)程，以此來確保測量結(jié)果的精確度和準確性。

（2）測量作業(yè)正式開始前，由技術(shù)人員以書面的形式開展質(zhì)量交底，明確測量規(guī)范要求，配備精密度高的測量儀器設備，使用前要做好檢定工作，確認合格后方可投入使用，定期校核，使儀器設備保持良好的工作狀態(tài)。加大測量儀器的使用管理力度，安排專人負責保管和維護。

（3）施測人員要與施工人員密切配合，并積極配合測量監(jiān)理的各項工作。關鍵工序測量時，可以請監(jiān)理工程師旁站，以此來確保測量質(zhì)量，

2.2 制定施工方案

CFG樁采用長螺旋鉆孔、泵壓灌注成樁的方法施工。為加快施工進度，按照樁的數(shù)量，共安排12臺樁基同時作業(yè)。使用A、B料對工作墊層加以填筑，以此來確保樁基作業(yè)的安全性。CFG樁正式施工前，選取具有代表性的地段試樁，數(shù)量不少于2根，據(jù)此驗證成樁工藝的可行性，確認工藝適宜后，對相關的工藝參數(shù)加以確定，包括混合料配合比、坍落度、攪拌時間、拔管速度、施打順序、鄰樁施工的間隔時間等。當工藝試樁完畢后，經(jīng)現(xiàn)場檢驗，與設計和質(zhì)量要求相符，便可按照該工藝及調(diào)整后的參數(shù)大規(guī)模施工。CFG成樁后，在混合料初凝時，采用人工的方式，將樁頂位置處松散的部分清除干凈，并在所有樁全部施工完畢后，將樁頂鑿至設計標高。

2.3 施工技術(shù)要點

2.3.1 鉆機就位

鉆機入場前，需要先平整場地，達到鉆孔施工要求后，鉆機進場就位，調(diào)至水平狀態(tài)后，對鉆機加以固定，避免鉆進過程中移位，影響成孔質(zhì)量。待鉆機就位后，由專人負責檢查，將鉆頭的錐尖與樁位的中心點對準，鉆機的操作人員利用機架上的鉛錘，對鉆機的垂直度加以調(diào)整，確保垂直度偏差不超過1%[3]。若是鉆機偏斜，則會導致樁孔的垂直度超限，對成樁質(zhì)量造成影響。所以控制垂直度是鉆機就位環(huán)節(jié)中的重要工作。

2.3.2 制備混合料

（1）根據(jù)設計要求，本工程中CFG樁的樁身采用強度等級為C15的混凝土，水泥選用42.5#普硅水泥，保證水泥的質(zhì)量和性能與CFG樁的設計要求相符，并且要滿足現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定。進場后、使用前應做相應的檢驗，確認合格后，方可用于混合料拌制。

（2）粉煤灰歸屬于原煤的范疇，其粒度大小與級配，會對質(zhì)量造成一定的影響。因球形顆粒會使粉煤灰的活性受到影響，此類顆粒的占比越大，需水量越小，活性也就越高。通常情況下，越細的粉煤灰中，球形顆粒越多，這樣的粉煤灰可以最大限度發(fā)揮自身的活性，提高CFG樁的整體性能。所以在選用粉煤灰時，要以細料作為首選。

（3）砂和碎石作為CFG樁的骨料，除了要有良好的級配外，砂的含水率和含泥量不得超標，碎石應質(zhì)地堅硬，以砂礫石或是卵石為首選。

（4）混合料的坍落度控制在160～200mm，在實驗室內(nèi)配制，確保與施工要求相符。攪拌站對混凝土生產(chǎn)時，要準確計量，以此來確保混合料的性能達標。上料時，先投入碎石，然后依次加入水泥、粉煤灰、泵送劑，最后加入砂，每一盤混合料的攪拌時間應不少于60s。

（5）拌制好的混合料使用罐車從最近的路線運往現(xiàn)場?；旌狭系綀龊?，在使用前要檢查坍落度，看是否在160～200mm。按照規(guī)定要求，制作混凝土試件，每個臺班至少制作一組，并在標準養(yǎng)護條件對試塊養(yǎng)護。拌和站必須依據(jù)實驗室給出的配合比生產(chǎn)混合料，任何人員不得以隨意更改，要保證現(xiàn)場計量的準確性，避免用料過多或是過少，影響混合料的質(zhì)量。

2.3.3 鉆進沉孔

（1）所有準備工作全部完成后，便可在確定的點位上鉆設樁孔，鉆進的過程中，要將鉆頭閥門關閉，向下移動鉆桿，使鉆頭與地面接觸，此時起送鉆機，遵循先慢后快的原則，此舉除了能夠減少鉆桿搖晃外，還能檢查鉆孔的偏差情況，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。鉆進時，遇到鉆桿搖晃或難以進尺的情況，要放慢鉆速，避免樁孔偏斜，甚至造成鉆桿損壞。

（2）鉆至設計標高后，可在鉆機塔身上做好標記，以此為依據(jù)，對鉆孔深度加以控制，鉆進達到標記后，應在充分考慮作業(yè)面標高差異的基礎上，做適當增減，確保孔深與設計要求相符，為成樁質(zhì)量提供保障。

2.3.4 壓灌成樁

（1）當鉆機鉆至設計標高后，混凝土泵車便可對混合料進行輸送，混合料充滿鉆桿中孔后，可向上提升鉆桿并灌注混合料。操作時，邊泵送混合料，邊拔管，不得先提管后泵料。

（2）安排專人負責現(xiàn)場指揮，做好鉆機操作人員與混合料泵送人員的協(xié)調(diào)，確保泵送混合料與鉆桿提升默契配合，為成樁質(zhì)量提供保障。通常情況下，可將鉆機的提升速度控制在3.0m/min，遇到含水砂層段時，鉆桿的提升速度可以適當放緩，避免流砂引起塌孔或斷樁的情況[4]。

（3）提升鉆桿的速度應與泵送混合料的速度保持協(xié)調(diào)，使鉆桿內(nèi)的混合料表面始終高于鉆桿底部的出料口。當樁頂與作業(yè)面平齊后，單樁灌注完畢，此時可以用濕度適宜的黏土封頂，保護樁頂防止受損。黏土的厚度控制50cm左右為宜，這樣基本可以滿足防凍要求。

（4）CFG樁成樁后，要對質(zhì)量現(xiàn)場檢驗，其中樁位縱橫向的允許偏差為50mm，可使用經(jīng)緯儀檢測；樁體的垂直度允許偏差為1%，檢測方法為吊線測鉆桿的傾斜度；樁身直徑應不小于設計值，可以用鋼尺丈量的方法檢測[5]。

2.3.5 鉆機移位

單樁完成后，應及時將鉆機移至下個樁位處施工。CFG樁鉆孔的過程中，會產(chǎn)生大量的土體，致使相鄰的樁位會被土體覆蓋。同時，鉆機就位后，為確保平穩(wěn)，需要支撐，有時支撐腳會將標定的樁位壓住，導致樁位移動。所以，移動鉆機施工下一根CFG樁時，要依據(jù)灰樁，復核樁位，以此來確保樁位準確。

2.3.6后續(xù)處理

單樁施工完畢后，要做好相應的處理工作，具體包括樁間土清除、破樁頭以及地基檢測等。

（1）清除樁間土的過程中，可以采用人工配合小型機械設備作業(yè)的方法，清理樁間土體時，樁周圍要有20cm的保護層。

（2）當樁間土清理完畢后，可以使用混凝土切割機，沿著設計樁頂，環(huán)向切割一條深度為50cm左右的縫，隨后用楔子將樁頭從縫隙處截掉。

（3）待CFG樁達到設計強度后，先將樁頂打磨平整，按照規(guī)范要求，檢測地基的承載力和樁身的完整性，看質(zhì)量是否達標。

2.4 質(zhì)量通病防治

在CFG樁施工過程中，受一些因素的影響，常出現(xiàn)各種質(zhì)量通病，較具代表性的有堵管、竄孔等。

2.4.1 堵管的防治

在CFG樁施工過程中，堵管是最為常見的問題，一旦管路發(fā)生堵塞，不但會對施工效率造成影響，而且還會導致施工人員的勞動強度增大，材料也會浪費。若是故障不能在短時間內(nèi)順利排除，則可能引起攪拌好的混合料失水或硬結(jié)，再次堵管的概率隨之增大，對CFG樁正常施工造成不利影響。

（1）在引起堵管的各種原因中，混合料的配合比不當是主要原因，當制備混合料的過程中，粉煤灰的摻入量不足時，會使和易性受到影響，由此便可能造成管路堵塞。針對這一情況，可從混合料的配合比方面著手，確保粉煤灰的用量達標，以60～80kg/m3左右為宜[6]。

（2）CFG樁的樁身為圓柱體，施工時，混合料借助水泥砂漿層的潤滑，與管壁分離后，經(jīng)管路進入樁孔。當混合料拌制過程中坍落度過大時，在泵送壓力的作用下，混合料會出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，進而引起離析。由于摩擦力較大，從而會造成堵管?；旌狭系奶涠热羰沁^小，則會導致流動變差，也容易引起堵管。所以在制備混合料的過程中，要對坍落度嚴格控制，以160～200mm為宜，如有必要可以加入泵送劑，以此來避免堵管問題的發(fā)生。

（3）CFG施工中，設備缺陷容易造成堵管，如鉆頭密封不嚴，承壓水會帶著細砂從縫隙進入芯管內(nèi)部，進而引起砂塞，隨著混合料的泵入，砂塞便會將鉆頭的閥門堵住[7]。所以施工后要對輸送管全面沖洗，避免混合料結(jié)塊造成堵管。彎頭的曲率半徑過大或過小，也會引起堵管現(xiàn)象。故此要合理選擇彎頭的曲率半徑，降低堵管的概率。當管路的接頭部位綁扎不牢靠或墊圈損壞時，水泥砂漿便會大量流失，導致堵管。對此，在施工要隨時觀察設備的使用情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

2.4.2 竄孔的防治

CFG作為工程樁，其主要作用是加固軟弱土體，提高承載力，滿足路基施工需要。若是軟土中存在粉細砂或是飽和粉土，則鉆桿鉆進時，葉片會擾動土體，當土體出現(xiàn)液化現(xiàn)象后，便會引起竄孔。為避免這一問題的發(fā)生，在CFG樁施工中，可以采取如下防治措施：

（1）針對可能會發(fā)生竄孔的軟土地基，在CFG樁施工時，可以采取加大樁間距的方法，這樣能夠減少對已打樁的擾動，從而降低竄孔的發(fā)生概率。

（2）根據(jù)土層的實際情況，合理選取鉆具并適當提升鉆機的鉆進速度。同時減少竄孔區(qū)域內(nèi)的打樁數(shù)量，如有必要則可采用隔排跳打的方法施工。需要注意的是，施工中要將孔內(nèi)排出的棄土及時清理干凈，以免對鉆孔施工進度造成影響。

（3）竄孔問題發(fā)生后，要采取有效的處理措施，具體如下：提升灌注混合料時出現(xiàn)竄孔，應立即停止提鉆，對混合料連續(xù)泵送，直至竄孔樁的液面上升到原來的位置[8]。

3 結(jié)語

公路軟土地基處理中應用CFG樁時，應了解并掌握相關的施工技術(shù)要點，并針對容易出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，采取有效的防治措施，使CFG樁的整體質(zhì)量得到保障，最大限度發(fā)揮其作用，達到軟土地基加固處理的效果。