CFG桩在高速公路软基处理中的应用
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[摘要]：随着高速公路的快速发展，在公路工程的建设中面对的地质条件更加多样化，本文针对洞庭湖区特殊地质条件选择适当的软基处理技术及施工工艺等进行阐述。
[关键词]：CFG桩；软土路基应用
CFG（Cement Fly-ash Grave）桩，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混料加水搅拌形成的高粘结强度桩，并与桩间土组成和褥垫层一起组成的复合地基处理方法。CFG桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。笔者结合洞庭湖地区工程实例，对CFG桩在洞庭湖区特殊地质条件下的适用性进行阐述。
1工程概况
杭－瑞高速公路岳阳至常德段路线位于洞庭湖平原腹地，湖泊众多，河汊纵横，区内遍布水田、水塘。该段所经地区的湖相沉积软土广泛分布，软土深度从几米至几十米不等，湖区软基的物理性质不同于海相地区的软基，在此地区进行软基处理国内没有太多类似经验。该地区路段路基下卧软弱地层，且其厚度大，分布不均，软土上部硬壳层厚度也不均匀，软土及上部硬壳层力学性质差，严重影响路基稳定性。为提高路基承载力及控制工后沉降，需对基底软土进行地基处理，以满足路基承载力要求。
2软基分布及特点
根据设计；在K119+500～K119+548段采用水泥搅拌桩处理方案进行试桩，经测试水泥搅拌桩的承载力达不到设计要求，经分析，发现区内淤泥质粘土有机质含量较高、拌和效果不好，从而影响承载力达不到设计强度的主要原因；故在原设计为水泥搅拌桩处理段K116+589～K116+619段、K117+191～K117+221段变更为CFG桩处理，并进行试桩。
K116+589～K116+619段软土区属于洞庭湖区相沉积,系长期高水位浸泡形成,具有软土厚度大，分布广的特点，软土主要类型为淤泥质粘土。K117+191～K117+221段，软土厚度与深度相对不大，软土主要类型为流～软塑状淤泥质粘土和软塑状粘土。
3软基处治
3.1 CFG桩设计参数
两路段地基处理均采用CFG桩复合地基，桩径400mm，桩长8 m，桩间距1.7m，桩体强度C15（试桩采用桩基砼配合比C25），呈正方形型布置；根据路基承载力设计要求，地基处理后该路段复合地基承载力标准值须达到150 KPa。
3.2 CFG桩施工准备
1）清除表层杂草等使场地平整，在基底范围内垫一定厚度的砂砾垫层，以保证施工的正常进行。
2）施工前按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料。长螺旋杆钻孔灌注成桩施工的坍落度为18～20cm，钻孔灌注成桩后桩顶浮浆厚度不超过20cm；施工前进行成桩工艺试验，以检验设备、工艺、技术参数是否满足设计要求。
3）组织施工机械进场、安装、调试，主要设备为JZL―90型履带式长螺旋钻孔机1台，HB―60型混凝土输送泵1台。按照施工平面图布置砼输送泵以及安装砼管道输送系统。
4）材料准备：主要材料质量要求为：P.O42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰；粗骨料―0.5～20mm的坚硬碎石；细骨料――采用中砂，含泥量不大于3%。
3.3 CFG桩施工工艺
1）施工工艺流程
现场三通一平→钻机安装、调试→测设桩位、复核→钻机就位→钻孔→钻孔至桩底标高→终孔验收→提升长螺旋钻杆、排土→压灌砼至桩顶标高→成桩验收→移机
2）成桩步骤
（1）钻进成孔
采用JZL―90型步履式长螺旋钻机，其工艺流程为：桩机就位→稳定长螺旋钻双向校正→慢速钻进→复查钻头垂直度→继续钻进→做好记录、测量孔深→达到设计桩底标高止。
（2）压灌成桩
接通动力头上部高压胶管与预先准备好的灌注胶管→边压灌边逐步提拨钻杆→继续压灌，逐渐提拨钻杆，直到设计桩顶标高→停止压灌，将钻杆全部提出至钻头刚离开地面，停止动力头上升。
（3）排土清运
钻出的泥土要随钻随清，以保持有足够的工作场面。
3）施工要点
（1）桩位放线由专人负责按设计进行。建立桩位复核制度，放线过程中须有严格的复核制度，并做好记录。
（2）桩机就位前必须铺垫平衡，立柱垂直稳定牢固，钻头对准桩位。要求钻机机座水平稳固，钻杆垂直，中心与桩中心一致。误差对于边桩，不超过1/3桩径，内部桩不超过1/2桩径。
（3）开钻前必须检查钻头出料活门是否闭合，严禁开口钻进。
（4）钻进过程中，未达设计标高不得反转或提升钻杆，如因特殊情况要提升钻杆或反转，应将钻杆提升至地面，对钻头活门重新清洗、输通、闭合。在淤泥或淤泥质土段，拔管速度应适当放慢。
（5）桩体混合料制作，在计量员指导、监督下按照试验配合比加入水洗碎石、中砂、水泥及粉煤灰加水拌合1.5分钟以上，塌落度200±20mm。
（6）开始钻进或穿过软硬土层交界处，应保持钻杆垂直，缓慢进入；在含有砖头、瓦块的杂填土层或含水量较大的软塑粘性土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。
（7）钻进时，应注意观察电流值变化状态，当电流值接近140A时应及时提升排土，直到电流值变化正常工作状态。
（8）压灌之前几分钟，应先开动砼输送泵，提前将拌合好的混合料充满整个输送管道，并将拌好的混合料储满砼输送泵料斗。
（9）压灌与钻杆提升配合好坏，将严重影响着桩的质量，如钻杆提升晚将造成活门难以打开，致使泵压过大憋破胶管；如钻杆提升快将使孔底产生负压，流砂涌入产生沉渣而消弱桩的承载能力。因此要求压灌与提升的配合要恰到好处，一般提升速度是当听到空心钻杆中有混合料跌落声时提升钻杆为宜，以确保桩尖密实。
（10）压灌时连续进行，泵斗内要有一定的混合料容量，混合料容量要高出进料口50mm以上，以防吸进空气。当泵斗内混合料低于进料口时应即时通过口哨通过钻机停止提升钻杆，待混合料搅拌好后再行压灌、提钻。
（11）钻进过程中，操作人员与指挥人员要密切注意钻进情况，如遇卡钻、钻杆剧烈抖动，钻机偏斜等异常情况，应立即停止钻进，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。
（12）桩头截除、修整至村顶设计高程。
a、截除桩顶设计标高以上桩头，截桩时在同一水平面按同一角度对称放置2个钢钎，用大锤同时击打将桩头截断，或采用截桩机截桩，并不得碰伤相邻桩体。
b、截桩后，采用人工修凿桩头，CFG桩顶端浮浆应清除干净，直至露出新鲜混凝土面。
（13）修凿桩头后经现场监理验收合格后方可进行下道托板施工工艺。
a、桩顶托板施工：立侧模→钢筋绑扎→混凝土浇筑→覆盖养护→托板周边回填砂找平。
b、托板施工期间设专人负责，需要夜间施工时，照明系统应保证。
4试桩检测结果
根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002+J220-2002）、建筑桩基检测技术规范（JGJ 106―2003）及基桩低应变动力检测规程（JGJ793-95）等相关标准进行验收。于2011年1月26日至2月1日进行基桩静载试验，结果检测出K116+589～K116+619试验段的三处复合地基，1-7试验结果183 KPa、2-2试验结果165 KPa，3-6试验结果150 KPa，平均值166 KPa大于设计值150 KPa；K117+191～K117++221试验段的三处复合地基，8-2试验结果183 KPa、5-2试验结果165 KPa，6-4试验结果165 KPa，平均值177 KPa大于设计值150 KPa；承载力满足设计要求；低应变检测桩完整性为完整，桩身整体性好。由于此次试桩数量少，未进行取芯等检测。
5结论
公路软基处理属隐蔽工程，处理方式选择及施工质量的控制，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好补救。根据特定的地质条件选用不同的施工处理方式；当在洞庭湖地区淤泥质粘土且有机质含量较高的特殊地基条件，CFG桩较水泥搅拌桩适应性强、质量稳定，有力地保证了软基处理地段的施工质量和处理效果。因此，在软基处理方式的选择上，须针对不同地质条件，须深入探讨研究，及时调整处理措施，确保工程质量。
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