简述软基处理中CFG桩的应用

郑壮炎

（汕头市达濠市政建设有限公司，广东 汕头 515041）

1 工程概况

二广高速湖南省永州至蓝山段K130+315涵洞，为3-4*5m石砌拱涵，涵长129.7m，宽度33.5m。原设计浆砌片石换填，换填深度4m，片石18116.8m3，基底承载力要求不小于520KPa。此涵洞位于山区溪流型沟谷，为常年性河流，地下水丰富。现场地质勘测资料显示，主要为第四系冲、洪积砂、砾石、卵石层，深度为4～6m，底部为基岩，在3～4处有粘土夹层。根据经验卵石层、沙砾层是达不到520KPa的承载力。最后进行基础变更，取消4m的浆砌片石换填，改为CFG桩处理，总桩数1947根。设计CFG桩桩身强度C15，桩长约5m，桩直径0.5m，桩间距1.5m，梅花形布置。褥垫层采用砂砾，厚度50cm。

2 CFG桩试桩施工

施工现场首先做好“三通一平”，当地表土强度较低时，要先铺设适当厚度的砂垫层，以利于重型机械通行。

施工放样，根据设计图纸布置桩位，做好标志。

选择合适的施工机械和施工方法，确定CFG桩复合地基成桩工艺参数，即沉管速率、单桩投料量、拔管速率。

连续施打对桩身质量的影响：试桩外径φ0.5cm，桩距为1.5m。连续施打过程中，施打相邻的试桩时，发现刚打完的试桩桩身混合料出现上涌现象，而采取跳打措施的试桩未出现此情况。桩身开挖检查发现，连续施打的CFG桩桩身被挤扁，桩径较小；而跳打的CFG桩桩径较规则，没有被挤扁的现象，直径约为φ45cm，质量较好。可见采取跳打措施方能保证工程质量。

桩身混合料坍落度及拔管对桩身质量的影响;在现场进行了坍落度为8～10cm和坍落度为2～4cm的混合料沉管制桩试验，发现坍落度为8～10cm的混合料沉管制桩完毕后，桩顶浮浆较厚，厚度达0.8m左右。坍落度为2～4cm的混合料沉管制桩完毕后，桩顶浮浆较少，厚度达0.1m左右。坍落度大，浆液较多较稀，由于拔管的振动作用使密实，充填满空隙后多余的浮浆被振至桩顶，因而影响桩身质量。坍落度小，浆液较稠较少，正好填充碎石、石屑级配的空隙，因而桩顶浮浆较少，对桩身质量有利。另外由配比试验得知，坍落度小，需水量少、水灰比小、强度高。

另外，从现场所进行的拔管速率试验看，拔管速率在1.2～1.5m/min比较适宜。

3 施工工艺

3.1 CFG桩材料及配合比：CFG桩主要材料有水泥、粉煤灰、砂、碎石，混合料强度等级为C15，其施工配合比为水泥:砂：碎石：粉煤灰=300:750:1200:40（重量比）。

容重为2440Kg/m3。水泥为P32.5级，粉煤灰是电厂生产的合格品。

3.2 施工工艺流程，如图

3.3 CFG桩振动沉管法施工与控制关键

桩基就位，保证其水平、稳固；调整套管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于设计允许值；在套管上标志出打设深度，确保加固深度满足设计要求。

启动电动机，开始沉管，注意保持桩机的稳定，避免倾斜和错位。沉管过程中须作好记录。激振电流每沉1m记录一次，直至沉管到底部基岩。

混合料采用厂拌，混凝土输送车运输。

混合料搅拌质量：混合料坍落度过大，桩顶浮浆过多，桩体强度会降低，一般桩顶浮浆控制在10cm左右，坍落度控制在3～5cm，成桩质量容易保证。

沉管至基岩后停机，立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。当混合料加至钢管投料口平齐后，开动电动机，沉管原地留振10s左右，然后根据试桩确定拔管速度1.2～1.5m/min边振动边拔管，拔管速度按均匀线控制，如遇淤泥土或淤泥质土，拔管速率可适当放慢。保持混凝土灌注的连续性，严格控制提速，严禁提钻过快，使孔内产生负压，导致孔壁坍塌掉快而造成桩身夹泥或缩颈现象。桩管拔出地面，确定成桩复合设计要求后用粒状材料或湿粘土封顶，然后移机继续下一根桩施工。

拔管速率：控制沉管提拔速度和保证连续提拔，提拔速度太快，可能导致缩颈或断桩；速度太慢，使桩端桩体水泥含量较少，桩顶浮浆过多，混合料容易产生离析，造成桩身强度不均匀。拔管过程中也不得反插，若采用反插办法，由于桩管垂直度很难保证，反插容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土等缺陷。

施工顺序：CFG桩施打顺序有两种，一种是连续施打，二是隔桩跳打。连续施打可能给桩造成的缺陷是桩被挤扁或缩颈，而隔桩跳打对先打桩的桩径较少发生缩小或缩颈现象，施工时不宜从四周转圈向内推进，这样限制了桩间土向外的侧向变形，造成大面积土体隆起，断桩可能性增大。宜采用从中心向外推进或从一边向另一边推进的方案。

施打新桩时与已打桩间隔时间不应少于七天。

3.4 CFG桩检测

CFG桩施工过程中，每台班制作检查时间，进行28天标准立方体无侧限抗压强度检测，强度值不应小于15MPa。

CFG桩成桩10天后，开始清除桩间土，采用小型挖掘机配合手推车清理桩间土。为保证桩的完整性，成桩28天后采用机械配合人工清除保护土层，然后进行桩头处理：首先确定桩顶标高，然后采用风镐凿除，人工修平。

CFG桩施工的各项允许偏差、检验数量及检验方法如表规定：

本工点CFG桩检测委托第三方检测，根据规范要求采用小应变和静载试验，检验频率：小应变按10%比例检测195根；静载按0.1%比例检测2根。

从随机抽查的195根进行小应变检测结果：Ⅰ类桩186根，Ⅱ类桩9根，Ⅰ类桩比率95.4%，桩身质量完整，不存在影响正常使用的Ⅲ类桩。

从随机抽查的2根进行静载检测结果：CFG桩在使用荷载作用下沉降量均在5mm以内，承载力满足设计要求。

4 结束语

该工程CFG桩桩数1947根，从2009年5月10日开始施工，到6月25日结束，历时47天，综合节约投资320万元，具有良好的经济和社会效益。和钢筋混凝土桩基相比，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰，不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3～1/4，经济效益和社会效益非常显著，并且具有施工速度快，工期短、质量较易控制等特点。

[1]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范

[2]JGJ94-94，建筑桩基技术规范

[3]GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范

[4]闫明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践（第2版）[M].北京：中国水利水电出版社.