高速公路CFG桩技术应用研究

姜 安

安徽省海通路桥工程有限公司，安徽 合肥 230001

1 工程背景

本项目施工点为某高速公路段，处于地势平坦、水网密布、湖泊众多之地。全标段路基工程全部为软基处理，路基宽26m，地质组成主要为湖湘、河相沉积、冲击产生的淤泥质亚砂土、淤泥质粘土及淤泥质亚粘土，地表为1m～3m覆盖硬层，软土层厚度为0m～26m。

采用CFG桩加碎石褥垫层作函基处理，其中CFG桩的桩身强度为C10，桩径为40cm，平均桩长17m，以梅花形布置，在桩顶以30cm厚的碎石铺成褥垫层。

2 CFG桩作用原理

CFG桩是一种由水泥、碎石、粉煤灰和细砂等加水后进行搅拌，形成具有高粘强度的桩和桩间土及褥垫层共同起加固作用的复合地基。

在制作桩体的过程中，先用机械打孔，然后利用泵机将搅拌好的混凝土送入孔中，通过拔管时利用高差产生的重力使混凝土产生自行振捣，从而使桩间土和桩身都得到挤密，具有良好的水硬性，明显提高复合地基的强度和抗变形性能。

3 CFG桩施工工艺

在CFG桩施工前，需要先平整场地，清除障碍物，通过筑桩工艺性试验，对地质资料进行核实，对施工工艺、设备性能及施打顺序的合适性进行评价，从而确定混合料的最佳配比、搅拌时间、拔管速度等工艺参数，从试桩试验中发现问题，并及时解决。采用振动沉管法进行施工，因为振动沉管钻机能够对地表3m厚硬层进行穿透，实现桩的良好加固作用。

CFG桩施工主要包括桩位测量放样、放置桩尖、桩机就位、振动沉管、成孔检验、搅拌桩灌注、振动拔管、成桩检验以及铺设褥垫层等工序。

在以上施工过程中，有两道工序需要特别注意。

1）需要确保CFG桩垂直偏差小于1%。具体操作是在CFG桩机就位后，利用垂直标杆进行前后左右导杆位置校正，使沉管垂直对准桩的中心；

2）要采用合理的打桩顺序。采用隔行隔桩跳打的方式进行CFG桩施工，从一边向另一边推进，或由中心向外推进，相邻桩的施打时间间隔不少于7天。

4 CFG桩的施工方法

1）沉管施工。首先根据设计的桩长和沉管进土深度对沉管长度和机架高度进行确定，完成设备组装。待桩机就位后，使桩管位置保持垂直，偏差小于1%，为减小各桩对邻桩的影响，应该尽量缩短沉管时间。若采用的桩尖为预制混凝土材料，则需要在地表以下300mm再进行沉管。每1m记录一次激阵电流的变化情况，并对土层发生变化的地方就进行指出说明；

2）配料投放。沉管同时，采用料斗对各种材料按设计配比进行空中投料，投料时间应把握好，待沉管至设计标高后，管内投入的混合料应该与钢管料口相齐，此时停止桩机工作，结束投料；

3）适时拔管。对拔管时间和拔管速度的把握将直接影响成桩质量。首次投料后需要留振5s～10s再开始拔管，按照成桩工艺性试验和相关经验参数，拔管速度一般控制为1.2m/min～1.5m/min比较合适。其中拔管速度尤为关键，因为拔管太慢会因振动时间过长而使桩顶浮浆增厚，混合料发生离析；拔管太快容易造成桩体的局部缩颈或断裂。对于本工程中的淤泥质土层，可以采用较慢的拔管速度；

4）粘土封顶。完成以上拔管后，确认已施工的成桩符合设计的要求，再采用湿粘性土对桩体进行封顶；

5）移机。成桩符合设计要求，完成封顶后，即可进行钻机移位，继续施工下一根CFG桩。

5 CFG桩的质量控制

一般采用低应变方法对CFG桩和CFG桩复合地基施工完成28天后进行检测，在有条件的情况下，可以采用静力载荷试验对复合地基的承载力进行检测。抽检频率为10%。

在现场CFG桩的施工中，桩长和强度是工程质量控制的主要对象。对其检控需要注意以下几个方面：

1）桩位测量前需要对现场进行平地机平整碾压后测量标高，并确定桩点位置，在考虑线路横坡、纵坡基础上，原始地面的标高应该控制在5cm误差范围内，设计垫层底的标高应该低于实际施工桩顶高程30cm。之后进行施工趋于划分、各桩编号及定机定人管理；

2）遵循从一边向另一边推进多由中心往外推进的施工原则，按照CFG桩的设计数量、布置形式及相互间距等要求进行布庄，工程技术部门应该针对实际情况，确定具体的施工顺序和方法；

3）每台班需制作检查式样，在CFG桩的是施工过程中，进行28天的桩体强度检验，成桩后进行复合地基承载力和单桩承载力检验，桩体承载力和变形模量都应符合设计要求；

4）由技术知识过硬、责任心强的员工对CFG桩施工现场进行实时监控，并记录相关问题，反馈技术和管理部门，及时解决；

5）针对桩顶混凝土强度低、密实度差等因素，采取桩顶2.5m以下振捣加固措施；

6）采用强制式搅拌机，保证施工过程中混合料的顺利输送；

7）根据设计和采用的施工方法，对桩身坍落度和每方的混合料掺加粉煤灰量进行工艺性试验，再结合监理工程师的批准参数进行确定；

8）在进行跳打施工时，应该及时对外排弃土进行及时清理，以免影响施工质量和进度；

9）不能在截桩和清土时使桩顶以下的桩身发生断裂和扰动桩间土，保证成桩后桩体的强度和稳定性；

10）对桩间土和桩头应该采取有效的保温措施，冬季施工时混合料的入孔温度应在5℃以上，防止料将因温度过低影响强度；

11）应该安排专门的质检人员监督整个施工过程，并对施工中的钻孔电流值、单孔混合料灌入量、孔深以及堵管问题等及时记录，并指导处理；

12）由于CFG桩的施工属于隐蔽工程，因此在施工完毕后需要上报监理，经签认验收后方可进行下一步施工。

6 CFG桩材料及施工方法选择

通常CFG桩的施工方法可分为以下3种：

1）采用振动沉管方法灌注成桩，该方法实用于粘性土、粉土及素填土类型的地基；

2）利用长螺旋钻孔进行管内混合料泵压输送，灌注成桩，该方法适用于粉土、砂土、粘性土及对泥浆或噪声污染要求严格的场地；

3）利用长螺旋钻孔进行灌注成桩，该方法实用于地下水位以上的粉土、素填土、粘性土及中等密实以上的砂土地基。

本施工现场经过技术经济对比，确定采用振动沉管和长螺旋钻孔管内泵压进行灌注成桩施工方法。

7 CFG桩施工常见问题及办理办法

CFG桩施工过程中常见的问题主要有3种：成桩缩颈、施工扰动及桩体强度不均。针对以上问题，可以采取以下处理方法：首先是当满堂布桩时，可以采用从一边向另一边推进或由中心向外推进的施工顺序，以隔桩跳打的方法进行施工；其次是要控制拔管速度，一般为1.2m/min～1.5m/min较为合适。

8 结论

在CFG桩的施工过程中，需要综合考虑很多因素，从工程前期的场地准备，到中期的搅拌灌注，再到后期的保温养护等，每一个环节都可能成为影响桩体强度的关键。需要对施工中的每一道工序科学设计，严格把关，从而保证施工的质量。

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