公路工程路基施工中CFG桩的使用研究

李宏伟

【摘 要】路基的施工质量对公路工程的质量起着至关重要的作用。CFG桩作为一种技术性能和经济效益突出的复合地基代表，被广泛应用于公路工程的路基施工中。本文旨在对CFG桩的具体使用进行研究和分析，希望可以为CFG桩在公路地基施工等同类工程提供一定的参考。

【关键词】公路路基施工；CFG桩；基本特性；使用分析

1 CFG桩的基本特性

水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Gravel Pile，简称CFG桩）是由碎石、砂、石屑、水泥和水添加粉煤灰，由成桩机械拌合形成的具有一定强度的高粘结强度桩[1]。CFG桩是一种可变强度桩，它和桩间土以及褥垫层共同作用并形成了复合地基。

CFG桩的适用范围比较广，在粘土、砂土、淤泥质土、粉土、杂填土等地基中均有大量成功运用的案例。CFG桩是介于刚性桩与柔性桩之间，其强度等级可以在C15-C25之间变化。由于CFG桩桩体的模量强度等比较大，在荷载作用下可以产生比桩间土表面应力大的桩顶应力，并通过桩身将荷载向深层土体传递，减少了桩间土的荷载压力。而CFG桩不需要配筋，掺和料来源广泛，可取自工业废料粉煤灰等，因此，工程造价也相对较低。

2 CFG桩的具体使用分析

2.1 CFG桩技术设计流程

在公路工程路基施工中应用CFG桩时，应首先进行CFG桩技术设计。CFG桩技术设计的流程一般为[2]：首先根据公路工程施工现场的地质勘测报告，对CFG桩的长度以及桩间土的承载能力进行计算，然后确定拟采用CFG桩的桩径；在对公路地基上部载荷量确定的基础上，选着合适的置换率，并进行复合计算；然后依据计算的沉降数量最终确定置换率和CFG桩的桩间距；最后对公路地基的承载力进行验算和调整，以此选择适宜的垫层材料，并计算垫层材料的厚度。

2.2 CFG桩施工方法选择

施工方法的选择对于CFG桩的施尤为重要。在实际施工过程中，应该根据公路工程施工现场的实际情况，选择不同的施工方法。对于地下水位以上的粉土、粘性土、素填土以及中密实度以上的桩土，应选择长螺旋钻孔灌注成桩；而长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工法则适用于砂土、粉土、粘性土和对泥浆污染或噪音污染等要求较为严格的场地的施工。此外，还有振动沉管灌注成桩施工法，它适用于粘性土、粉土和素填土等地基。需要说明的是，对于软土地基CFG桩的施工，应采用长螺旋钻机管内泵压砂、碎石、水泥和粉煤灰等拌合料灌注成桩的施工工艺，只有压密桩体周围的土体，才能使桩与桩周围土体之间产生足够的摩擦力，从而起到软基加固的作用。

2.3 CFG桩施工工艺流程

在确定CFG桩施工方法后，应该按照CFG桩施工的工艺流程进行施工。CFG桩长螺旋成孔管内泵压混凝土成桩的施工工艺流程通常包括：桩位放线——钻机就位——钻孔——成孔至设计标高——泵送CFG桩混合料——按规定速度在泵送混凝土的同时提拔钻杆至地表。采用步履式长螺旋钻孔机施工的工艺流程为：在开钻前根据CFG桩的平面布置图对施工场地进行找平，确定施工地面的标高，并计算钻孔的深度；然后在确保钻尖活瓣门闭合完好后下钻，在下钻过程中及时观察电流表的情况，避免卡钻等质量事故的发生；当钻机到达预定位置时，由钻机前台发出相应的泵送指令，钻机后台收到指令后进行泵送作业。在施工过程中，应该在前岗设专人对泵送的速度和加入量进行控制，同时要求钻机提拔连贯，桩顶高程满足设计要求，避免夹泥、断桩等情况发生。

2.4 CFG桩施工技术要求

CFG桩的施工应满足相应的技术要求。CFG桩施工材料中的混凝土、粉煤灰和添加剂等应满足国家和行业标准要求，用量的大小需要根据施工要求通过实验室配比试验确定；施工材料应严格按照设计的配合比进行拌合配制；塌落度也应满足相应的要求；桩机就位后调整桩管使其垂直，，偏差不宜大于1.5%；控制钻孔的入土深度，CFG桩长的偏差值应控制在+10cm以内[4]；地基承载力应满足设计要求；桩径宜取350～600mm，桩间距宜取桩径的3～5倍；桩顶标高应高于设计标高0.5m以上，桩端持力层应选择承载力相对较高的土层；桩身混凝土强度应满足设计的要求，通常不宜小于C15；、褥垫层厚度也应满足设计要求，褥垫层不宜选用卵石，宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，其最大粒径不宜大于30mm，厚度150～300mm，夯填度不宜大于0.9；长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应使泵送量与拔管速度相协调，准确把握提拔钻杆的时间，对于饱和粉土或着饱和砂土层应做到匀速拔管，其速度应该控制在1.2～1.5m/min左右，当遇到淤泥或着淤泥质土时，拔管的速度可以适当放缓。在施工过程中，上述技术参数要求应该根据工程的实际情况（如地质条件、基础类型、结构类型、地基承载力和变形要求等），现场每台班或每日留取试块1～2组进行确定。

2.5 CFG桩施工注意事项

CFG桩在施工过程中还应注意以下几个方面：CFG桩钻孔开始之前，应去报钻头阀门关闭；通过操作下移钻杆，当钻机钻头触及到地面时，方可启动钻机马达；钻机钻孔作业应先慢后快，在钻孔过程中，还应及时检查钻孔的偏差并进行修正；钻机操作人员应与现场读数人员相互配合，确保钻孔过程中电流表数据正常，避免质量事故的发生；CFG桩的桩身进入持力层深度等应满足设计的要求[5]；在钻孔过程中做好施工地质等的记录工作，如实填写施工记录表，当发现与设计情况不符时，应及时与设计单位进行沟通；在钻孔过程中，如果遇到难以钻进或钻杆晃动时，应该放慢钻孔进度，防止出现钻具损坏、桩孔偏差和位移等现象[6]；当施工完成3～5天后，桩体达到一定强度要求时，才能进行开挖；在截桩或者清土时应避免对桩间土造成扰动或者造成桩体的损坏；对于深层基槽可以采用人工和机械联合开挖的方式，对于浅层基槽可以采用人工开挖的方式，人工开挖留置的厚度一般不应小于0.2m。此外，对于不同布置形式的桩基，其桩位偏应满足相应要求（条形基础不大于0.25倍桩径、满堂布桩基础，不大于0.4倍桩径、单排布不大于60mm）；冬期施工时混合料的入孔温度不应低于5℃，对桩头和桩间等土应采取相应的保温措施。

3 结论

在公路工程地基处理中使用CFG桩可以提高公路地基的承载能力，减少路基施工完成后的沉降量，基于其良好的技术性能和经济效果，CFG桩在公路工程地基处理中取得了较好的应用。本文结合CFG桩的基本特性，从CFG桩技术设计流程、技术方案优化、施工方法选择、施工工艺流程、施工技术要求和施工注意事项等六个方面对CFG桩在公路工程路基施工中的使用进行了详细探讨，希望可以为CFG桩在同类工程中的应用提供参考。

【参考文献】

[1]刘新福.京津城际轨道工程试验段CFG桩施工工艺及质量控制[J].铁道建筑，2007，28（4）：79-82.

[2]丁梓航.CFG桩法在公路软土路基中的应用[J].交通世界，2014，28：96-97.

[3]邵爱平，付明勇.高速公路软土地基CFG桩处治方案优化[J].公路与汽运， 2012，2：147-150.

[4]陈国钧，费贤俊.CFG桩在丹海高速公路软土路基处理中的应用[J].山西建筑，2012，34（6）：296-297.

[5]陈方林，吴记生.CFG桩在高速公路路基处理中的应用[J].公路建设与养护，2011，11：78-80.

[6]刘茜.对于CFG桩在路基软基处理中的施工工艺的总结[J].科技风，2013，1：159.

[责任编辑：刘展]