1前言

 

　　CFG桩复合地基是近年来在碎石桩加固地基的基础上发展起来的一种地基处理技术。该技术已在民用建筑、工业厂房等地基处理工程中得以广泛使用，并取得良好的经济和社会效益。经不断的发展，现已逐步应用到公路市政工程建设当中。在2012年底石林县某一号市政道路路基处理中设计就采用了振动沉管CFG桩的施工工艺，处理路段长80余米，宽20多米，设计桩径Φ480mm，桩长7～15m，采用梅花型满堂布置，中心桩距1.5m，总桩数838根。本文结合该实例对CFG复合地基的原理进行了概述并就其振动沉管施工应用进行了分析。

 

　　2CFG桩及其复合地基原理概述

 

　　CFG桩是在碎石桩桩体中掺加适量的粉煤灰、石屑或砂、水泥及特种添加剂加水拌合，用各种成桩机械制成的一种高粘结强度桩体的简称。CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土及褥垫层三部分构成。其构造示意图如图1所示。

 

　　其加固机理总体来说就是：褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同作用，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部传来的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，沉降变形减小，并同时提高了土体的抗剪强度，亦可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。正因如此，经CFG桩处理的软弱路基可以增大土体密实度，提高路基的承载力，极大的减少了路基土的沉降变形，从而增强了路基的稳定性。

 

　　3振动沉管CFG桩的施工应用

 

　　3.1施工工艺与设备选型

 

　　CFG桩施工工艺较简单，其施工主要是成桩机械和混凝土拌和设备。操作方便，施工进度较快，一般正常一台设备10～15天可处理1000平米路基。但成桩设备不同，工艺流程也略有不同。一般采用长螺旋钻孔灌注成桩和振动沉管灌注成桩工艺，本工程实例采用的是振动沉管灌注成桩，其工艺流程为：施工准备→桩尖的预制与埋设→桩机进场→桩机就位→沉管→混合料搅拌及投料→拔管→封顶→检测→清理桩间土及预留桩头→铺设褥垫层。

 

　　成桩的施工工艺对CFG桩复合地基的质量至关重要，选择确定合理的施工工艺必须深入了解现场地质情况。同时，CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点就是：充分考虑利用桩间土的承载力，所以施工中应减少扰动土而引起土的强度降低。CFG桩成桩工艺中，选用哪一类成桩机和什么型号，与土的性质具有密切关系，要视工程的具体情况而定。根据石林县某一号市政道路的场地勘察资料，该路基地层自上而下分为素填土、强风化砂质泥岩及中风化砂质泥岩，而素填土多为新近填土，场地原为丘陵山地沟谷，回填土主要为残积土和强风化的砂质泥岩碎块，未经固结压实，且场地地下水位低，须处理的路段素填土厚度有7～15m不等。因而，在施工准备阶段，结合工期要求和场地实际情况，本工程选用振动沉管打桩设备，采用2台DZ60振动沉拔桩锤，配走管式桩架，而合理的设备选型也是确保CFG桩复合地基对路基处理为有效的施工途径。3.2施工顺序

 

　　选择振动沉管CFG桩施工工艺，在施工中采用正确的打桩顺序也非常重要，需根据不同的土层采用不同的方案：

 

　　(1)在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压已打桩，使已打桩被挤扁形成椭圆状或不规则形状，严重的产生缩颈和断桩。此时，应采用隔桩跳打施工方案，施打新桩时与已打桩间隔时间不应少于七天。

 

　　(2)在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后，土体密度会有显著增加。而且，打的桩越多，土的密度越大。在补打新桩时，一是加大了沉管难度，二是非常容易造成已打桩断桩。此时，隔桩跳打方法不宜采用。(3)当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。

 

　　本工程近2000平米的路基处理实例中采用的是CFG桩满堂布设，选用上述顺序施工操作，经检测实施效果良好，未发现有断桩现象。

 

　　3.3施工质量控制

 

　　为了保证CFG桩成桩质量，施工中必须严格控制拔管速率，控制混合料投送量与拔管速度相匹配，不得停机待料。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在1.2～1.5米／分，且每拔管1.5～2.0m，留振20秒左右(根据不同土层地质情况掌握留振次数与时间或者不留振)。一般桩顶浮浆可控制在10cm左右。

 

　　而施工中也必须注意到，在振动沉管到位下料前，还须控制好混合料的坍落度。大量工程实践表明，塌落度的大小对CFG桩施工质量影响最为显著。混合料坍落度过大，会形成桩顶浮浆过多，形成砼的离析和泌水，桩体强度也会降低，而且会导致砼流动性降低，频繁堵管。根据施工经验和试验结果，坍落度控制在3～5cm时，和易性好，成桩质量容易控制。一般情况下，每根桩在加料时，要比设计桩长多加0.5m桩长的混合料为宜。当拔管至桩顶段时，每1.0～1.5m复插一次，以保证设计桩径。由于采用的是预制桩尖，还需用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5秒，以提高桩顶混合料密实度。在路基施工时再将该段保护桩长凿除掉，确保成桩与设计标高一致。同时褥垫层铺设应保证桩顶以下30-50mm，即桩体嵌入褥垫层30-50mm。对于CFG桩振动沉管成桩，还需注意以下几点：

 

　　⑴须严格按设计和规范的要求预制桩尖，待桩尖混凝土强度达到设计要求后方可使用；

 

　　⑵施工中应随时监测沉管垂直度，以控制沉管垂直度偏差在限差H1%范围内；

 

　　⑶应做好施工场地和已打桩桩顶标高观测，加强沉管贯入度控制及激振电流变化记录与沉管标高的校核比对，以便及时发现地下障碍等问题以采取措施处理；

 

　　⑷为保证桩位限差，需采用全站仪等测量设备跟踪进行桩轴线的控制；

 

　　⑸采用现场搅拌CFG桩混合料，须严格按设计工程配合比计量配料；

 

　　⑹褥垫层施工前，CFG桩施工完毕待桩体达到一定强度(一般为七天左右)，方可进行桩头处理，且桩间浮土必须清除干净；

 

　　⑺褥垫层施工厚度在30cm以上须分层碾压密实，以满足设计要求；

 

　　⑻必要的情况下，场地正式施工前应作试桩试验，以供设计和施工参考。

 

　　4结语

 

　　尽管在CFG桩施工中易出现缩颈、断桩现象及桩体强度不足和不均等等质量问题，如果我们严格按设计要求和施工规范施工，这些现象问题都能避免和有效控制。从完成对实例中的CFG桩的检测结果看，桩身完整，桩体强度符合设计要求，而对桩间土密实度检测也均满足路基压实度要求，因而振动沉管CFG桩确实对软弱路基处理有不错的效果，相对经济且快速高效。

 

　　参考文献

 

　　【1】冯沅.谈CFG桩复合地基技术【J】.山西交通科技，2007.

 

　　【2】肖世永，李婧.CFG桩施工方法及常见问题处理【J】.建筑知识，2013(04).