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公路工程路基施工中CFG桩的使用研究

2015-09-01李宏伟

科技视界 2015年25期
关键词:CFG桩

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]

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