CFG桩软基处理在高速公路施工中的应用

王天达

（唐山市交通运输局公路管理站，河北 唐山 063300）

0 引言

众多工程实例说明，高速公路工程的工程质量和运行品质在很大程度上取决于工程前期的软土路基处理，由于软土含水量大、渗透性差，在路基上部荷载作用下极易造成道路沉降变形，从而影响道路使用功能。因此，采取不同的公路软土路基加固技术，对保障道路交通的通达性与可持续发展尤为重要。

1 工程概况

某沿海高速公路路线全长15.886km，软土路基实际处理长度500m。处理段填土高度3～5m不等。桩直径0.4m，桩间距1.6m，桩长15m。项目中软土路段土类含水量为35%～60%，粉质黏土以粉粒和黏粒为主，含少量细砂。淤泥质土体呈软塑状态，呈灰黑色，排水不畅，一经扰动将会导致土层产生剧烈损伤，并表现出明显的流动状态。主要土层的物理力学指标如表1所示。

表1 主要土层的物理力学性质指标

由表1可知，该段软土天然含水量高，孔隙比大，抗剪能力低，压缩性高。

2 施工方案比选

软土路基加固方法种类较多，每一种方法都有不同的加固机理、适用范围和优缺点。根据场地使用要求、环境、工程地质条件，以及工程工期等多方面考虑，施工方提出了两种方案，一是采用CFG桩地基处理法，二是采用碎石桩对路段软土路基进行处理。根据提出的两种方案，从材料、承载力及适用范围几个方面对两种方案进行了对比，见表2。

表2 CFG桩和碎石桩对比表

由表2可知，水泥粉煤灰碎石桩和碎石桩相比有很大的优点：不仅地基的承载力大，适用范围广，而且桩体具有排水作用。所以本次施工选用CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）进行软基处理。

3 软土路基处理工艺

3.1 材料设备选择

CFG桩体原材料主要包括水泥、砂、石子、粉煤灰。水泥采用325#普通硅酸盐水泥，碎石和中等粒径石屑作粗骨料，采用Ⅲ级或以上粉煤灰作细骨料，起到低标号作用。施工前按设计要求由实验室进行配合比设计，配合比为水泥︰砂︰石子︰粉煤灰︰水=253︰455︰177︰11352︰188。根据施工进度安排，要求每日完成75根长度5m的沉管作业。采用DZ80、DZ90两种型号共15台振动沉管机完成管径小于80cm的CFG桩体施工作业。其他设备包括取土器、搅拌机、混凝土输送泵等。

3.2 CFG桩施工工艺流程及操作要点

3.2.1 各项施工准备

施工前需预设临时排水沟，用以降低地表水。在软土处理区填筑50cm厚石渣，整平并进行碾压，为配套设施进厂和物料堆放提供场地，接通施工用水、用电。其次要做好材料检验，混凝土搅拌机和打桩机的安装调试工作，完成现场成孔试验，还要进行成桩工艺性试验，以复核地质资料以及机械设备性能、施工工艺、施打顺序是否适宜，确定混合料的配合比、坍落度、搅拌时间等各项工艺参数，根据试验中发现的问题，及时修订施工工艺。

3.2.2 施工顺序

施工顺序一般优先采用间隔跳打法。桩位的施工流水顺序依次向后退打，目的是保护先施工的桩不被挤压或造成倾斜。为保证工程质量，防止对已打桩造成损坏，施工新桩时与已打桩间隔时间要大于7d。

3.2.3 施工工艺

（1）桩位放样。按照图纸设计要求进行现场测量放样。首先要测量原始地面标高，放出各边桩的位置，划出网格线。为方便复测桩位，保护好主轴线控制点很关键。同时，为规范管理，应对各桩进行统一编号。

（2）混合料的搅拌。为获得混合均匀、强度和工作性都能满足要求的混凝土，要求搅拌时间均大于2min，严格控制坍落度。

（3）钻机就位。桩位点经检验合格，钻机就位稳定后开始钻孔。通过拉动卷扬机在走管上移动桩机，使其达到指定位置。调整沉管位置保证桩体垂直度偏差在1%范围内，平面位移差不大于15cm。当钻具钻至设计深度后，要进行空转清土。以保证孔底虚土没有残留，全部钻出。

（4）沉管造孔。沉管过程中注意桩机的稳定，严禁倾斜和错位。沉管过程中要做好记录，严格控制最后30s电机的电流电压值，沉管下沉速度由电流监测表控制，工作电流要小于额定定值。

（5）灌注拔管。要严格按照混合料配合比进行灌注，在灌注过程中应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量要与拔管速度相适应，遇到饱和砂土或饱和粉土层不得停泵，拔管速度均衡，应控制在1.5m/min，如遇淤泥土或淤泥质土，拔管速度可适当放缓。

（6）机具移位。当上一根桩完成后，重复以上步骤进行下一根桩的施工。移机灌注时杜绝边走边拔，要保持稳定，为保证正确的桩位，在下一根桩施工前要对已经施工完的桩位进行复核。

4 工程实施效果

4.1 地基加固前后物理力学指标

地基加固前后物理力学指标对比见表3。

表3 地基加固前后物理力学指标对比

通过加固前后对软土路基处理力学指标的对比可以看出，加固后淤泥粉质黏土和淤泥质粉土天然含水率、孔隙比、压缩系数及压缩模量明显变小，干密度有所提高，充分说明采用CFG碎石桩可有效提高地基的承载力，改善软土的力学性能。

4.2 沉降观测

竣工后，为验证软土路基的施工质量以及桩基设计的合理性，需要对路基沉降进行相应观测，如表4所示。由表4可知，该工程中软土路基的处理效果良好。结合后期的观测数据可以得知，该工程的施工与计算的沉降量一致，满足路基工后沉降的要求。当前已经投入使用，整体状况良好，各指标均符合要求，达到了预期的目的。

表4 沉降观测结果

5 结语

水泥粉煤灰搅拌桩作为地基处理施工工艺，在软土地基施工中发挥着非常重要的作用，不仅可以有效降低施工成本，而且具有操作简单、使用范围广、施工噪声低、成桩速度快等优势，值得在公路软土路基处理中推广应用。