公路软土地基处理中CFG桩的应用研究

黄增川

（邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054001）

1 工程概况

某公路工程全长92km，第二标段的起讫桩号为K65+000—K79+941，该标段按照双向六车道设计，由沿线地质勘察报告显示，地基以粉质黏土和淤泥质黏土为主，植被较为发育。因地基的承载力不足，无法满足路基施工需要，所以需要采取有效的措施处理软土地基，提高承载力。经过技术经济性比选后，最终决定选用CFG桩，对该标段内的软土地基加以处理。下面重点对CFG桩在该公路软土地基处理中的应用展开分析。

2 公路软土地基处理中CFG桩的应用

2.1 施工测量

公路软土地基CFG桩处理中，施工测量是较为关键环节，与质量密切相关。为此，必须做好施工测量工作，具体要点如下。

2.1.1 明确测量内容

测量的主要任务如下：建立平面与高程控制网，准确测放出路基的轴线、点位、高程、开挖断面等并测绘出纵横断面，据此计算工程量，为工程验收提供资料。

（1）建立导线网的过程中，应明确技术要求，按照设计单位提交的控制网点，在现场布设精密导线控制网，确保网点通视条件良好，网点应避开容易发生沉降变形的区域。可在基坑以外，不受施工作业影响且比较稳固的区域内，布设平面控制点，数量不少于3个，主要作用是传递坐标与方位。

（2）导线网布设后，对控制网施测，按测量规范的固定要求操作，平均边长为350m，导线的总长度为3.0～5.0km，每边测距中误差为±6.0mm，测距相对中误差为1/60 000，点相对点位中误差为±8.0mm[1]。该标段内，精密导线平面控制网采用的平差方法为严密平差法，依据现行规范标准的规定要求，对控制网的精度加以评定，达到设计要求后，编制测量技术报告，以此来作为CFG桩软土处理的平面控制依据。

（3）按照设计单位提供的水准点，在现场布设精密水准网，以此作为测区的高程控制网。水准点之间的通视条件良好，布设位置避开沉降区域，严格按照测量规范的要求，对精密水准网实测，评定其精密度，与现行测量规范的规定要求相符时，可编制测量技术报告，以此作为本工程高程控制的主要依据。

（4）利用全站仪对基坑精密导线开展控制测量，实测护桩，全站仪选用带有双轴补偿功能的产品，以对向观测的方法，确定导线定向距离，定向边中误差控制在±6″以内[2]。

（5）利用精密水准仪并以钢尺作为辅助工具，将明挖段的地面高程点引测至基坑底部，通过光电测距仪核对，用两条线路传递的高程加以复核，实现基坑底部贯通。确定高程精密度达到设计要求后，便可在基坑底部布设水准点，数量不少于2个，以此作为基坑开挖面的控制依据，要定期对点位复测，确保位置准确。

2.1.2 测量精度保证措施

（1）测量作业过程中，严格执行三级测量制度及相关的操作规程，以此来确保测量结果的精确度和准确性。

（2）测量作业正式开始前，由技术人员以书面的形式开展质量交底，明确测量规范要求，配备精密度高的测量仪器设备，使用前要做好检定工作，确认合格后方可投入使用，定期校核，使仪器设备保持良好的工作状态。加大测量仪器的使用管理力度，安排专人负责保管和维护。

（3）施测人员要与施工人员密切配合，并积极配合测量监理的各项工作。关键工序测量时，可以请监理工程师旁站，以此来确保测量质量，

2.2 制定施工方案

CFG桩采用长螺旋钻孔、泵压灌注成桩的方法施工。为加快施工进度，按照桩的数量，共安排12台桩基同时作业。使用A、B料对工作垫层加以填筑，以此来确保桩基作业的安全性。CFG桩正式施工前，选取具有代表性的地段试桩，数量不少于2根，据此验证成桩工艺的可行性，确认工艺适宜后，对相关的工艺参数加以确定，包括混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度、施打顺序、邻桩施工的间隔时间等。当工艺试桩完毕后，经现场检验，与设计和质量要求相符，便可按照该工艺及调整后的参数大规模施工。CFG成桩后，在混合料初凝时，采用人工的方式，将桩顶位置处松散的部分清除干净，并在所有桩全部施工完毕后，将桩顶凿至设计标高。

2.3 施工技术要点

2.3.1 钻机就位

钻机入场前，需要先平整场地，达到钻孔施工要求后，钻机进场就位，调至水平状态后，对钻机加以固定，避免钻进过程中移位，影响成孔质量。待钻机就位后，由专人负责检查，将钻头的锥尖与桩位的中心点对准，钻机的操作人员利用机架上的铅锤，对钻机的垂直度加以调整，确保垂直度偏差不超过1%[3]。若是钻机偏斜，则会导致桩孔的垂直度超限，对成桩质量造成影响。所以控制垂直度是钻机就位环节中的重要工作。

2.3.2 制备混合料

（1）根据设计要求，本工程中CFG桩的桩身采用强度等级为C15的混凝土，水泥选用42.5#普硅水泥，保证水泥的质量和性能与CFG桩的设计要求相符，并且要满足现行规范标准的规定。进场后、使用前应做相应的检验，确认合格后，方可用于混合料拌制。

（2）粉煤灰归属于原煤的范畴，其粒度大小与级配，会对质量造成一定的影响。因球形颗粒会使粉煤灰的活性受到影响，此类颗粒的占比越大，需水量越小，活性也就越高。通常情况下，越细的粉煤灰中，球形颗粒越多，这样的粉煤灰可以最大限度发挥自身的活性，提高CFG桩的整体性能。所以在选用粉煤灰时，要以细料作为首选。

（3）砂和碎石作为CFG桩的骨料，除了要有良好的级配外，砂的含水率和含泥量不得超标，碎石应质地坚硬，以砂砾石或是卵石为首选。

（4）混合料的坍落度控制在160～200mm，在实验室内配制，确保与施工要求相符。搅拌站对混凝土生产时，要准确计量，以此来确保混合料的性能达标。上料时，先投入碎石，然后依次加入水泥、粉煤灰、泵送剂，最后加入砂，每一盘混合料的搅拌时间应不少于60s。

（5）拌制好的混合料使用罐车从最近的路线运往现场。混合料到场后，在使用前要检查坍落度，看是否在160～200mm。按照规定要求，制作混凝土试件，每个台班至少制作一组，并在标准养护条件对试块养护。拌和站必须依据实验室给出的配合比生产混合料，任何人员不得以随意更改，要保证现场计量的准确性，避免用料过多或是过少，影响混合料的质量。

2.3.3 钻进沉孔

（1）所有准备工作全部完成后，便可在确定的点位上钻设桩孔，钻进的过程中，要将钻头阀门关闭，向下移动钻杆，使钻头与地面接触，此时起送钻机，遵循先慢后快的原则，此举除了能够减少钻杆摇晃外，还能检查钻孔的偏差情况，发现问题及时纠正。钻进时，遇到钻杆摇晃或难以进尺的情况，要放慢钻速，避免桩孔偏斜，甚至造成钻杆损坏。

（2）钻至设计标高后，可在钻机塔身上做好标记，以此为依据，对钻孔深度加以控制，钻进达到标记后，应在充分考虑作业面标高差异的基础上，做适当增减，确保孔深与设计要求相符，为成桩质量提供保障。

2.3.4 压灌成桩

（1）当钻机钻至设计标高后，混凝土泵车便可对混合料进行输送，混合料充满钻杆中孔后，可向上提升钻杆并灌注混合料。操作时，边泵送混合料，边拔管，不得先提管后泵料。

（2）安排专人负责现场指挥，做好钻机操作人员与混合料泵送人员的协调，确保泵送混合料与钻杆提升默契配合，为成桩质量提供保障。通常情况下，可将钻机的提升速度控制在3.0m/min，遇到含水砂层段时，钻杆的提升速度可以适当放缓，避免流砂引起塌孔或断桩的情况[4]。

（3）提升钻杆的速度应与泵送混合料的速度保持协调，使钻杆内的混合料表面始终高于钻杆底部的出料口。当桩顶与作业面平齐后，单桩灌注完毕，此时可以用湿度适宜的黏土封顶，保护桩顶防止受损。黏土的厚度控制50cm左右为宜，这样基本可以满足防冻要求。

（4）CFG桩成桩后，要对质量现场检验，其中桩位纵横向的允许偏差为50mm，可使用经纬仪检测；桩体的垂直度允许偏差为1%，检测方法为吊线测钻杆的倾斜度；桩身直径应不小于设计值，可以用钢尺丈量的方法检测[5]。

2.3.5 钻机移位

单桩完成后，应及时将钻机移至下个桩位处施工。CFG桩钻孔的过程中，会产生大量的土体，致使相邻的桩位会被土体覆盖。同时，钻机就位后，为确保平稳，需要支撑，有时支撑脚会将标定的桩位压住，导致桩位移动。所以，移动钻机施工下一根CFG桩时，要依据灰桩，复核桩位，以此来确保桩位准确。

2.3.6后续处理

单桩施工完毕后，要做好相应的处理工作，具体包括桩间土清除、破桩头以及地基检测等。

（1）清除桩间土的过程中，可以采用人工配合小型机械设备作业的方法，清理桩间土体时，桩周围要有20cm的保护层。

（2）当桩间土清理完毕后，可以使用混凝土切割机，沿着设计桩顶，环向切割一条深度为50cm左右的缝，随后用楔子将桩头从缝隙处截掉。

（3）待CFG桩达到设计强度后，先将桩顶打磨平整，按照规范要求，检测地基的承载力和桩身的完整性，看质量是否达标。

2.4 质量通病防治

在CFG桩施工过程中，受一些因素的影响，常出现各种质量通病，较具代表性的有堵管、窜孔等。

2.4.1 堵管的防治

在CFG桩施工过程中，堵管是最为常见的问题，一旦管路发生堵塞，不但会对施工效率造成影响，而且还会导致施工人员的劳动强度增大，材料也会浪费。若是故障不能在短时间内顺利排除，则可能引起搅拌好的混合料失水或硬结，再次堵管的概率随之增大，对CFG桩正常施工造成不利影响。

（1）在引起堵管的各种原因中，混合料的配合比不当是主要原因，当制备混合料的过程中，粉煤灰的掺入量不足时，会使和易性受到影响，由此便可能造成管路堵塞。针对这一情况，可从混合料的配合比方面着手，确保粉煤灰的用量达标，以60～80kg/m³左右为宜[6]。

（2）CFG桩的桩身为圆柱体，施工时，混合料借助水泥砂浆层的润滑，与管壁分离后，经管路进入桩孔。当混合料拌制过程中坍落度过大时，在泵送压力的作用下，混合料会出现泌水现象，进而引起离析。由于摩擦力较大，从而会造成堵管。混合料的坍落度若是过小，则会导致流动变差，也容易引起堵管。所以在制备混合料的过程中，要对坍落度严格控制，以160～200mm为宜，如有必要可以加入泵送剂，以此来避免堵管问题的发生。

（3）CFG施工中，设备缺陷容易造成堵管，如钻头密封不严，承压水会带着细砂从缝隙进入芯管内部，进而引起砂塞，随着混合料的泵入，砂塞便会将钻头的阀门堵住[7]。所以施工后要对输送管全面冲洗，避免混合料结块造成堵管。弯头的曲率半径过大或过小，也会引起堵管现象。故此要合理选择弯头的曲率半径，降低堵管的概率。当管路的接头部位绑扎不牢靠或垫圈损坏时，水泥砂浆便会大量流失，导致堵管。对此，在施工要随时观察设备的使用情况，发现问题及时处理。

2.4.2 窜孔的防治

CFG作为工程桩，其主要作用是加固软弱土体，提高承载力，满足路基施工需要。若是软土中存在粉细砂或是饱和粉土，则钻杆钻进时，叶片会扰动土体，当土体出现液化现象后，便会引起窜孔。为避免这一问题的发生，在CFG桩施工中，可以采取如下防治措施：

（1）针对可能会发生窜孔的软土地基，在CFG桩施工时，可以采取加大桩间距的方法，这样能够减少对已打桩的扰动，从而降低窜孔的发生概率。

（2）根据土层的实际情况，合理选取钻具并适当提升钻机的钻进速度。同时减少窜孔区域内的打桩数量，如有必要则可采用隔排跳打的方法施工。需要注意的是，施工中要将孔内排出的弃土及时清理干净，以免对钻孔施工进度造成影响。

（3）窜孔问题发生后，要采取有效的处理措施，具体如下：提升灌注混合料时出现窜孔，应立即停止提钻，对混合料连续泵送，直至窜孔桩的液面上升到原来的位置[8]。

3 结语

公路软土地基处理中应用CFG桩时，应了解并掌握相关的施工技术要点，并针对容易出现的质量缺陷，采取有效的防治措施，使CFG桩的整体质量得到保障，最大限度发挥其作用，达到软土地基加固处理的效果。