CFG桩在市政道路软土路基处理中的应用

林杭超

（厦门中平公路勘察设计院有限公司，福建 莆田 351100）

0 引言

路基的稳定性对市政道路的安全稳定有着至关重要的影响。我国基本建设的土地在不断地减少，尤其是沿海城市，需要建设的土地多存在软土地基（以下简称软基），软基处理的项目大量增加。随着地基处理经验的不断丰富，设计水平不断提高，施工设备的不断更新，施工工艺的不断改进，软基处理技术发展迅猛。市政道路施工在遇到软基时，应采取快速补强技术。

水泥粉煤灰碎石桩（以下简称为“CFG桩”）是一种在软基上进行快速处理的方法。CFG桩是以水泥、粉煤灰、碎石为主要原料的低强度水泥混凝土。本文对CFG桩在软基处理中的应用进行探讨，希望能为行业提供一定的参考作用。

1 工程概况

1.1 工程概况

莆田市东吴商务区商务大道道路一期工程位于湄洲湾北岸经济开发区，道路长度全长为1080.00m，起点桩号K0+000位于商务大楼北侧（远期接二期商务大道），终点桩号K1+080位于荔港大道，道路为城市次干道，呈东西走向，道路红线宽度为24m，车道为双向四车道，设计速度为30km∕h，路面采用沥青混凝土路面。工程所在地地势较为平坦，地面标高最大值2.73m，最小值0.82m，地表相对高差1.91m。地貌上属于滨海相冲淤积地貌单元。该道路沿线用地现状路经耕地、鱼塘等。路基经设计标高整平后，场地内地层结构自上而下依次为：①-1素填土、①-2填砂、②淤泥、③粉质黏土、④残积砂质黏性土、⑤全风化花岗岩和⑥强风化花岗岩。其中淤泥饱和、流塑，含有机质，具腐臭味，摇震反应弱，干强度中等，韧性中等，切面有光泽，局部相变为淤泥质土，在该层局部含沙量较高。该层全场均有分布，平均深度6.29m。

1.2 软基处理方案

地基处理方法为CFG桩复合地基，直径50cm，桩顶铺设褥垫层，褥垫层为厚度50cm级配良好的碎石垫层，垫层内铺设双向土工格栅。CFG桩呈正三角形布置，处理平均深度约为7.0m，穿透软淤泥层，复合地基承载力特征值不小于150kPa。

2 CFG桩概述

CFG桩是以水泥、粉煤灰、碎石、砂等为主要原材料的复合型地基，以高粘结强度桩为基础，从而达到增强桩基础、稳定承载力的目的。目前，CFG桩可以将软土打穿，进入持力层和沙砾层，桩径可达400-500mm。CFG桩主要在软基中起加固作用，是在碎石桩的基础上发展起来的一种加固桩，主要是将粉煤灰、石屑、水泥等材料加入碎石中，以提高基础碎石桩的加固效果。

CFG桩的承载力是由CFG桩、褥垫层和桩间土壤的共同作用决定的，它是由CFG桩本身的强度和桩与桩之间的摩擦而产生的。通过控制CFG桩和桩间的刚度，可以有效地将CFG桩与桩间的承载力进行有效地传递，保证了复合地基的稳定性，避免了CFG桩在施工过程中的不均匀沉降。CFG桩技术作为城市道路地基处理的一种快捷高效的方法，在城市道路中得到了广泛地应用。然而，CFG桩在施工过程中还存在很多问题，如不正确地施工，会对地基处理的质量造成很大的影响，造成路面在使用过程中出现不均匀沉降、塌陷等问题。

3 CFG桩的特点

（1）承载能力强。CFG桩能够充分地发挥桩的侧阻力，也能发挥桩的端阻力，采用承载力和压缩模量相对较高的土层作为桩端持力层。

（2）桩体具有排水性。透水性土层施工时，刚施工完的桩体是孔隙水向上排出的排水通道，该排水通道直至桩体硬化为止。该排水不但不影响桩体本身的强度，而且消散掉孔隙水压力，避免了地面隆起，对工程质量的保证有着重要意义。

（3）沉降变形小。采用CFG桩进行地基处理，桩底位于持力层上，可以形成承载力较高，变形模量较高的复合地基，有效地控制工后沉降。

4 CFG桩施工要点

4.1 施工过程

桩机就位→找平→钻孔到设计高度→泵入混合料→拔管→灌注混合料到桩顶部的设计高度→移动、各插6根竖直钢筋→在桩顶部混凝土达到一定的龄期后，清除桩间土，并凿掉桩头→基础验槽合格后，浇筑桩帽→铺设垫层。

4.2 施工准备

CFG桩在成桩之前应进行预应力分析。首先要对地面进行彻底地清理，把地上的杂草和杂物清理干净。施工单位要熟练掌握设计图纸，确定成桩后的放线、标志，并按照要求设置沉降观测网点，方便后续的监测。后续可进行首次地基沉降综合观测，并对有关资料进行记录。在钻孔、打桩之前，还要充分落实相关人员、机械和材料，进行机械、材料的检查和测试，以保证材料满足CFG桩的质量，确定原材料的配合比、搅拌速度和时间。

4.3 钻孔

利用长螺旋式钻机和管道抽吸法进行钻机就位。在钻入之前，应重新确认所打的孔与设计图相符，以保证在设计的锚点上进行钻孔作业。为了防止因钻孔干扰而引起的非均质性崩塌，CFG桩在工程中应采取从中心到周边延伸的方法。当长螺旋钻进到特定位置时，要利用仪器四周的竖直杆进行定位。一般情况下，桩身误差不能大于5cm，钻孔竖向误差不能大于1%。在钻头达到设计高度后，立即停止钻井，并将CFG混合液抽入。

4.3 CFG桩混合料的配比

CFG混合料的配比直接影响CFG桩的成形质量和承载能力。搅拌时必须严格遵守实验室规定的配比，不能随意更改配料比例。在浇筑之前，对CFG桩的各项性能指标进行重新检验，以确保CFG桩的成形质量。在调配搅拌材料时，按碎石、水泥、粉煤灰、砂石等材料的混合顺序进行。混合料要充分混合，以防止大量的物料粘在搅拌器的内壁上或从搅拌器内喷出。坍落度控制在16～20cm，搅拌器的注水量要视其坍落程度而适时调节。混合料的用量要按桩数及输送距离来决定。混合后的混合物必须马上运送到钻探现场，在运输期间不要中断搅拌。

4.4 灌注混合料

CFG混合料到达工地后，必须最迟在2h内进行灌注。在正式注浆之前，必须对所用的材料进行检查。在CFG桩长螺旋钻孔或管中抽吸混合料时，其混凝土的坍落度通常为16～20 cm。在灌注桩施工中，混凝土搅拌泵送量、泵送速度、拔管速度等因素对CFG桩的成桩质量起着决定性的作用。灌注桩要按照设计和施工组织方案规定的参数进行，同时要注意桩身的均匀度和成形质量。浇筑至CFG桩顶部时，应连续浇筑50cm桩头，为后期沉降预留长度。钻杆拔出地面后，及时观察CFG桩的成桩质量，在把钻头移向下一个点之前，在桩顶上覆盖湿润的泥土。在施工期间，必须由专业人员进行现场指导，以保证工程的安全和质量。CFG桩在施工中必然会对周边的土壤产生干扰，从而引起周边桩基的位移。在进行CFG桩的下一步施工之前，还要对其进行检验，以确定其桩心位置是否符合设计要求。

5 质量控制措施

5.1 严格控制拔管的高度和速度

在实际工程中，在早期阶段，由于没有足够的资料可以作为基础资料，因此应特别关注拔管的速度和高度。一般情况下，拔管高度应该在0.5～1m左右，拔出后要停顿10s，然后用锤子敲打，防止混合液沾到喷嘴，也可以使用倒置0.3～0.5m的方式。由于搅拌材料是分阶段添加的，为了确保桩身的完整性，在管中混合料必须高于拔管1.5m，拔管速率小于1.5m∕min。在桩周土质量差的情况下，为了防止发生缩桩，必须进一步放慢拔管速率。

5.2 依次进行跳跃施工

CFG桩在钻孔时要按跳桩法进行，以防止钻孔对周围土壤造成不良影响。为了方便检测桩的沉陷，在桩顶上设置标尺。同时，要密切注意钻孔、注浆施工对上一根桩的压力。在整个打桩及注浆期间，必须保证桩身与桩心的竖向对齐。在施工期间，如果出现孤石，要立即与有关部门协商解决办法，可以在一定范围内进行位移，但必须满足规定。

5.3 桩裂缝控制

在桩顶破裂过程中，因施工人员缺乏施工经验，导致桩身上产生了较大的锤击力。同时，由于受到机械的撞击，造成桩间土壤的损坏,还会引起桩体开裂。通常在桩顶1m处会产生裂缝，地表水和地下水可以从这些裂缝进入桩体，引起更大的破坏。为了防止此类事故发生，应采用人工挖桩，同时在钻孔时要注意控制桩的强度。

5.4 桩质量测试

CFG桩基完工后，必须对其进行质量检测，以保证其性能达到设计指标。每次试验不得少于5次，试验内容主要有桩强度、垂直度、复合地基承载能力等。垂直度误差小于设计值1%，桩位误差小于5 cm。在承载能力测试中，首先要对单桩与复合地基进行承载能力测试，然后再进行沉降计算。通常，在桩身强度达到要求后，在一个月内进行复合地基的检测。对每一桩施工后进行监测，一旦出现问题，应立即向有关单位报告处理。

（1）成桩28d后由专门的检测单位进行质量检测；

（2）低应变检测频率检查不低于总桩数10%；

（3）单桩载荷试验不低于总桩数的1%，且每个施工作业点不少于3处；

（4）复合地基载荷试验不低于总桩数的1%，且每个施工作业点不少于3处。

通过测试，CFG桩单桩和复合地基的承载力符合设计指标，说明CFG桩成桩效果良好。

5.5 沉降位移监控

沿着道路纵向，观测断面每间隔50m设置一个，路段共设置22个断面，在路肩两侧及路基中心设置观测点，全路段设置44个沉降盘、44个位移桩及44根基桩，监测断面位置可根据现场设计施工情况以及埋设前的原位测试资料等做适当调整。

6 结束语

CFG桩作为城市道路地基处理的一种快捷高效的方法，在城市道路上得到了广泛的应用。该项目的实践证明，CFG桩在施工过程中的质量控制十分重要，除了重视其施工要点外，还要严格控制拔管的高度和速度，讲究跳跃施工的次序和裂缝的控制，并严格进行质量测试和沉降位移的监控，才能确保施工质量。