市政道路软基综合处治方法及CFG桩施工技术应用

汪浩然

（肥西县建设工程监测中心有限责任公司，安徽 合肥 231200）

1 市政道路软基综合处治方法

1.1 工程概况

该工程位于晋江市陈埭镇，沿线主要为养殖场地、渔塘、农田和沟渠等，地形较为平坦，地面稍有起伏，地貌类型为海湾堆积地貌，属滨海潮间-潮上带，线路所经地面标高为1.12m～17.6m，地形相对低洼。沿线分布农田、树林、渔塘、道路和沟渠等，地形地物较复杂。穿越的地貌单元为海岸冲淤积阶地，地形起伏不平，高程变化在1.12m～13.95m。通过地质勘探发现，土层中主要包括淤泥、粉质黏土和中砂等物质，淤泥含大量腐蚀物质，富含有机质，有异味，易污手，干强度中等，韧性中等，局部为池塘淤积土。该层天然含水量高、孔隙比大以及强度低，属于高压缩性土，层厚2.10m～20.20m[1]。

粉质黏土主要呈现浅黄色或者浅灰色，可塑性较强，强度和韧性处于中等水平，力学强度不高，厚度变化范围为1.6m～9.5m。该施工属于软土，淤泥的厚度较大，需要采用软土地基的方式进行处理。结合工程实际情况，将软基处理划分为4 个工区。施工材料需求计划见表1。

表1 施工材料需求计划

1.2 水泥搅拌桩处治法

在市政道路施工过程中，由于软土地基具有含水率高、地基沉降量大等特点，极易出现沉降异常的情况，导致重大的安全事故。因此，无法直接采用常规施工技术，须选用水泥搅拌桩处治方法，按照施工技术流程图（如图1 所示），提高软土地基的处治效果。深入分析该工程的具体情况，选用浮筒式水泥搅拌桩施工技术。在具体作业过程中，应根据各区域地质的差异，设置不同长度的试验段，不断提高不同路段路基的承载能力[2]。施工前期准备阶段，技术人员应采集道路的信息，收集软土地基试样，进行室内配比试验，确定最佳的水灰比、水泥掺量和施工参数等，符合水泥搅拌桩和垫层控制参数的要求，见表2。

图1 水泥搅拌桩施工技术流程

表2 浮筒式水泥搅拌桩及垫层的控制参数

核心施工流程如下：1）设备定位。施工人员根据施工图纸定位方向，利用RTK、GPS 等现代化技术，在作业现场准确标注桩位，要求桩位的平面误差与高层误差＜20cm，合理布置设备机械设备[3]。为增强软土地基的处治效果，须重点检查搅拌头翼片数量、搅拌速度、垂直度和搅拌轴尺寸，保证任意位置的搅拌次数都能超过20 次。2）下钻喷浆搅拌。调试机位空间位置和垂直度后，操作人员可启动升降马达和搅拌马达，搅拌头向下运转，为符合软土地基的性质，喷浆压力应在0.5MPa～1.0MPa。3）控制搅拌速度。当搅拌至设计深度且定喷作业结束后，须进行提升搅拌作业，重点控制提升速度，使土体与浆液充分融合，但要避免喷浆情况。4）下钻喷浆搅拌。搅拌头运转方向应沿导向架方向，一边喷浆一边搅拌，重点控制喷浆流量和下钻速度。5）提升复搅。在提高搅拌杆的同时需要复搅，但要防止发生喷浆现象。在具体作业过程中，处于搅拌桩实钻上部的1/3 位置，即可复搅，当浆液位于出浆口高度时，喷浆搅拌30s。6）移位。按照施工流程的要求，移动到下一个桩位，重复以上施工流程。

为达到市政道路软土地基预期处治效果，凸显浮筒式水泥搅拌桩的优势和应用价值，须进行成桩试验，检查水泥搅拌桩的成桩质量。采用喷浆法对水泥进行搅拌桩成桩试验，根据施工的实际情况，桩径为500mm，根据各施工段的实际情况调整桩长，桩间的距离为1.2m，根据等边三角形在路基坡脚线1m 外布桩，完成以上工作后可以正式施工[2]。技术数据要求水灰比为0.45～0.55，水泥固化剂掺入量＞55kg/m，明确施工允许偏差，见表3。成桩7d 内对桩的质量进行检测，桩体无侧限抗压强度超过0.55MPa 为合格，在28d 后进行无侧限抗压强度测验，最终强度要大于0.982MPa。成桩试验工作能够确定该水泥配比是否能在施工现场使用，并对水灰比进行调整，根据地质实际情况选择相应的施工技术[4]。

2 CFG 桩施工技术应用

2.1 施工技术准备工作

该施工采用CFG 桩施工技术，桩直径为0.5m，桩间距离为1.3m，桩长度为6m，采用正三角布置方式。在正式试桩前，施工人员对施工图纸和施工现场进行审查，编制CFG 桩施工技术试验方案，审批后再进行技术校验。根据施工设计要求，CFG 桩体强度需要在C12 以上，试桩使用C15 商混[6]。CFG桩结构如图2 所示。

图2 CFG 桩结构图

2.2 CFG 桩材料要求和地基承载力设计要求

2.2.1 材料要求

混凝土的外加剂、掺合料都应满足相关规定和标准，经过实验室检测合格后，可运用于工程施工，并根据配合比配制各种混合料[5]。当用长螺旋钻打孔时，钻至设计深度后须确定钻杆提拔的时间，拔管的速度与混合料泵送的时间要匹配。

2.2.2 地基承载力设计要求

桩径应在350mm～600mm，根据设计要求检验混凝土强度，桩间距应为桩径的3～5 倍。褥垫层选择碎石、粗砂和中砂等，砂石粒径不应超过30mm，厚度约为150mm～300mm，不能选择卵石。在具体作业过程中，应参考地质条件、变形要求和结构类型等，适当调整作业要求和技术参数。

2.3 核心作业技术

2.3.1 长螺旋钻机施工技术

在施工准备阶段，作业人员应按照设计图纸和规范要求，检测并配比混合料，将坍落度控制在160mm～200mm，选择3根桩作为试验桩，了解各位置的作业参数，例如提钻速度、钻进速度，设计最佳的配合比。施工要点如下：1）场地平整和定位放线。作业平台高程应超过桩顶高程0.5m，宽度超过钻机宽的1/2，用工具和设备平整施工平台，测量放样，施工流程如图3 所示。钻机就位、对中，将桩位放置于指定位置后，移动CFG，校正塔身导杆，使桩位中心与钻杆垂直。作业前须准确标注进尺深度，符合成孔设计深度要求。2）钻进成孔。了解桩位序号、孔深及标高等，将钻头阀门关闭，启动马达钻进，按照先慢后快的方法，逐渐加快钻进速度。在钻孔期间，钻机平台须处于平衡状态，当遇到特殊情况，应将钻杆移动至表层，仔细冲洗钻头活门。3）泵料、提钻和成桩。当CFG 桩成孔满足设计标高要求后，停止钻进作业，启动混凝土输送泵。当压灌作业时，泵斗内须预留混凝土容量，超过出料斗底面400mm，避免大量空气进入。利用输送泵传递混合料时，禁止先提管后输送泵料，提管速度2m/min～3m/min，要求与混合料的速度相配合，同时灌注高度应比设计高度高约0.5m。

图3 GFC 桩长螺旋钻机施工流程图

要遵守相关注意事项和技术要求。当钻机达到施工现场后，对钻机塔身导杆进行检查，保证钻杆能与桩位中心位置垂直，将偏差控制在100mm 内，CFG 桩的垂直度偏差控制在1%内，每次都要检查垂直度后再施工。在钻进过程中，长螺旋钻机保持匀速进入，当钻进0m～4m 时，钻机的电流为120A，当钻进4m～7m 时电流为130A，当钻进7m～8m 时电流为160A，保证能满足桩长设计要求。在灌注混合料前，需要制作混合料试块以及坍落度试验，按照28d 养护，测试抗压强度。将钻杆向上提升30cm，打开钻头滑瓣，进行混凝土灌注，使混合料泵送数量与提钻速度相互匹配。在钻杆芯中填满混合料后，灌注同时上提钻头，进行连续灌注。使用钻头中的混合料，将钻孔中的杂质推到地面，保证混合料质量。完成一根桩基施工后，移动钻机，施工人员对下一个桩位进行复核工作。7d 后，当桩体强度满足作业要求时，即可进行基槽开挖作业，若桩顶与地面间的距离不超过1.5m，则选择人工开挖方式，若二者间距离超过1.5m，则选择机械+人工混合开挖方式，防止施工阶段损坏桩头。

2.3.2 振动沉管施工技术

在桩基达到相应位置后开始沉管施工，直到固定标高后，停止沉管，并向管中投放混合料，到混合料与管口齐平为止。利用电动机留振5s～10s 后拔管，沉管离开地面后封顶，对下一个孔位进行施工。开始钻孔后，匀速钻进，将钻机电流调整为70A，钻井深度达到6m 后，判断是否成孔，确定成孔后停止钻进[7]。

当沉管到标高位置后，及时投料，如果混合料的数量不足，就在拔管过程中补充，保证投料质量。电动机在启动马达后，要原地留振，时间为5s～10s，同时拔出沉管，速度控制在1.2m/min～1.5m/min。在淤泥中，要降低拔管的速度，并且禁止在拔出过程中反插。桩管离开地面后，施工人员检查桩管的质量，确定符合施工设计要求后，用湿黏土等材料封顶，填写施工记录。CFG 桩施工结束后，等待7d～28d，对桩身以及复合地基承载力进行检测，判断是否达到相应标准。在实际施工中，须严格控制拔管速度，与试桩参数吻合，并且导口位置在混凝土面下方1m 处。同时，将拔管速度控制在112m/min～115m/min，在成桩阶段，拔管不应留振，防止混合料离析，影响桩身强度[8]。

2.3.3 桩基静载检测技术

在单桩水平静载施压过程中，用千斤顶加载水平推力，将加载力控制在最大试验加载量的1.2 倍以上，相邻桩提供方向推力，还可以通过设置专项反力结构的方式提供反向推力。需要根据工程桩自身的受力特性进行加载，可以采用维持荷载法对桩身横截面弯曲应变进行测量。如果在检测中，桩身出现断裂或者水平位移为30mm～40mm，就需要停止加载，保持测读和水平位移测量同步。为更好地测试静载条件下桩基的承载力和变形情况，应仔细计算桩基静载试验配重，确保试验结果的准确性。选择配重时，须考虑桩基的材料、长度和直径等因素，核心计算如公式（1）所示。

式中：H为桩基沉降量；L为桩基长度；Q为试验荷载；W为配重。

以单桩竖向压缩静载试验Q-S曲线为基础，应用桩基静载检测技术，分析原始沉降数据，判断曲线的发展趋势。在对桩身施加荷载过程中，桩身沉降没有到相对稳定标准的情况下，荷载没变化。如果达到稳定标准，就需要继续增加荷载，直到满足终止试验的条件为止。可以根据检测对象、目的以及范围对单桩的承载力进行检测，在桩基静载检测中，检测的重点是桩身的荷载量和沉降。可以使用钻芯法对局部的混凝土强度进行检测，通过检测一个孔的直径、深度以及垂直度，确定桩身的完整性，保证施工质量，说明桩基检测对CFG 桩施工具有重要作用。

2.3.4 低应变桩基检测技术

该检测技术的主要用途是测量混凝土桩身完整性，可以确定桩基的破损程度，如果桩基的截面和变化幅度较大，就可以采用其他方法辅助检测。其中桩长为从桩顶点到桩底部位置的长度，桩身截面为施工横截面。在采集和筛选信号阶段，根据桩基直径，布置2～4 个传感器作为检测点，并且传感器设置要相互对称。将实心桩的中心作为激振点，在距离桩中心2/3 半径位置确定监测点。在空心桩基中，激振点和检测点都需要设置在桩壁1/2 厚度中，二者与桩中心连线的夹角为90°。

3 结语

综上所述，地基施工是市政道路施工中的重要组成部分，该文对软基综合处治方法及CFG 桩施工技术进行分析，确定在施工处理中需要注意的问题和使用的关键技术，通过该方式提高施工技术的实际应用水平，降低市政道路中出现施工问题的概率。采用软基综合处治方法及CFG 桩施工技术，能提高市政道路路基建设的稳定性和承载力。希望通过研究软基综合处治方法及CFG 桩施工技术，为同类型施工提供参考，促进市政道路施工的共同发展。