沈阳市市政工程设计研究院珠海分院辽宁沈阳519015
摘要：水泥粉煤灰碎石桩（CFG）是公路桥梁工程中常见的桩基形式，具有适用范围广、造价低、承载力高等特点，对于提升桩基施工的稳定性具有重要的作用。结合区域面积、软土特征及周边环境情况，项目采用CFG桩处理。文中对CFG桩处理高速公路软土地基施工技术进行了分析。
关键词：CFG桩；软土地基；施工技术
1工程概况
某高速第4合同段东屯互通区K50+477～K50+600段(包括A匝道、D匝道部分区域)属软土地基，上履软塑状淤泥质粘土，厚6.0～8.0m，下伏基岩为泥质粉砂岩，路基填方高度9.0～17.0m，涉及路段全长约516m(含匝道)，治理面积约3.2万m2，CFG桩基治理数量约1.8万根，桩长9～15m，桩径50cm，间距150cm，总长度约18.8万m，体积约13.8万m3。
表1CFG桩处理软土地基主要工程概况表
2CFG桩加固机理
CFG桩可以促使打桩力的作用方向和土层重合，桩间土在桩管振动和侧向挤压的共同作用下，变得更加紧密，从而提升承载力。CFG桩具有很高的黏结强度，在上部荷载的作用下，为充分满足下桩身压缩性小于周围土体的特性，在该工程施工建设中，采用了C15~C25混凝土。从CFG桩的结构特性而言，其属于刚性桩，可促使桩和桩土形成一个有机整体，从而进一步提升地基的承载力。
3CFG桩施工难点
3.1管道堵塞
在进行CFG桩施工过程中，发生堵管现象是整个施工中经常会遇到的一个重要问题，而通过对造成管道堵塞的原因进行分析，其主要是因为在混合料灌注时，灌注设备的输送能力不足，或者是因为混合料配置不科学，导致其中存在较大颗粒的混合料，造成的管道堵塞问题，不仅严重的影响了CFG桩的成桩质量，并且还会降低工程施工进度。如果出现管道堵塞问题，首先施工人员检查输送管道的回路，将一些拐点位置存在的残渣进行清理，防止较大硬块混合料的产生；其次施工过程中，对混合料的配置要严格的控制，防止较大的混合料进入输送管道；最后加强施工人员的专业操作技术培训，从而提高操作技术水平。
3.2桩体偏差
CFG桩施工过程中，桩体出现偏差主要有两种形式，一种是平移偏差，另一种是垂直偏差，而造成出现桩体偏差的原因可能是桩机对位错误、地层地质问题等。解决桩体偏差的办法可以通过以下两种方式进行，当出现桩机位置变化时，必须要对桩体周围的土层进行平整，然后再对桩机位置进行复位施工。
3.3桩体断层
对CFG桩桩体断层问题发生的原因进行分析，其主要是因为施工过程中输送混合料的速度太慢，使其跟不上钻杆提升的速度，造成灌注时某个点出现了空提。或者是提钻过程中，因为没有很好地控制钻杆提升速度，导致灌注存在空层。当CFG桩在检测过程中发现有断层时，其位置与桩身上部较近，那么可以通过接桩进行有效的处理，首先凿除桩体上部结构与断层位置，然后从断层位置进行补接。而如果发生断层的位置深度较深，则需要在断桩边进行补桩，而再次施工时，必须要严格的控制混合料输送速度和提钻速度，保证不会再次出现断层问题。
4CFG桩处理高速公路软土地基施工技术
4.1施工准备
根据工程规模、进度计划、施工条件及周边环境，应统筹协调好相关人员、机械设备、材料物资就位，做好施工技术交底和安全教育培训，落实岗位职责，熟悉施工工艺技术、质量控制要点、安全操作流程及其他注意事项。
4.1.1主要人员配置
最低配置要求现场生产负责人、技术员、安全员、质检员、试验员各1名，钻机机械操作手2名，辅助工人16名。
4.1.2主要机械设备
配置长螺旋钻机(JZB45)2台，发电机组1台，挖掘机2台，装载机1台，压路机1台，自卸汽车5辆，混凝土罐车2辆，混凝土搅拌站1套。
4.1.3施工场地平整
清除地上附着物、生活垃圾、建筑垃圾，清理施工场地范围内地下及地上构筑物及管线，做好临时截水、排水设置，铺设好临时道路，保障供水、供电、供料及通信保障设施正常运转。
4.2测量放样
根据现场施工场地条件拟定布孔方案，原则上施工顺序应划分不同区域，按照先中间、后外围，以正三角形交错布置。施工测量人员要做好总体布设，完善水准、平面控制网，控制好桩顶标高，按照布孔方案进行测量放样。
4.3混合料拌制
根据现场实际情况，可采取自拌混凝土。混凝土配合比按C15混凝土配合比试配，所选用的水泥、粉煤灰、中粗砂、碎石及外加剂等原材料应符合规范要求及质量验收标准，施工前须进行室内标准试块配比试验和现场工艺性成桩试验。原材料采用普通硅酸盐42.5#水泥，Ⅲ级及Ⅲ级以上粉煤灰，碎石粒径5～20m，混合料坍落度控制值160～200mm，混凝土拌和时间一般为90～120s。
4.4试桩
应选取桩位地质条件、桩长深度等具有代表性特点的桩基进行试桩，以确定最佳桩体参数，掌握成桩工艺。试桩数量应不少于总桩数的0.5%根，试桩经28d取芯检测，28d龄期无侧限抗压强度不小于10MPa，在CFG桩达到设计无侧限抗压强度并铺设褥垫层后，应对其进行标准贯入试验和复合地基荷载试验，要求满足地基承载力大于200kPa。以上条件符合要求后总结推进工程实施。
4.5钻进成孔
钻机就位，应调平钻机，校正钻杆垂直度，检查钻头外径。钻孔开始时，先关闭钻头阀门，在移动钻杆使钻头触及地面后，启动马达钻进。一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，适时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或钻进困难，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。
4.6提管、压灌成桩
长螺旋钻机钻至设计标高后，停止钻进，提拔钻杆20～30cm后开始泵送混合料压灌，逐步提升钻杆、压灌混合料。一边泵送，一边拔管，严禁先提管后泵料。应设专人指挥协调钻机操作手和混合料泵操作手，保证泵送混凝土和提升钻杆的默契配合，确保成桩质量。在正常情况下，钻机的提升速度控制在2～3m/min。提钻的速度与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆内混合料表面高度始终略高于钻杆底出料口，桩顶灌注高程要高出设计桩顶高程不小于0.5m。灌注完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。黏土厚度应能满足防冻和养护的要求，一般不小于50cm。每根桩的投料量应符合设计灌注量。
4.7移机隔桩作业
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖。因此，下一根桩施工时，应根据灰桩或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
4.8清理桩间土及破桩头
当桩身混凝土强度达到设计强度的70%时，可进行桩间土的清除，土方清除采用人工配合小型作业机械为主，采用小型机械清除时，要保证桩周围有20cm的保护层，然后再用人工清除。清理完毕后用电镐凿平桩头至设计标高，如桩头仍有浮浆，应凿除做接桩处理。
4.9桩基检测
桩基检测包括桩距、桩径、桩长、竖直度、单桩灌注量、强度等，要求规定值或允许偏差、检查频率等须符合规范或设计要求。桩基检测时先把桩顶按照试验要求打磨平整，再进行桩身质量、完整性检测，检验根数为桩总数的10%，检测采用低应变动力试验检测。复合地基承载力、变形模量检测根数为总根数的2‰，检测方法为平板载荷。
4.10碎石褥垫层
待桩身检测合格后，设0.3m厚碎石垫层，根据设计要求，采用分层填筑，地层厚0.15m，顶层厚0.15m，在两层之间铺设土工格栅，其极限抗拉强度不小于100kN/m。采用碾压，夯实、振实等方法压实。每层材料应摊铺均匀，一般碾压不得少于3遍，压到密实不松动为止。
4.11清场总结
施工全部完成后，要清理完现场废料、废品，主便下道工序实施。同时认真总结技术成果，收集整理完善原始资料、质检资料、计量资料，编制竣工图纸、竣工文件归档备案。
参考文献:
[1]徐毅，洪宝宁，符新军，等.CFG桩复合地基加固高速公路软基的现场试验研究[J].防灾减灾工程学报，2016（3）：305-309.