某高速公路软基处治CFG桩设计施工分析

　　【摘要】介绍了CFG桩的设计原理及特点，适用范围。CFG桩施工工艺，安全措施及质量控制指标，技术经济指标分析

　　【关键词】CFG桩  设计原理  范围  施工工艺  安全措施  质量指标

　　Abstract ：CFG pile design principles and characteristics, the scope of application. CFG pile construction techniques, safety measures and quality control indicators, technical analysis of economic indicators

　　Key Words： CFG pile; design principles; range; construction technology; security measures; quality indicators

　　中图分类号：         TV512     文献标识码：A           文章编号：

　　1. 前言

　　某高速公路粤境段东接某高速公路，西连某高速公路，是国家高速公路主干道的连接线；全长125.33km，内域与G106和G323两条国道以及5条省道连接，是省高速公路网以及某市规划的"三纵、三横、一环"高速公路网的重要部分，项目建设对打造广东粤北区域中心城市地位，珠三角与长三角的经济联系，构建和谐社会发挥十分重要的作用。在软土地基综合处治设计时，应用了CFG桩处治方式，起得了明显的经济效益和使用效果，达到了稳定路基，减少工后沉降发挥了重要作用。本文作为参建者之一，介绍给同仁。

　　2. CFG桩设计原理、特点及适应范围

　　2.1、CFG桩设计原理。本路段位于某高速公路K67+170～320处，设计依据在经过勘测调查和野外试验后，确定软基处治方式为CFG桩，其试验成果如下表一所示，其设计参数如下表二所示。

　　软土路基分布及处理方案   表一

　　CFG桩为桩体中掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩体，与桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。桩，桩间土与基础之间必须设置一定厚度的褥垫层，即褥垫层是高粘结强度桩复合地基的一部分。经过分析，虽然CFG桩属高粘结强度桩，但与素砼桩的区别仅在于桩体材料的构成不同，在其受力和变形特性方面没有什么区别。复合地基性状和设计计算，对其它高粘结强度桩复合地基都适用。公路CFG桩复合地基处治设计适用于填土高度大于8m，软基土底部埋深大于6m的路段或预制砼桩不适用的路段。

　　3. CFG桩施工工艺

　　3.1施工主要设备

　　螺旋钻机，混凝土输送泵，搅拌机。

　　3.2施工前准备

　　1）熟悉设计图纸及领会设计意图,熟悉公路建筑物所在场地的地质勘探报告。

　　2）熟悉CFG桩布桩图以及设计说明。

　　3）建筑物场地的水准控制点和公路平面位置控制坐标等资料。

　　4）施工时,具备"三通一平"条件。桩体施工前应疏干地表水，清除表水土，整平场地。

　　3.3技术措施

　　1)确定施工机具和配套设备，按施工平面图放好桩位。复核测量基线、水准点及桩位标高、CFG桩的轴线定位点。

　　2）施工前材料供应计划，本项目桩体所用水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，，砂选用当地的中砂。粉煤炭宜选用三级或三级以上灰；碎石粒径为20～50㎜，并掺入石屑填充碎石的空隙。碎石垫层采用级配碎石，粒径不得大于2㎝。

　　3）开工前施工方应在监理、业主监督下进行成桩试验，以确定合适的成桩工艺。试成孔应不少于3～5个，以复核地质资料以及设计、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。

　　4）确定施打顺序

　　施打顺序与土性与桩距有关。软土中桩距较大，桩采用隔桩跳打、由中心向两侧打设。饱和的松散粉土中施工，如果桩距较少，不直采用隔桩跳打方案；满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周转圈向内推进施工。

　　5）振动沉管机沉管表面应有明显的进尺标记（以米为单位）。

　　3.4施工工艺

　　1）桩机进入现场，根据设计桩长，沉管入土深度确定机架高度和沉管长度。

　　2）桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1.5%。

　　3）启动马达沉管到预定标高，停机。

　　4）沉管过程中做好记录，每沉1米记录电流表电流一次，

　　5）停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。混合料按设计配合比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得小于60S，坍落度要求160～200㎜，桩料应拌和均匀，每盘料拌和时间不宜小于60s，混合料塌落度控制在160～200㎜。桩机就位后，应认真校对位置，以确保桩体垂直度偏差不大于1.5%，成桩后，钻管的提拔速度宜控制在1.2～1.5m/min。

　　成桩后浮浆厚度以不超过20㎝为宜。

　　6）启动马达，留振5-10s，拨管，拨管速度为1.2～1.5m/min（拨管速度为线速）如遇淤泥或淤泥质土，拨管速率还可放慢。拨管过程中不允许反插，如上料不足，须在拨管过程中空中投料，以保证成桩后顶标高达到设计要求，成桩后桩顶标高应考虑计入保护桩。

　　7）沉管拨出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料湿粘土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。

　　8）施工过程中，砼必须按要求抽样做试块，便于动态控制砼施工质量，砼试件有7d及28d抗压强度。CFG桩施工完毕28d后对CFG桩和CFG桩复合地基进行检测，要求复合地基承载力达到要求承载力。CFG桩单桩承载力和复合地基承载力

　　9）待桩体达到一定强度（一般3-7天），进行开槽及桩头处理。桩头处理完毕后进行垫层铺设，垫层所用材料为级配砂石，最大粒径不超过2㎝. 垫层一般厚度30㎝，松铺后采用静力压实，垫层高度比基础宽度要大，其宽出部分不宜小于垫层的厚度。CFG桩工艺流程如下：

　　4.安全措施及质量控制

　　4.1安全措施

　　1）施工前对施工人员进行安全专项交底。现场设专职安全员，负责现场安全施工。电器系统设专人负责，配备电器保护装置，随时检查。

　　2）施工人员进入现场必须戴安全帽，遇刮风，闪电打雷，应停工离开现场。

　　3）设备定期检修，钻机，混凝土泵，搅拌机等必须由专职人员按操作规程操作。

　　4.2、质量控制指标。

　　1）桩的质量应符合设计及【公路桥涵施工技术规范】JTJ041-2000要求，桩长允许差≤10㎝；桩径允许差≤设计值；垂直度允许差≤1.0%。

　　2）桩位允许偏差：

　　孔的中心位置（mm）：群桩：100；单排桩：50.  倾斜度：小于1%；孔深：支承桩：比设计深度超深不小于50mm。

　　3）本项目公路路基CFG桩施工完工28d后，广东省公路工程质量监测站采用了美国桩基PIT动测仪，对CFG桩桩身和CFG桩复合地基进行无损检测。从检测结果汇总表及数据图表可知，桩满足设计要求。检测频率要求：对桩完整性检测(20%频率动测试验)和单桩承载力1%频率静载试验检测，桩体取蕊为2%~5%的频率。桩的承载力，均达到桩的设计要求的。规程依据为：JGJ/TF81-01-2004《公路工程基桩动测技术规范》

　　4）CFG桩经检测符合设计及规范要求后，应使用土工桥栅采用GSL50/PE型聚乙烯土工格栅。如设置多层时，土工格栅相邻层的间距为30㎝。纵横向屈服抗拉强度不小于80kN/m，并要求5%应变时的抗拉强度不小于56 kN/m，纵横向屈服伸长率不超过13%，光老化等级为N级。铺设土工格栅时，主受力方向须沿路基横向铺设，横向不得搭接，纵向搭接，搭接宽度为20㎝，并用扎扣扎牢靠。

　　5.技术经济指标分析

　　5.1、有资料记载，已使用过CFG桩桩长可以从6米到30多米，使整桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载的百分比可在40%～75%之间变化，使得复合地基承载力大幅度提高，并具有很强的整体工作能力，减少工后沉降。

　　5.2、CFG桩复合地基通过垫层与基础联接，保证桩间土始终参与工作，与舒张的桩基相比，桩的数量可大太减少，且CFG桩不配筋，桩体利用粉煤灰和石屑做为掺合料，又大太降低了工程造价。

　　5.3、该高速使用CFG桩复合地基自治后，避免了软土覆盖层厚，采用大填大挖（如换填）的处治方式，节省工程造价，减少工后沉降，提高工作效率，起到非常可观的经济价值和使用效果。

　　6.结论

　　6.1、某高速使用CFG桩的软土路基路段，委托南京水利科学研究院勘测设计院，软基沉降与稳定监控量测观测，从2009.8.1~2009.8.31监测月报,K67＋190累计沉降汇总表、地表位移汇总表数据结果表明，路基工后沉降速率均小于设计要求不大于5mm/d, 位移速率均小于设计要求不大于4mm/d，完全满足设计要求。

　　6.2、通过CFG桩从设计、施工、质量等方面论述了CFG桩的工程性质特点，经济使用价值，务必在公路工程软基处治方式中，积极推广和合理使用，将产生良好的经济效益和社会效益。

　　6.3、 CFG桩可适用于条形基础、独立基础，也可用于筏基和箱形基础。就土性而言，CFG桩可用于一般填土、饱和及非饱和性粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。