佛山一环西线CFG桩+砂桩软基处理施工工艺浅析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇佛山一环西线CFG桩+砂桩软基处理施工工艺浅析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：本文详细介绍佛山“一环”西线XS04标cfg桩+砂桩软土路基处理的施工工艺和质量控制方法。

关键词：CFG桩 砂桩 质量控制

中图分类号： O213.1文献标识码： A

1 工程概况

佛山“一环”西线公路等级是一级公路兼城市快速路，路基宽度42m，双向八车道，设计车速100km/h，于2004年10月进场施工，2006年11月18日竣工通车。XS04标桩号为K9+100~K10+810，全长1.71km,主要有季华互通立交1座（含4个匝道）、小桥1座、CFG桩275259延米、砂桩321673延米、水泥搅拌桩29860延米、袋装砂井1733254延米、换填砂12168m3、预压与超载预压土方135627m3，路基填土高1.5m~6m。XS04标路基均为软基路段，软土含水量较高、压缩性较大、渗透系数较小、抗剪强度较低，埋深较深，厚度大，在15.8~32.2m之间，软土由淤泥、淤泥质亚粘土或淤质亚粘土夹粉砂层组成，如图1。软土的部分物理力学性质指标见表1。

表1软土的部分物理力学性质指标

2 基本原理和作用

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称（即cemment flying-ash gravel pile ）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和砂桩、桩间土、砂垫层一起形成复合地基。

CFG桩+砂桩通过砂垫层与回填土或上部构造相连接，受上部荷载作用后以一定的比例将荷载分给桩和桩间土，共同受力。同时土体受到桩的挤密和砂桩排水固结而提高承载力，而CFG桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，三者共同工作，形成一个复合地基受力整体，共同承担上部荷载。CFG桩+砂桩处理软土地基主要有如下作用：

（1）桩体主要受力

因CFG桩是一种高粘结强度混合料，刚度比砂桩及桩间土大，所以其应力分担比例也大，上部荷载主要集中在CFG桩体上。

（2）挤密及振密作用

由于采用CFG桩+砂桩振动成桩和非排土工艺，使桩间土孔隙比减小，密度增加，有效提高桩间土承载力。

(3)排水固结作用

砂桩具有良好的渗水性，起到竖向排水通道的作用。在施工CFG桩时，有利于孔隙水压力的消散，使桩间土强度增大，地基承载力提高。同时，路基填筑和加载预压时也起竖向排水作用。

3 设计

佛山“一环”西线XS04标的桥台范围设计采用CFG桩+砂桩软基处理形式，台前10m，台后10～30m，其中CFG桩采用C15号素混凝土，CFG桩设计提供的参考配合比为水泥:粉煤灰:石屑:碎石=1:1.53:3.529:8.855，CFG桩桩径为ф400mm，砂桩桩径为ф400mm，在平面上按正方形布置，设置600mm厚砂垫层，在砂垫层顶面设土工格栅一层。主要设计参数见表2。砂桩料采用中粗砂，粒径大于0.5mm的砂含量占重量50%以上，含泥量小于3%，渗透系数不小于5*10-1cm/s。土工格栅为TGDG35KN/M单向，其屈服延伸率小于或等于10%。施工时先打砂桩，待砂桩全部施工完毕后再施打CFG桩，注意避开桥台基础。其设计见图2、见图3。设计等载预压高度为0.84m，超载高度为0.20m，因工期紧，变更增加超载土高度为1.5～2.5m。

表2 部分段落CFG桩及砂桩主要设计参数

4施工工艺及质量控制

（1）施工工艺流程

施工前，清表30cm后，回填砂30cm，先填筑30cm砂垫层，然后施工砂桩，之后进行CFG桩的施工，再施工余下30cm的砂垫层。CFG桩的施工主要采用振动沉管成桩工艺，其施工工艺流程如下：

桩位测放桩机就位沉管对中振动沉入沉管至设计桩底标高向管内灌注混合料振动拔出沉管、留振补灌混合料（当桩长不足时）移动桩机至下一桩位

（2）桩身砼配合比设计

XS04标CFG桩混合料送具有CMA资质试验单位设计，原设计配合比经试配达不到C15砼强度要求，按新试配配合比为:水泥:粉煤灰:水:砂:碎石=288:42:220:666:1184，坍落度控制在90～100mm，采用普通硅酸盐R32.5级水泥。采用20～40mm单粒级碎石，砂采用Ⅱ区中砂，细度模数为2.42。采用西樵联天发电厂的Ⅲ级粉煤灰。

（3）沉管

机械设备采用DZ-60管式振动沉桩机，内管平底活页桩尖，沉管表面应用明显的深度标记，锤重35kg以上，激振力280kg以上，配套200kw的发电机，350L混合料拌合机，人力斗车15台。

桩机按设计桩位置就位，须保持水平稳固，调整沉管与地面垂直，启动马达，沉管至预定标高，停机。沉管过程中须做好记录，激振电流每沉1米记录1次，对土层变化处应特别说明。沉管垂直度偏差不大于1%，桩位允许偏差不大于150mm。

应注意预防挤扁或缩颈、断桩。在饱和软土中，连续施打，可能造成已打桩被挤扁或缩颈。土质较硬时，在已打桩中间补打新桩时，已打桩可能被振断或振裂。打桩过程中随时测量地面是否发生隆起，因为断桩常常和地表隆起相联系。在施工中要严格按照设计施工顺序（详见图2、图3）及要求施工，避免断桩事故出现。满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周向内推进施工；CFG桩第2遍与第1遍施工的间隔时间不宜少于7天。

（4）灌料

混合料搅拌均匀后向管内投料，直到管内混合料面与钢管料口平齐。如上料不够，须在拔管过程中连续补料。

混合料的各种材料用量、坍落度应严格计量，按配合比要求加以控制。成桩后浮浆厚度一般不超过20cm。灌入过程中由专人统计混合料用量。每个台班至少应制取3组试件，试件制作和试验方法与砼试件相同。

应注意避免土和料混合。当采用活页成桩时，可能出现的问题是活页开口打开的宽度不够，混合料下落不充分，造成桩端与土接触不密实或桩端一段桩径较细。

（5）拔管

开动马达，沉管原地留振10s左右，目的是使沉管内混合料振动密实，然后边振动边拔管。拔管速度一般控制在1.2～1.5m/min，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度适当放慢，拔管过程中不允许反插。沉管拔出地面后发现桩身混合料面低于桩顶标高时，应立即将桩顶浮土清理干净，并补灌混合料至设计标高并振捣密实。在拔管过程中，桩管内混合料面不能低于自然地面，一般高出2米为宜，以保证混合料顺利下落。

应注意预防桩身强度不均匀。桩机卷扬提升沉管速度以1.5m/min为宜，一般提升一段距离，停下留振一段时间，一般留振5～10s。如果不留振或速度太快可能导致缩颈、断桩。如果拔管太慢或留振时间太长，可能造成桩的端部桩体水泥含量较少，桩颈浮浆过多，而且混合料也容易离析，造成桩身强度不均匀 。

打新桩时，应对相邻已施工但尚未结硬的桩顶进行位移观测，以估算桩径的缩小量，同时判断是否断桩，一般当桩顶位移超过10mm，需开挖查验是否有断桩。当施工监测中发现桩顶上升且桩数较多时，应对桩进行快速静压，将可能断裂并脱开的桩连接起来。静压的设备就是在打桩的沉管架上配以适量压重，压重大小为1.2倍单桩设计荷载为准。在桩身达到一定强度进行逐桩静压，每根桩静压时间为3分钟。

4 质量检测

CFG桩施工完毕后，除检测桩距、桩径、桩长等实测项目外，可采用以下方法检测：

①桩间土质量检验方法：可用标准贯入、静力触探和钻孔取样等方法对桩间土进行处理前后的对比试验。

②CFG 桩桩身质量检验方法：可采用低应变试验检测（频率为桩根数的10～20%）、抽芯试验检测（频率为桩根数的1～2%）、CFG桩的单桩承载力静荷载试验检测、复合地基承载力静荷载试验检测（静荷载试验一般要求每个场的试验点不少于3个）。

XS04标的CFG桩施工完毕后，运用低应变反射波法检测292根桩，其中Ⅰ类桩214根，占测桩数的73%，Ⅱ类桩78根，占测桩数的27%，没有出现Ⅲ、Ⅳ类桩，说明桩身质量整体性完好。运用钻芯法检测29根，所检桩砼芯样连续、完整、砼胶结良好，抽取芯样做单轴抗压试验，强度均大于15Mpa以上，满足C15的设计要求。自2006年11月18日完工通车以来，未发现有明显的下沉或不均匀下沉现象。

5 结语

CFG桩+砂桩处治软弱地基，特别是在软土埋深较深，工期紧的路基处治，具有施工简便，工艺简单的特点，可大幅提高地基的承载力，可减少工后沉降，减少桥头跳车现象。

参考文献：

1、刘玉卓．公路工程软基处理[M]．北京：人民交通出版社，2004.

2、张留俊．高速公路软土地基处理技术[M]．北京：人民交通出版社，2004.