CFG桩施工技术在公路施工中的应用探讨
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摘要：cfg 桩技术由于加固地基效率高、工期短、复合地基承载力高、造价低，广泛用于高速公司基础施工中。本文结合珠海市高栏港快速干线工程辅道项目施工，介绍了CFG 桩施工技术，提出了施工控制要点和技术处理措施，以实际效果印证了该技术的推广应用价值。
中图分类号： X734 文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
珠海市高栏港快速干线工程辅道YK57+800-YK58+000，为双向4车道城市次干道，行车速度为60km/h，线路长度为200m。工程地处珠三角地区，地势平坦，沼泽、池塘密布，地表水系很发育，软土段岩性为第四系人工填碎石土、砂土、海潮淤泥及淤泥质土和粉质粘土；工程地质特点是：分布有较厚软土层淤泥，厚度达20m左右，淤泥质土其力学性极差，施工段内地下水埋深0.3～2m，地表水、地下水对砼均有结晶类中～强腐蚀性，工程地质条件比较差。结合地质条件，选择CFG桩处理技术，CFG桩强度设计为C20, 直径为50cm, 间距为2～2.2m。
二、CFG桩施工参数
2．1施工参数
CFG桩是指用水泥、粉煤灰、碎石、砂及必要的外加剂配置而成的混合料，在软基中钻孔灌注而成的桩体。根据设计要求桩体强度等级为C20， 施工前由实验室进行配合比试验，施工时按配合比配置混合料。混合料塌落度为160～200mm。
原材料要求：
（1）水泥: 由于该工程地下水具有侵蚀性，按照公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 ( JTGE30-2005) 中有关规定，采用抗侵蚀性水泥，水泥掺入量不大于300kg/m3。
（2）粉煤灰: 采用Ó级以上。
（3）碎石: 粒径5～ 20mm。
（4）砂: 含泥量小于5%。
（5）土工格栅: 采用双向拉伸高强聚酯长丝经编土工格栅。每延米纵、横向极限抗拉强度≥100KN /m，纵、横向标称抗拉强度下的伸长率≤13%； 纵、横向≤2%伸长率时，纵、横向拉伸力≥35KN /m；纵、横向≤5%伸长率时， 纵横向拉伸力≥70KN。
2．2技术参数
（1）桩径: 50cm
（2）桩长: YK216+257.33～DK216+297.33桩长12m；YK216+297.33～DK216+337.33桩长10m；YK220+697.34～YK220+737.34桩长9m；单根桩承载力为300KN，复合地基承载力为200Kpa。YK220+737.34～YK220+ 777. 34 桩长11m；单根桩承载力为400KN，复合地基承载力为250Kpa。
在YK216+297.33～YK216+337.33、YK220+697.34～YK220+737.34地基处理过渡段范围，CFG桩顶设C25钢筋混凝土桩帽，桩帽施工应在桩检合格后进行，尺寸为100*100*30cm。桩帽模板拆除后桩帽四周应回填与垫层同种类碎石并碾压密实。
在YK216+257.33～YK216 +297.33、YK220+737.34～YK220+777.34地基处理过渡段范围，CFG桩顶设20cm碎石垫层和10cm厚C20素混凝土垫层，垫层顶部设50cm 厚C30钢筋混凝土板，板长40m，于20m处设一伸缩缝，缝宽3cm。
（3）碎石垫层厚度: 50cm (10cm碎石--土工格栅--20cm碎石--土工格栅--20cm碎石)
（4） 施工允许误差: 桩位允许偏差(纵横向)5cm，桩体垂直度容许偏差不大于1%，桩顶允许偏差0～+20mm，桩长、桩径均不小于设计值。
三、CFG 桩施工
3.1 施工方法
（1） 桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。
（2)启动马达沉管到预定标高，停机。沉管过程根据电流表变化做好记录。
（3） 在沉管的同时进行砼的生产，沉管后进入流塑层前向管内投料。
（4） 沉管进入持力层2～3m后停机，并继续向管内投料，直到混合料与进料口齐平。
（5） 启动马达，留振5～10s 开始拔管，拔管速度根据地层情况确定。
（6） 沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，清除浮浆，并用中粗砂封顶，然后移机进行下一根桩的施工。
3．2施工流程如下图
四、施工中控制重点技术
（1） 桩位的测设。根据设计文件，逐桩计算坐标，利用坐标法进行测量控制。为了施工方便，根据钻机的施工范围( 钻机沿纵向方向施钻，每横向钻4 根)在纵向第5排和施钻范围的另一侧设置护桩，每次用护桩控制方向和距离来放出准确的桩位。
（2）控制好CFG桩的垂直度。CFG桩施工时，钻机就位后，利用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%，桩位容许偏差不大于10cm，并且钻孔时要用水平靠尺检测，并及时调整支撑杆，施钻中，在两个不同方向距钻机10m～15m处，分设两个重杆吊球随时监视钻机垂直度，确保CFG桩垂直度。
（3）混凝土配合比的控制。混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，上料顺序为: 先装碎石，再加水泥、粉煤灰和泵送剂，最后加砂，使水泥、粉煤灰和泵送剂夹在砂、石之间。每盘料搅拌时间应不小于60s，混凝土坍落度控制在160mm～200mm，确保泵送质量。
（4）拔管速度的控制。CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管。严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度应控制在2m/min～3m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因供料慢而导致停机待料。灌注成桩后，用水泥袋盖好桩头进行保护。施工放线桩顶高程宜高出设计桩顶不小于0.5m，桩长允许偏差不大于10cm，桩径允许偏差不大于2cm。
（5）桩间土清理控制。CFG 桩施工完毕在其混合料初凝后，进行CFG 桩弃土清运。清运时不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害，不可扰动桩间土，不可破坏工作面上未施工的桩位。清运完毕后人工开挖其下50cm保护土层，清运保护土不得扰动基底土，防止形成橡皮土。
（6）桩头处理控制。保护土层清除后，凿除桩顶设计标高以上桩头，凿桩时在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打桩头凿断，最好采用凿桩机凿桩。桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高，桩顶允许偏差0mm～20mm。
五、施工中存在质量问题及整改措施
施工中，发现存在个别窜孔、桩端不饱满等问题，前者对成桩质量不利，后者可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力。经查，窜孔主要是因为被加固土层中有松散饱和粉土和粉细砂，钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动而引起；而桩端不饱满则主要是因为施工中为了方便阀门的打开, 先提钻后泵料所致。针对这些问题和原因，在施工中，我们及时进行了整改和监控，有效控制了质量。一是采取隔桩、隔排跳打方法，减少在窜孔区域的打桩推进排数,，减少对已打桩扰动能量的积累，合理提高钻头钻进速度。二是加强施工中前、后台工人的密切配合, 保证提钻和泵料的一致性。
六、施工效果
对完成路段的CFG桩，经委托有资质单位进行低应变和复合地基承载力检测，结果显示:一类桩81%，二类桩19%，在各级荷载作用下，桩顶沉降均匀、稳定，总沉降在21mm～38mm之间，特征值满足设计要求。此外， 采用长螺旋钻机可大大加快地基加固施工速度。CFG桩加固地基，效率高，工期短，复合地基承载力高，造价低。当然在不同的路基工点，各项技术参数应针对不同土质情况和机械设备配置情况进行适当调整。
综上所述， CFG桩以其独特的优势得以在公路工程软基处理工程施工中脱颖而出，是目前最经济合理的施工工艺方法。规范施工与管理，能取得比较好的社会效益及经济效益。
参考文献:
[1] JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S]
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[3] 尹文谦，CFG桩施工常见问题成因分析及预防措施[J].山西建筑，2007，33(13):129-130
[4] 黄绍铭等编写，软土地基与地下工程，中国建筑工业出版社出版发行