试析CFG桩在高速公路软基处理中的应用
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摘要：随着社会经济的快速发展和工业化进程的不断加快，高速公路建设事业也取得了很大的进步，但从高速公路的建设历程上来看，就令人称赞。正是因为修建历程的不断增加，一些地理条件不太好的地方也要修建高速公路，尤其是软基础地基给高速公路建设带来了新的挑战。但是cfg桩的出现为高速公路软基础处理提供了技术支撑，本文将对此进行研究，以供参考。
关键词：CFG桩；高速公路；软基处理；研究
Abstract: with the rapid development of social economy and industrialization process accelerating, highway construction enterprise also has made great progress, but from the highway construction course perspective, is praise. It is because of the history of building continuously increased, some geographic conditions not very good place to build the highway, especially soft foundation foundation for highway construction has brought new challenges. But the emergence of CFG pile for highway soft foundation treatment provide technical support, the paper will be to research for your reference.
Keywords: CFG pile; Highways; and Soft foundation treatment; research
中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：
所谓CFG桩，主要指由粉煤灰、水泥、碎石以及石屑和砂石等物质加水拌后形成的一种粘结性比较强的柱桩，该柱桩与褥垫层、土层等共同构成复合的地基。由于CFG桩地基将褥挚层和基础层有效的连接在了一起，因此无论该柱桩端是一般性的土层中，还是处在比较坚硬的土层中，都可以有效的保证柱桩间的土层始终都能发挥作用。
CFG桩概述
CFG桩的粘结强度相对较大，即使有外力的作用，桩身也不会如碎石桩一样存在着鼓胀问题。如果CFG桩端落在了比较好的土层中则会表现出明显的承载力，其荷载可通过桩周摩阻力及桩端的阻力传至深层的地基之中，而且复合地基承载能力也坏随之大幅度的提高。一般而言，刚性桩和散体材料桩之间存在着一定的差异性，前者可以全桩长来发挥桩侧的摩阻力，并且桩端若落在比较好的土层中也可有效的发挥其端阻作用；通过改进碎石桩，可使其表现出刚性桩的一些特点，而且其桩作用也会大大的增强，进而增加复合地基的承载能力。在碎石桩中加入适量的屑粉、粉煤灰以及水泥等材料，加水拌和均匀，可制成粘结强度非常高的一种CFG桩，其刚度将超过碎石桩刚度，而且CFG桩、褥垫层和桩间同构成了一种柔性的桩复合地基。
从实践来看，CFG桩主要适用于高速公路地基粉土、粘土、砂土以及人工填土或者淤泥土地基的处理，不仅可以用在挤密程度比较好的土层，而且可以用在挤密效果相对较差一点的土层。当用于挤密效果比较好的土层时，其承载力提高包含着挤密作用和置换作用。当用于挤密效果相对较差的土层时，其承载力提高只是和置换作用存在着一定的关系。与其它的复合地基桩相比，置换作用非常明显，这也是其主要特征表现形式。当CFG桩在砂土和粉土中成桩时，其振动可使高速公路的地基土大振密．甚至该地基的承载力可提升两倍以上；对塑性指数比较高的软粘土而言，其挤密作用几乎表现不出来，而且承载能力的提高主要取决于CFG桩置换作用。
从实践来看，CFG桩在高速公路软基处理中的应用主要表现在CFG桩的具体施工过程，即设计、施工准备、程序安排以及施工工艺等几个方面，具体分析如下：
1、CFG桩材料设计
从当前我国高速公路软地基处理实践来看，CFG桩的主要组成材料有水泥、石屑、粉煤灰、石屑以及水等共同组成，实践施工中的配合比列设计主要是根据图纸上的设计要求进行。一般而言，CFG桩混合料的坍落度要控制在3至5厘米之间，实际施工过程中使用最多的是采用强度等级为P.O42.5普通硅酸盐水泥。其中碎石粒的直径大约为2~4厘米，施工材料的质量也一定要符合设计规范的要求。
2、CFG桩施工准备
高速公路软基处理CFG桩施工过程中，施工轴线的测量放样应当靠近设水准点，这样就可以实现沉降观测。CFG桩施工之前要试桩，这样可以有效的检测地质条件与设计的要求是否相一致；同时还要检验各项设备的运转是否正常，施工工艺的选择是否得当，一定不能和设计数据产生太大的差异，及时进行相应的调整。CFG桩施工前试桩过程中要注意观察和记录沉管的下沉速度以及变化深度，因为这时沉管很可能是刚刚穿过淤泥层。在认真记录之后方可继续振动，是下沉管下沉半米左右。同时还要实时的量取下沉管的深度，这样就可以计算出桩体施工材料的具体用量。一般而言，CFG桩施工之前的试验桩，应当设置五根柱桩，其中的三根柱桩要采取标准贯入的方式进行试验，同时对其它的两根柱桩要进行荷载试验。
CFG桩的具体施工工艺
就当前我国高速公路软地基处理实践来看，CFG桩的施工流程主要包括以下几个方面的内容，即高速公路施工现场的“三通一平”、机械设备尤其是钻机的安装和调试、测设CFG桩位并对其进行复核、钻机就位设置、钻孔至CFG桩底标高、终孔验收、升高长螺旋钻杆并进行排土、压灌砼到CFG桩顶标高处、成桩验收，最后是移机。CFG桩的具体施工工艺流程可以通过以下图示（图一）予以展示：
（图一：CFG桩的具体施工工艺流程）
CFG桩成桩的具体步骤包括三个方面的内容：第一，钻进成孔。实践中所采用的钻进机械设备主要是JZL—90型号的步履式长螺旋钻机，该钻机具有很强的钻进能力，其基本施工工艺流程是桩机的就位、长螺旋钻的稳定和双向校正、采用慢速的钻进方式施工、对钻头的垂直度进行认真的复查、继续进行钻进、做好钻进记录和孔深的测量，最后达到预先设计好了的桩底标高为止。第二，压灌成桩。该施工过程主要包括以下几个方面的步骤：将动力头上部的高压胶管和事先准备好了的压灌胶管相连接、一边灌注一般慢慢的将钻杆提拔起来、继续实施压灌并逐渐的提拔钻杆至预先设计的桩顶标高为止、停止压灌同时将钻杆提出至钻头为止刚刚离开地面位置，这是就要停止动力头的继续上升。第三，清理工作。通过以上施工步骤以后，高速公路软地基的处理和CFG桩基本上已经成桩完成，此时要做的就是排土清运，也就是将钻出的那些泥土实时的进行清理，以保证施工现场有足够的空间进行施工和操作。
CFG桩的施工要点
以上是CFG桩在高速公路软基处理中的主要应用，及主要的施工过程，具体操作过程中还要注意以下几点：制定桩位复核管理机制，尤其在放线过程中要严格按照复核制度进行；桩机就位之前要铺垫平衡，以保证立柱垂直和稳定牢固。 同时钻机的机座在水平方向上要保持稳固，中心和桩柱的中心要保持一致。其中，边桩误差不超过桩径的三分之一，而且内部桩也不能超过桩径的一半；实际钻进过程中没有达到设计标高时不能反转或者提升钻杆，特殊情况下若要反转则要对钻头上的活门进行重新清洗和疏通。CFG桩体混合料的制作要严格按照要求进行，严格按照试验过程中所得到的配合比例将碎石、水泥以及粉煤灰等施工材料混合在一起进行拌搅拌，大约1.5 min以上，其塌落度应保持在200±20毫米；开始钻进或者穿过了软硬土层的交界处以后，应当保持钻杆的垂直度，并缓慢的进入；若遇到砖头、块等杂填土层，或者含水量非常大的粘性土层时，应当尽可能的减少钻杆钻井过程中的晃动，以免造成孔径扩大；压灌之前的几分钟内，一定要先启动砼输送泵，并提前将事先拌合好了的适量混合料充满输送管道，同时还要将砼输送泵料斗储存满。由于压灌和钻杆配合的好坏，直接关系着CFG桩的成桩质量，如果钻杆的提升速度太快，就会在孔底产生一定的负压，而流砂涌入其就会产生沉渣，进而降低其承载能力。因此，提钻的速率与混合料的泵送速率要相协调，保证钻杆孔内混凝土表面高度始终略高于钻杆底出料口。
结语：总而言之，CFG桩施工是一项非常复杂的工程，但其在高速公路软基处理中的应用拓宽了高速公路建设事业的发展空间，因此应当进一步创新CFG桩施工技术和优化成桩方案，以保证施工质量。
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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。