前言
CFG桩是水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。
1、工程概况
某公路路基试验段设计总长度90.0m,宽度30.0m,路基填高4.5m。根据试验研究的目的、内容,试验工点的地形地质条件,该工点K0+040～K0+090选择了CFG桩复合地基桩网结构地基处理方案。其中K0+400～K0+060设计为悬浮桩,桩长17.5m;K0+060～K0+090设计为穿透软土层桩,桩长27.0m。桩直径500mm,桩间距2.0m,呈正方形布置。桩顶铺设0.3m厚碎石垫层,最大粒径不超过3cm。垫层内铺设一层双向土工
格栅,设计抗拉强度大于120kN/m。施工采用振动沉管成桩机成桩,28d无侧限抗压强度不小于5MPa。桩体
材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥、水配合而成,基本配比见表1。
表1CFG桩桩体材料配合比表
2.1施工工艺流程图
CFG桩施工工艺流程图见图1。
2.2施工工艺
1）施工准备。a.施工技术资料。设计图、地质报告、设计桩位图和施工组织设计等。b.场地平整、障碍清除。c.施工放样。采用全站仪精确定位,在桩位中心插上竹签,并撒上白灰标示清楚。d.材料。原材料检验合格后,根据设计强度和规范要求进行配合比试验,配合比选择为水泥∶砂∶碎石（5mm～20mm）∶碎石（16mm～31.5mm）∶粉煤灰∶水=1∶3.17∶2.85∶1.90∶0.7∶0.85,混合料采用搅拌站集中拌和后运到现场。2）钻机就位。CFG桩施工时,钻机就位后,利用钻机塔身的前后和左右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%。3）钻进成孔。关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触及地面时,启动马达钻进。一般先慢后快,这样既能减少钻杆晃动,又容检查钻孔的偏差,及时纠正。在成孔过程中如发现钻杆晃动,幅度较大或难钻时,应放慢进尺,否则较易导致桩孔严重偏斜、位移,甚至使钻杆、钻具损坏或扭断。4）灌注及拔管。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。根据工艺性试桩成果,提拔速度控制在2.5m/min左右,成桩过程应连续进行,并避免后台供料慢导致停机待料。理论灌注量为0.196m3/m。5）移机。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,应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核,确保桩位准确。
图1工艺流程图
3、施工常见问题及处理措施
1）缩颈和断桩控制。针对缩颈和断桩,应采用隔桩跳打施工方案。在饱和的松散粉土中施工,由于松散粉土振密效果好,使土体密度会有显著增加,而且打的桩越多,土的密度越大。当满堂布桩时,宜从中心向外推进施工,或从一边向另一边推进施工。长螺旋钻机就可避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。
2）拔管速率控制。在施工时,应严格控制拔管速率,正常的拔管速率应控制在1.2m/min～1.5m/min。
3）
混凝土坍落度控制。当拔管速率为1.2m/min～1.5m/min时,一般桩顶浮浆混凝土坍落度可控制在10cm左右,成桩质量容易控制。
4、清土及CFG桩桩头处理
4.1清土
由于CFG桩处理面积较大,采用人工清运效率较低,因此采用机械和人工联合清运。采用挖掘机清运弃土,挖掘机进入处理范围内禁止在打桩工作面行走,行走时必须用打桩弃土在打桩工作面铺行走垫层,其垫层面到桩顶不小于1m。挖掘机工作时,严格控制标高,防止挖断已完成桩和扰动打桩工作面以下的保护土层。运土车辆禁止进入处理范围内。打桩弃土清运完毕后,其下50cm的保护土层采用人工开挖,清除保护土层时不得扰动基底土。施工时严格控制标高,不允许超挖,更不允许超挖后自动回填。
4.2桩头处理
保护土层清除后进行下一道工序,将桩顶设计标高以上桩头截断。截桩具体方法如下:1）通过测量,标识出桩顶标高位置,采用截桩机进行截桩。截桩前,把管箍固定在需截桩面下部后,启
动截桩机进行截桩切割,切割时,环行进行切割,一般切割深度为10cm～15cm。2）在切割面处对称插入2个～4个钢钎,用大锤同时进行击打,将上部多余部分挤开,达到截桩的目的。3）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。
5、施工质量控制要点
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。
6、结语
对完成路段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:Ⅰ类桩81%,Ⅱ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。
