总487/488/4期
2019年第01/02/03期（1月）
CFG桩在公路软土路基加固处理中的应用
付航
（保通勘测设计有限责任公司，河北 保定 071000）
摘要：结合工程实例，分析了CFG桩的加固机理及施工工艺，从桩型和桩径的选择、CFG桩承载力标准值和相关参数的选择、桩间距和桩数的确定、填充料配合比、褥垫层、质量检测、地基检测及施工质量控制等方面对CFG桩在公路软土路基加固处理中的应用进行了总结和分析，实践证明，CFG桩在该公路软土路基加固处理中的应用，有效提高了公路路基的稳定性，值得进一步推广和应用。
关键词：CFG桩；公路软土路基；加固处理中图分类号：U416.1 文献标识码：B
1 工程概况
水泥粉煤灰碎石桩（CFG）是公路桥梁工程中常见的桩基形式，具有适用范围广、造价低、承载力高等特点，对于提升桩基施工的稳定性具有重要的作用。某公路工程位于河北省保定市境内，地质情况较为复杂，通过对地质情况进行分析，软土较多，需要对地基进行加固。对加固方案进行综合比较后，决定在C标段内某部分地区采用CFG桩进行加固处理，持力层作用在黏土层之上，地基承载力为300kPa，要求CFG桩地基承载力不能低于500kPa。
4 CFG桩在公路软土路基加固处理中的应用
4.1 CFG桩地基设计4.1.1 桩型和桩径的选择
在本工程中，CFG桩设计和桩基础施工设计中，采用了长螺旋钻管中内压桩基础工程，实现对地基加固处理。根据地质勘探结果和该公路工程对荷载的要求，选择了桩径为450mm的CFG桩进行施工，混凝土强度等级为C25。4.1.2 CFG桩承载力标准值和相关参数的选择
CFG桩地基承载力标准值主要通过现场复合地基荷载试验来得到，主要计算公式为：
式中：fspk为该公路工程地基加固以后，CFG桩复合地基的承载力特征值（kPa）；λ为CFG桩单桩的承载力发挥系数，在计算过程中，其取值一般为1.0；m为CFG 桩面积置换率；β为CFG桩间土承载力的折减系数，取值范围在0.75~0.95之间；Ra为单根CFG桩的竖向承载力特征值（kN）；Ap为CFG桩的截面积（㎡）；fsk为原地基加固处理以后，桩间土的承载力特征值（kPa）。
根据案例工程地质勘探的结果，要求经过CFG桩加固处理后地基承载力特征值不能低于500kPa，单桩竖向承载力的特征值不能低于1000kN，面积置换率为4.%，因此，为满足上述要求，CFG桩长为18m。4.1.3 桩间距和桩数的确定
由于该工程CFG桩施工中，面积置换率为4.%，桩长为18m，因此，采用了正方形布置CFG桩的方法，间距为1800mm，在基底中分别布置2排CFG桩，总共布置2根CFG桩。
4.1.4 填充料配合比
在填充料配比中，通过多次试验最终确定了该工程CFG桩中的填充料的配合比：每立方米CFG桩充填料，需要水180kg、水泥324kg、中砂780kg、碎石1020kg、减水剂
2 CFG 桩加固机理
CFG桩可以促使打桩力的作用方向和土层重合，桩间土在桩管振动和侧向挤压的共同作用下，变得更加紧密，从而提升承载力。CFG桩具有很高的黏结强度，在上部荷载的作用下，为充分满足下桩身压缩性小于周围土体的特性，在该工程施工建设中，采用了C15~C25混凝土。从CFG桩的结构特性而言，其属于刚性桩，可促使桩和桩土形成一个有机整体，从而进一步提升地基的承载力。
3 CFG桩施工工艺
CFG桩施工工艺流程：场地整平→测放桩位→桩机就位→桩管、钻头就位→沉入沉管→固结料制备和抽检→拔出沉管→检测管内料面高度→补灌固结料→整平桩顶→移动到下一个桩位。由此看出，CFG桩施工步骤比较多，为有效保证施工质量，还需要注意以下方面：①针对地下水位上部的黏性土和中等密实土，要采用长螺旋钻孔法进行成桩施工；②对于要求比较高的地基，可采用长螺旋钻孔和管内泵压混合料灌桩的方法进行成孔施工；③在素填土和粉土等地基基础施工中，可采用振动沉管灌注成桩法进行施工。
收稿日期：2018-09-26
作者简介：付航（1986—），男，河北保定人，工程师，研究方向为公路设计。
10.25kg、粉煤灰50kg，采用此种配比，填充料的坍落度在150~180mm之间，可有效满足实际要求。4.1.5 褥垫层
为最大限度提升CFG桩施工质量，确保地基的承载力满足实际需求，褥垫层的厚度为200mm，超出边缘基础150~200mm，选择粒径为5~14mm的碎石作为褥垫层铺设的主要材料，并进行全方位夯实处理。4.1.6 质量检测要求
当CFG桩施工完成以后，进行全面养护处理，养护30 天以后，选择总桩数的0.5%进行检测，选择检测点个数不能低于4 个，进行静载试验，确认CFG桩各项参数和指标都满足实际要求以后才能进行下一道工序施工。4.2 CFG复合地基检测4.2.1 CFG桩身完整性检测
根据CFG桩施工相关的检测规范和标准，对CFG桩进行完整性检测，本工程中，抽检了75根CFG桩，进行低应变反射波法检测，检测结果显示，75根CFG桩全部为Ⅰ类桩，质量、强度、硬度、规格、尺寸等都满足实际要求。4.2.2 地基承载力检测
根据桩基检测规范的要求，当地基基础施工完成以后，同时进行复合地基承载力检测，选择5个CFG桩单桩进行全面检测，检测结果显示，所有复合地基的承载力特征值都在580kPa以上，有效满足了实际需要。4.3 CFG桩施工质量控制措施
4.3.1 根据环境和地质实际情况，选择合理的成桩工艺
CFG桩在应用过程中，成桩施工工艺是重中之重，任何一个细微的环节控制不当，都会引发严重的质量问题。不同地质结构和不同的环境条件，所适用的成桩施工工艺也不尽相同。因此，要想确保成桩施工工艺的合理性，就必须确保地质勘探结果的准确性。4.3.2 严格控制褥垫层施工质量
褥垫层的主要作用是保护CFG桩，并和CFG桩一起承担上部荷载，从而提升桩间土的承载力，以更好地满足施工要求。在褥垫层施工时，要尽量采用中砂、粗砂、级配砂等质地相对坚硬的材料，严禁采用卵石，并且最大粒径不能超过3cm，褥垫层的厚度应当为桩径的40%~60%，虚铺完成后，再进行静压处理，以便最大限度地保证褥垫层
交通世界TRANSPOWORLD铺设的均匀性。
4.3.3 严格控制提钻时间和拔管速度
大量CFG桩施工实例表明，如果拔管速度过慢，则容易造成水泥浆液分布不均匀，而拔管速率过快，则会引发桩径过小或者缩颈断桩现象发生。通常情况下，拔管速度控制在1.2~1.5m/min 即可满足实际需求。在成孔操作时，要确保混合料泵送速度和拔管速度的一致性，严格杜绝泵送混合料前就提拔钻杆。
5 结语
综上所述，水泥粉煤灰碎石桩（CFG）在公路软土路基中加固中的应用，对施工质量的要求很高，要求地质调查做到准确无误，要做好相应的检测工作，采取质量控制措施，才能达到预期的要求。经检测，本工程完工后质量完全达到了预期的要求，有效提高了公路路基的稳定性，值得进一步推广和应用。
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（编辑：曹艳华）
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