CFG桩在桥梁地基处理中的应用

摘要：CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称, 由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和而形成的高粘结强度桩, 它和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。由于其技术具有施工速度快, 工期短, 质量容易控制, 工程造价低廉的特点,本文分析CFG桩基本原理及工艺特点，探讨了CFG桩在桥梁地基处理中的应用，阐明了CFG桩的质量控制方法。

关键词：CFG桩；桥梁地基；基本原理；处理应用

中图分类号：U448文献标识码： A

CFG桩是一种全新的地基处理技术, 它不但可以使地基承载力得到大幅度的提高, 而且具有沉降变形小、适用范围广、造价低、施工方便等优点, 其社会和经济效益非常明显。随着CFG桩地基技术的不断发展, 其应用前景十分广阔。

一、关于CFG桩基本原理

CFG桩地基粘结强度桩是复合地基的代表, 目前多用于软土地基加固处理中。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与桩间土、褥垫层一起形成复合地基通过褥垫层与基础连接, 无论桩端落在一般土层还是坚硬土层,均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大, 在荷载作用下, 桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载,这样, 由于桩的作用使复合地基承载力提高, 变形减少, CFG桩地基不仅可以大幅度地提高地基承载力, 而且有很好的排水用途, 这就无需其他的排水措施, 从而起到加固软土地基作用。

二、关于CFG桩的工艺特点

CFG桩的工艺特点主要有六点：第一点，承载力可以通过对桩长、桩径等参数的改变得到调整。桩长的改变主要是根据需要挤密加固的深度来确定，通常在6-12m之间变化。桩径的变化范围在350-400mm之间，主要是根据振动沉桩机的管径大小来确定的。至于其他的参数变化则要根据施工场地的土质和其他布桩形式等来确定；第二点，CFG桩的桩身承载力较高。通过合理的技术手段对桩身处理之后，复合地基的承载能力可以提高250-300%，对相应的软土地基承载力会提高的更多；第三点，CFG桩的工艺性较好，在施工过程中灌注方便并且容易控制施工质量。在施工过程中，施工方便，一般情况下4-6min就可以成孔，整个灌注混凝土的过程在6-8min就可以完成，按照这种施工速度，每小时可以完成4根桩；第四点，这种桩在成桩之后的变形稳定性快，基本上在7d就可以趋于稳定状态，而且沉降量比较小；第五点，CFG桩跟其他桩相比，水泥、钢筋用量小，并且可以利用大量的粉煤灰等工程废料从而使桩的造价降低，和同类的预制钢筋混凝土桩相比，可以节约30-40%的工程桩基础的投资；第六点，适用对于很多砂土、填土和不可挤密的软土地基的处理。

三、关于CFG桩在桥梁地基处理中的应用

在大面积施工前, 首先进行试桩工作, 共试验3根桩, 由此取得成桩的必需参数( 提升速度、混凝土灌注速度、灌注量等)，确定出成桩的顺序为: 对称、间隔、邻排斜向跳打, 严禁从一端开始按顺序逐个施工。工艺流程: 桩位放点-搅拌混凝土-长螺旋钻机就位、成孔-压灌素混凝土-边提升钻杆, 边压灌素混凝土-成桩、桩体养护-检测-清桩间土及预留桩头-铺设砂石褥垫层。

1.桩位放点: 按照地基处理图设计的桩位、间距、数量, 从已定好的两个轴线控制点引放定出每一个桩的桩位点, 并撒白灰做好标识；经监理验收合格后进行下道工序。

2.混凝土搅拌: 根据设计好的配合比, 加入碎石、砂、水泥、水搅拌约120s。保证混凝土的实测坍落度为160mm。

3.钻机就位及成孔: 将长螺旋钻就位, 调整钻机水平并固定,专人检查将钻头锥尖对准桩位中心点；螺旋钻机就位后, 司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度, 确保垂直度偏差不大于H%。全部调整到位后, 开始钻孔, 钻机在钻到预定深度后空转30s。

4.拔管速度放慢, 拔管过程中不允许出现反插, 不允许出现供料不及时现象, 如果不可避免则在检测报告出来后根据报告视具体情况而定是否进行补桩。在拔出地面后应使桩顶标高高于地面80cm封顶, 注意对桩头进行保护。

5.拔管、压灌素混凝土成桩: 长螺旋钻机钻至设计深度且等钻杆中孔灌满混凝土后，开始提升钻杆、压灌素混凝土。一边泵送素混凝土(C20) , 一边拔管。设专人指挥协调钻机操作手和混凝土泵操作手保证泵送混凝土和提升钻杆的默契配合, 以确保成桩质量。在正常情况下, 钻机的提升速度不大于2.5m/min, 在含水砂层段内, 适当放慢提钻速度, 以防流砂造成塌孔、断桩现象。提钻的速率与混合料的泵送速率相协调, 保证钻杆孔内混凝土表面高度始终略高于钻杆底出料口。直至压灌到场地地面为止。

6.检测: CFG桩施工完, 桩体强度达到设计值后, 由检测单位进行选桩、检测。第一静载荷检测。选桩: 由资质齐全检测单位现场任意选取3根桩做静载试验；试验方法: 采用慢速加载维持荷载法, 确定单桩、桩间土及复合地基承载力标准值。试验加载装置采用重压平台反力装置。但桩检测最大荷载加至1320kN；桩间土最大荷载加至600kPa。第二桩身完整性动测。采用低应变法检测, 要求检测桩数达到完成桩数的15%。

7.清理桩间土和桩头。第一检测合格后, 人工清除预留的300 mm厚土层；第二找出桩顶标高位置, 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, 将桩头截断。桩头截断后, 再用钢纤、手锤等工具沿桩周向桩心逐渐剔除多余的桩头, 直至设计桩顶标高, 并在桩顶上找平。采用钢钎及风镐等工具凿除预留桩头至设计标高；第三凿桩头时, 不可用重锤或重物横向击打桩体钢钎水平放置, 禁止竖向劈凿桩头, 以防破坏桩身质量；第四桩头剔至设计标高, 桩顶表面应凿至平整。

8.砂石褥垫层施工。第一四方验槽合格后, 铺设300厚砂石褥垫层, 砂石配比为砂子：碎石= 3：7。第二褥垫层铺设范围为: 底板垫层外边缘外扩300mm，第三先虚铺配好的砂石料约330mm, 用12t压路机微均匀碾压6遍-8遍, 碾压后厚度为300mm。

四、关于CFG桩的质量控制方法

1.合理选用成孔工艺。成桩的施工工艺对CFG桩成桩质量非常重要，不同的地质情况适合不同的成孔方法，所以，水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据设计要求和现场地基土的性质、地下水埋深、场地周边是否有居民、有无对振动反应敏感设备等多种因素选择施工工艺，这是确保CFG桩地基施工质量有效途径。

2.施工前配合比试验及坍落度控制。施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配置混合料。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工时每立方米混合料粉煤灰掺量宜为70kg-90kg，坍落度宜为160mm-200mm，振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为30mm-50mm。这是因为坍落度太大，易产生泌水、离析，坍落度太小，易造成堵管。

3.控制施工拔管速度。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，控制混合料泵送量与拔管速度相匹配，遇到饱和砂土或粉土层，不得停泵待料。应严格控制拔管速率，沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，正常的拔管速率应控制在1.2m/min-1.5 m/min，如遇到淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。

4.控制桩顶标高。施工中桩顶标高应高出设计桩顶标高，留有保护桩长。每根桩在加料时，要比设计桩长多加0.5m桩长的混合料。用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3s-5s，提高桩顶混合料密实度。振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。

5.采用正确的打桩顺序。振动沉管灌注成桩时，由于成桩时对土体的挤密作用，后打入桩将使先打入桩受水平推挤而造成偏移和变位，因此要采用正确的打桩顺序: 对于密集桩群，自中间向两个方向或四周对称施打；根据基础的设计标高，宜先深后浅；根据桩的规格，宜先大后小，先长后短。

6.褥垫层设置。褥垫层在CFG地基中可以保证桩同承担荷载，通过褥垫层厚度可以调整桩土荷载分担比例。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石和碎石，碎石粒径宜为8mm-20mm，不宜选用卵石。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间上的含水量较小时，也可采用动力压实法，褥垫夯实后的厚度与虚铺厚度的比值不得大于0.9。

结束语

CFG桩地基技术应用较为广泛，了解CFG桩施工工艺及施工技术的特点，熟悉CFG桩施工中的处理方法，对于不同地质条件工程中CFG 的施工工艺选择、顺利施工以及成桩质量控制有着很重要的意义。

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