CFG桩复合地基施工工艺

CFG桩复合地基施工工艺
梁方铎
[摘要] 本文通过总结CFG桩复合地基技术在软土地基处理的施工工艺，介绍CFG桩复合地基的施工工艺特点。
[关键词] 软土地基；振动沉管灌注；复合地基
CFG（水泥粉煤灰碎石）桩复合地基技术是2010年建筑业推广应用的10项新技术之一。
由我司施工的江门市滨江新区天沙河路（江沙路~新南路）工程第二标段应用了这项新技术，2010年5月底成功完成该工程天沙河桥头段路基CFG桩复合地基施工，本文仅就CFG桩复合地基的施工技术进行总结。
1 工程概况
1.1江门市滨江新区天沙河路（江沙路~新南路）工程第二标段起始于新南路，与规划一路、规划二路、江沙路相交，终止于现状江沙路。第II标段路线全长1519.961m。道路路基宽度60m，
1.2本期实施宽度55m，双向八车道，设中央分隔带，两侧设机动车道、机非分隔带、非机动车道、人行道。机动车道和非机动车道采用沥青混凝土路面，人行道采用水泥混凝土面砖。
1.3主要内容包括：道路、桥涵、排水、照明、交通、绿化等附属设施。
1.4道路的主要技术标准

1.5 本工程的天沙河桥起始桩号 K2+431.5，终止桩号K2+536.5，桥梁长度105m。桥梁跨径组合：5×20m，35 O斜交布置，采用20m 空心板结构。
1.5.1天沙河桥的技术标准：设计车速：60km/h；设计荷载：公路-I 级，人群荷载3.5KN/m2。
1.6天沙河桥头路段（k2+350~k2+435和k2+540~k2+566路段）应用CFG桩（桩间加设塑料排水板）复合地基技术作为该路段软基处理的措施。
2 地质概况
根据江门市天沙河路（江沙路~新南路）工程场地岩土工程勘察报告揭示的该地基处理路段的地质情况。
2.1 CFG复合地基（k2+350~k2+435）路段的工程地质状况：
○0水：厚50cm；
○2粘土：灰，主要由粘粒组成，夹少量粉粒，湿，可塑状属冲击土。层厚3.6m。
○3淤泥：灰黑色，主要由粉粒和粘粒组成，含腐殖及少量贝壳和粉砂，有微弱臭味、饱和，流塑状。层厚11.1m~16.8m。
○51砂质粘性土：黄褐色，主要由粘粒、粉粒及砂砾组成，稍湿、硬塑状，为花岗混合岩风化残积土。层厚3.1m~7.9m。
2.2 CFG桩复合地基（k2+540~k2+566）路段的工程地质情况
○11素填土，黄褐色，主要由粉质粘土组成，夹少量碎石块，湿，松散状，属人工填土。
○3淤泥：灰黑色，主要由粉粒和粘粒组成，含腐殖质及少量贝壳和粉砂，有微弱臭味，饱和，流塑状。层厚3m~9m。
○41粉质粘土：黄褐，灰白色，主要由粉质和粘粒组成，含少量砂粒，湿，上部呈可塑状，下部呈硬塑状，属冲积土。层厚4.5m~9.8m。
3 CFG桩复合地基的设计要求
3.1 CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）桩径φ400，CFG桩成三角形布置，桩中心130cm，在平面布置上以纵横行成梅花形布置。
3.2 CFG桩的桩间加设塑料排水板，塑料排水板与CFG桩纵向平行，横向间距130cm，纵向间距为225.16cm成矩形布置。
3.3 褥垫层设计：CFG桩顶铺设50cm后中粗砂褥垫层，褥垫层顶铺设钢塑土工格栅一道。
3.3.1褥垫层回填的填料：桥头搭板底填中粗砂层，搭板外路基填符合设计要求的填料土并压实。
3.4施工工艺要求：
3.4.1施工时应先插打塑料排水板，再进行CFG桩施工
3.4.2桩长根据设计要求并结合现场地质情况实际确定，桩尖要求打穿淤泥土层进入持力层50cm。
3.4.3CFG桩单桩承载力容许值不小于190kPa，复合地基承载力容许值不小于150kPa。
4 CFG桩处理软土地基的机理
4.1水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。通过在基底和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层以保证桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基.
4.2褥垫层的作用是保证桩土共同工作，减少基底面的应力集中，削减地震等水平荷载影响。
4.3水泥粉煤灰碎石桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小，主要用于处理粘性土，粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。。
5 CFG桩复合地基技术的施工工艺
CFG桩施工工艺流程：
测设桩位→桩位复核、验收→塑料排水板打设→桩机安装试机→试验桩→CFG桩施工→桩质量检测、承载力静载试验→CFG桩隐蔽工程验收→褥垫层（中粗砂）施工、压实度检测→钢塑土工格栅安装→回填砂（填料土）、压实度检测→CFG桩复合地基验收→隐蔽工程→
5.1根据本工程的施工实际条件，本工程CFG桩的桩体材料的配合比由试验室试配后确定，桩体的混凝土强度（设计未有具体要求）定为C15。石屑率为0.30，混合料密度为2.2g/cm3。
5.2成桩工艺。根据本地区的施工条件，选用振动、灌注成桩的施工方法。CFG桩的混合料由混凝土搅拌站预拌后运到现场。
5.3施工时，先根据设计要求定出CFG桩的桩位和桩间塑料排水板的施工位置。并按设计要求对塑料排水板先行施工。
5.4 CFG桩机为浙江建筑机械厂生产的设备，桩尖采用钢制活瓣桩尖。该振动沉管灌注桩机的性能可满足本工程施工的要求。
5.5桩机采用从一边向另一边推进施工。先打远离桥台的桩位，后打桥台边的桩位，同断面则由一侧向另一侧施工的行走路线，可避免对已成桩造成损害。
6 CFG桩复合地基施工要点
6.1施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料。振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为30～50mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度小于200mm。
6.2 桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%；桩位偏差不应大于0.4倍桩径。
6.3施工前进行了成桩试验，确定打桩的技术要求。
6.3.1桩长度根据设计要求及结合现场地质情况实际确定，确定CFG桩施工过程控制沉管入土深度，桩底要求打穿淤泥进入持力层50cm。
6.3.2 CFG桩施工时必须保证桩尖进入设计规定的持力层内的有效长度，确保进入持力层内的桩长偏差控制在+100mm范围内。
6.4施工中应检查桩身混合料的配合比、坍落度和提拔套管速度、沉管入土的深度、混合料的灌入量等。
6.4.1拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩,而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀,桩项浮浆过多,桩身强度不足和形成混和料离析现象,导致桩身强度不足。
6.4.2施工时,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，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥土或淤泥质土，拔管速度可适当放慢。
6.4.3施工时，桩顶标高应高出设计标高，高出长度不应小于0.5m。
6.5 成桩过程中，抽样做混合料试块（作为控制桩身质量的参考），每台机械一天应做一组（3块）试块（边长150mm立方体），用标准养护测定其立方体28d抗压强度。
6.6褥垫层施工是施工的重要环节。
6.6.1褥垫层厚度为500mm，施工时虚铺厚度（h）：h=ΔH/λ其中为夯填度，夯填度不大于0.90。
6.6.2褥垫层分3层摊铺，每层的虚铺厚度为30~50mm，虚铺时用水准仪观测控制铺设褥垫层的平整度。当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法。对较干的砂石料，虚铺后可适当洒水再进行压实。
6.6.3摊铺后采用振动型平板振动器振动压实，直到褥垫层压实至设计厚度。
6.7钢塑土工格栅施工
钢塑格栅的铺设在褥垫层面上。褥垫层经验收合格后，钢塑格栅铺设用铺设机将钢塑格栅缓缓向前拉铺，钢塑格栅每铺10米长进行人工调直一次，直至一卷钢塑土工格栅铺完。
6.8回填填料土，分层压实。分层进行压实度检测。
7 总结
7.1本工程的CFG（水泥粉煤灰碎石）桩在成桩28d后进行检测,包括低应变对桩身质量检验和复合地基静荷载对承载力的检验。
7.2通过对桩身用取芯法抽取桩身混合料检测，混合料强度符合设计要求。
7.2 CFG桩复合地基检测：单桩的承载力200kPa，检测合格；CFG桩复合地基进行承载力静荷载试验，经测定复合地基承载力为165kPa，符合设计要求；CFG桩低应变检测数量不小于总桩数10%，检测结果符合设计要求。所有的质量检测均合格。
7.3通过对相关路段路基进行沉降观测：
7.3.1用塑料排水板堆载预压固结排水的路段的沉降状况如下：
k2+300（左1）沉降量最大值为0.591m；
k2+300（左2）沉降量最大值为0.175m；
k2+300（中）沉降量为0.596m；
k2+300（右1）沉降量为0.501m；
k2+300（右2）沉降量为0.172m。
7.3.2与之相邻（k2+350）桥头段，因采用CFG桩复合地基技术，施工期间在重型施工运输车辆反复重压的情况下，路基却没有出现大的沉降。
7.4应用CFG桩复合地基技术处理的地基，可省去堆载预压的繁复作业，从而大大提高施工效率，大大缩短道路工程建设周期，可赢得较大的经济效益和社会效益。