CFG桩在软土地基处理中的应用

桥梁

第24卷　第4期

　　　　　　　　　　　　　　　中2004年8月

　文章编号:1671-2579(2004)04-0015-03

15　外　公　路　　　　　　　　　　　　　

CFG桩在软土地基处理中的应用

徐智宏,陈瑞礼

(广东省长大公路工程有限公司,广东广州　510620)

　　摘　要:在高等级公路施工中,软弱地基处理的好坏直接影响到工程施工的进度和质量以及道路运营的行车效果和安全。CFG桩作为一种软基加固形式,其在公路工程的结构物基础和桥梁涵洞的台背基底加固中的应用,具有沉降小、稳定性好、工期快的优点,值得推广。

关键词:软基处理;CFG桩;施工应用

1　前言

软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及

山涧谷地均有广泛分布。在软土地基上修筑高速公路时,若处治不当,往往会导致路基失稳或沉降达不到预期目的,造成公路不能正常运营以及后期维护费用高等问题。因此,根据软土地基的实际性能指标和所处的工程部位,合理地选用软土地基加固处理形式,将直接决定工程项目交付使用后的内在质量和外观效果。

广东省某高速公路施工项目中,存在软基地段,加固处理后,从目前通车的效果来看,主要的不足表现在桥头和涵洞结构物地段与整体的路基线形不够平顺,行车速度限制在60km/h,桥头跳车的现象比较突出。原设计桥头和结构物基底的加固方案为复合地基喷粉桩加垫层处治。实际施工过程中,发现这种加固方案效果不太理想,通车后的缺陷比较明显。于是,在变更设计软基处理部分增加了CFG桩的加固处理方案,主要用来加固处理桥头台背填土和涵洞基底。目前看来效果较为理想。

将暂时堵住下端开口的无缝钢管(即套管)沉入到地基预定深度,然后向套管内(下入钢筋笼)灌注混凝土,再用动力将套管拔出地面,钢筋笼和混凝土留在地下形成的桩。

由于高速公路桥涵台背和涵洞基底对承载力要求高,而对抗剪能力要求不高,所以CFG桩在房建的沉管灌注桩的基础上去掉钢筋骨架(降低造价),改变其混凝土的配合比,掺入粉煤灰来改善混凝土的和易性和工作性。其施工机械为振动沉管桩机和混凝土拌和设备。

CFG桩根据沉管的施工方法可分为锤击沉管法、振动沉管法、振动冲击沉管法、静压沉管法;根据其成桩的工艺可分为单打法、反插法、复打法、夯扩法、爆扩法成桩。

CFG桩的施工方法同房建工程中的沉管灌注桩一样,分为3步:沉管,灌注混凝土,拔管。在公路施工过程中一般常采用锤击沉管反插成桩法,灌混凝土与拔管交替进行。

3　实际施工效果和检测方法

3.1　施工情况

2　CFG桩简介

CFG桩全名为碎石粉煤灰混凝土桩,是由房建基

础工程的沉管灌注桩演变而来,属于复合地基处理形

式。该桩是通过锤击力、振动力、振动冲击力或静压力

收稿日期:2004-07-26

作者简介:徐智宏,男,大学本科,工程师.

该高速公路主要的不良地质地段主要分布在第一

标段,路线经过珠江三角洲平原区,第四系覆盖层较厚且分布稳定。由于河流与海潮的交互作用,该软土分选差,结构不稳定。基底主要是下第三系粉砂岩,含砾

桥梁

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中　外　公　路　　　　　　　　　　　　　　　　　　24卷　16砂岩或砾岩。软土下卧层断断续续分布有亚砂土、亚粘土、砾砂、砾石或细砂,基底岩层呈舒缓波状起伏,凹陷部位软土厚度大,一般在1.3～22.3m之间。该段软土层性质很差,含水量高达106.6%,平均为98.0%;孔隙比,最大为2.901,平均为2.730;压缩系数最大为5.08MPa-1;强度低,平均为c=7.07kPa,φ=5.0°。变更设计的地段下卧软弱土层主要为淤泥、淤泥质土,厚度变化较大,软土层深度0～12m不等,且分布不均匀,稳定性能较差,加上工期紧迫,距离

处理位置

K10+850～K10+896K10+235.75～K10+248.2K9+728.7～K9+747.6K9+701.6～K9+720.3

通车仅剩6个月的时间。鉴于这种情况,结合前期喷粉桩的施工效果,该地段结构物的台背基底及涵洞基础采用C15混凝土CFG桩加碎石垫层的复合地基形式进行加固处理,设计桩径500mm,桩深要求穿过淤泥层进入持力层1m;大型桥梁桥台台背采用500mm桩径的C10混凝土CFG桩夹砂桩进行复合地基处理,桩深要求穿过淤泥层进入亚粘土层不小于3.5m。其处理工程数量见表1。

表1　CFG桩处理工程数量表

处理形式桥台台背涵洞基底

桥台台背桥台台背

CFG桩/m6206190120382038

砂垫层/m3

——220220

碎石垫层/m3

528

土工格栅/m2

3522

————367367

　　变更设计地段的CFG桩实际施工从开始到通车使用仅用了4个月的时间,实测沉降量:涵洞沉降0.8～18.3mm,桥台台背路基沉降12.3～83.5mm,效果较为理想。桥头台背K10+850～K10+896地段部分实测沉降资料见表2。

表2　K10+850～K10+896地段实测沉降量

K10+850～K10+896

12.3～83.5

mm

落度为60～80mm,粗骨料粒径不超过4cm,外掺剂采用粉煤灰。

表3　K10+850～K10+896地段施工机械组织

机械名称锤击沉管桩机

拌和机(350L)200kW柴油发动机

人力斗车

数量/台

22215

1台备用

备注

测点K10+850

12.3～56.7

测点K10+880

68.9～83.5

　　注:2001年1月18日通车,实际施工中,采用最后10击下

沉量大于15cm控制

3.2　质量保证措施和检测方法

为了保证CFG桩的施工质量,施工中应该注意:①正式开工之前应进行试成桩,以核对地质条件是否准确,检验设备是否正常运转,工艺选择是否适当,与设计数据的差异等,以便作相关调整;②试桩前应通知业主单位、监理单位及设计单位;③试桩时注意观察记录沉管下沉速度突然变化的深度,因为此时沉管可能刚穿过淤泥层;④记录好深度后再继续锤击下沉,记录锤击下沉1m所需要的锤击数,以及最后10击沉管的下沉深度,将此作为以后控制终孔的依据。

另外,为了保证成桩质量,还应注意:

(1)合理布置施工场地,确定搅拌机和料场的位置,以减少混凝土出料至倒入沉管加料口的时间间隔,使混凝土进入桩管后有较好的流动性,当气温过高时,还需考虑添加缓凝剂;

(2)混凝土灌注时,桩机的拔管速度不得超过0.8m/min,拔管不宜过高,应控制在能容纳第二次所需要

　　K10+850～K10+896地段是该高速公路上首次在台背填土进行基底处理的工点。由于CFG桩的施工控制标准和验收标准在公路工程施工规范中尚无相关内容,所以整个施工过程也是一个技术探索过程。在软基处理试验研究小组的指导下,通过现场试成桩试验确定施工工艺参数、成桩控制标准:施工时采用锤击沉管反插成桩法,施工机械采用锤重6t的电动锤击沉管桩机,相关配套机械为350L拌和机、柴油发电机、斗车和灌注料斗(表3)。施工时记录总锤击数、最后10击锤击数和最后10击的沉管下沉量。经过5根试桩的现场检验,确定最后10击沉管的下沉量在10～20cm之间。

考虑到工程的投资造价和台背处理的结构要求,根据桥台现场试桩结果和试验研究组的讨论结果,业主通过文件规定下达施工控制和验收标准:CFG桩的施工长度采用桩长和下沉量双控,即以最后10击下沉量不超过15cm作为终孔成桩的标准。施工混凝土坍

灌入的混凝土量为限,加灌混凝土时应控制管内混凝土面不低于自然地面,一般高出自然地面2m为宜;

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