劉新兵

（新疆路橋北疆工程建設(shè)有限公司，新疆 昌吉 831100）

一、CFG樁復(fù)合地基施工技術(shù)概述

CFG樁復(fù)合地基主要基于碎石樁基礎(chǔ)，按照設(shè)計(jì)比摻加粉煤灰、石屑、水泥及拌和用水，是黏結(jié)強(qiáng)度較高的剛性樁結(jié)構(gòu)，也被稱為水泥粉煤灰碎石樁。CFG樁復(fù)合地基能夠在其長度范圍內(nèi)充分發(fā)揮樁端承載力和樁身摩擦力，且樁體強(qiáng)度在C8～C15范圍內(nèi)可調(diào)，能有效解決樁身材料強(qiáng)度不足帶來的問題，顯著提升地基結(jié)構(gòu)承載力，進(jìn)而達(dá)到消除深厚軟基液化的目的。CFG樁不僅能夠與褥墊層和樁間土共同構(gòu)成黏結(jié)強(qiáng)度較高的復(fù)合地基，還能避免或調(diào)整復(fù)合地基與土體之間的差異沉降。

二、工程背景

YH高速公路31+895～34+45段為深厚軟土路基，結(jié)合工程實(shí)際情況，選取其中長度60m的31+895～31+955段作為試驗(yàn)段，實(shí)施CFG樁復(fù)合地基加固試驗(yàn)。試驗(yàn)段緊鄰H特大橋東橋頭，CFG樁設(shè)計(jì)樁徑0.5m，樁長17m，按照三角形布置，采用振動(dòng)沉管法施工，插入下臥層深1m。通過兩種不同樁間距調(diào)整地基剛度，保證橋頭段地基剛度漸變過渡，適應(yīng)橋頭段和正常路段對(duì)沉降量的不同要求，避免發(fā)生橋頭跳車等問題。在CFG樁頂設(shè)置厚度40cm～50cm的砂石褥墊層，調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比，避免樁基底面應(yīng)力過于集中，保證CFG樁復(fù)合地基承載力。

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)，YH高速待加固段軟土路基土層包括亞黏土、淤泥質(zhì)土及黏土層，其中亞黏土層實(shí)際含水量26.9%、濕密度1.98g/cm、孔隙比0.75、塑性指數(shù)14.6%、壓縮系數(shù)0.38MPa、壓縮模量4.85MPa；淤泥質(zhì)土層實(shí)際含水量78.1%、濕密度1.56g/cm、孔隙比2.17、塑性指數(shù)24.9%、壓縮系數(shù)2.12MPa、壓縮模量1.84MPa；黏土層實(shí)際含水量23.8%、濕密度2.1g/cm、孔隙比0.64、塑性指數(shù)17.7%、壓縮系數(shù)0.23MPa、壓縮模量12.1MPa。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果可知，淤泥質(zhì)土不排水抗剪切強(qiáng)度為20kPa，并可通過圓孔擴(kuò)張理論計(jì)算沉樁引發(fā)的擠土效應(yīng)。

YH高速軟土路基加固處理中,CFG樁設(shè)計(jì)樁徑0.5m，使用的普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)42.5，粗集料為粒徑3.0cm～5.0cm的碎石料，樁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度C12，樁頂碎石墊層必須選用粒徑2.0cm～5.0cm的清潔碎石料，并在樁頂墊層內(nèi)層鋪設(shè)延伸率在3.0%以下、縱橫向抗拉強(qiáng)度至少80kN/m和60kN/m的鋼塑土工格柵；CFG樁打設(shè)深度應(yīng)不小于軟土層厚度的1.0m，打設(shè)間距設(shè)計(jì)包括2.0m和2.5m兩種。

三、CFG樁復(fù)合地基加固深厚軟基施工

CFG樁施工工藝包括長螺旋鉆施工和振動(dòng)沉管施工兩種，考慮到工程區(qū)內(nèi)地下水位較高，待加固地基主要為飽和軟黏土，通過長螺旋鉆孔灌注成樁存在較大難度，所以綜合比較后工程施工方?jīng)Q定通過振動(dòng)沉管機(jī)開挖施工，并在打樁過程中配合使用鋼筋混凝土預(yù)制樁尖。在CFG樁施工過程中，需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求連續(xù)施打和隔樁隔排跳打，隔樁隔排跳打的順序應(yīng)為單排雙樁號(hào)、雙排單樁號(hào)、單排單樁號(hào)和雙排雙樁號(hào)。結(jié)合試樁情況可知，跳打施工后的樁身質(zhì)量略差于連打施工樁身質(zhì)量，因此應(yīng)采用從中間向兩側(cè)連續(xù)退打的方式，避免設(shè)備壓斷樁身及跳打所致的地基不平等病害，減少樁機(jī)往返移動(dòng)頻次，縮短施工進(jìn)度，提升工效。

CFG樁施工結(jié)束后需完成樁身低應(yīng)變檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，Ⅰ類樁、Ⅱ類樁在全部CFG樁中分別占比65.2%和34.8%，Ⅱ類樁大多存在樁體淺部和樁頭處的質(zhì)量問題，需在樁頂褥墊層施工前補(bǔ)強(qiáng)Ⅱ類CFG樁。

四、成樁質(zhì)量試驗(yàn)

鉆孔取樣已達(dá)到齡期的CFG樁，以便檢測(cè)實(shí)際樁長和樁身完整性，并可通過CFG樁單樁和復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，檢測(cè)單樁和復(fù)合地基的加固效果。

（一）試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

在施工過程中，技術(shù)人員隨機(jī)取樣拌和均勻的混合料，根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)制尺寸15cm×15cm×15cm的標(biāo)準(zhǔn)試件，并按要求在養(yǎng)護(hù)28d后展開抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)強(qiáng)度應(yīng)控制在18MPa～25MPa，試件抗壓強(qiáng)度至少6MPa。

（二）鉆孔取芯檢驗(yàn)

按照時(shí)間要求鉆孔取芯，除2.5m間距的18#樁發(fā)生12.5m以下深度取芯偏離外，其余CFG樁均按試驗(yàn)規(guī)程取芯至樁底，且長度均在15.0m～16.5m范圍內(nèi)，鉆孔取芯檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 CFG樁鉆孔取芯檢驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)一步對(duì)所得CFG樁鉆孔取芯結(jié)果實(shí)施抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果表明樁體實(shí)際抗壓強(qiáng)度在14.8MPa～29.7MPa范圍內(nèi)，且均大于6MPa的樁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

（三）靜載試驗(yàn)

按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定，采用一級(jí)加荷至穩(wěn)定狀態(tài)后再實(shí)施下級(jí)加荷，分別選擇樁間距2.0m和2.5m的成樁各1組，共實(shí)施2組CFG樁單樁靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)需安排在成樁至少兩個(gè)月后，CFG樁齡期明顯高于28d。根據(jù)CFG樁單樁靜載試驗(yàn)荷載-沉降量曲線，沉降量曲線出現(xiàn)陡降的起始點(diǎn)為其極限承載力基本值2450kPa，累計(jì)沉降量在75mm～90mm區(qū)間內(nèi)變化。

為分析CFG樁復(fù)合地基實(shí)際承載力受樁頂碎石褥墊層影響的程度，分別實(shí)施無褥墊層的靜載試驗(yàn)和褥墊層完整的靜載試驗(yàn)。無褥墊層靜載試驗(yàn)即復(fù)合地基靜載試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)并未設(shè)置褥墊層，僅找平設(shè)計(jì)厚度，并將砂墊層鋪設(shè)在荷載板之下。在CFG樁頂部形成碎石褥墊層情況下的CFG樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)的荷載-沉降量曲線如圖1所示。

圖1 有褥墊層的CFG樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)荷載-沉降量曲線

（四）成樁質(zhì)量分析

由CFG樁成樁質(zhì)量試驗(yàn)結(jié)果可知，其試件抗壓強(qiáng)度完全符合樁體設(shè)計(jì)要求，表明該工程CFG樁材料配合比準(zhǔn)確合理，成樁質(zhì)量有保障。鉆孔取芯結(jié)果顯示，CFG樁實(shí)際樁長完全能夠穿過高速深厚軟弱淤泥質(zhì)黏土層，進(jìn)入硬塑性強(qiáng)的粉質(zhì)黏土層。試驗(yàn)所得的CFG樁單樁極限承載力達(dá)2450kPa，如以其1/2為承載力基準(zhǔn)，則其取值為設(shè)計(jì)承載力的3倍，符合相關(guān)規(guī)范要求。該工程軟弱路基段設(shè)計(jì)填土厚度為4.0m～5.0m，綜合考慮路面行車荷載及安全儲(chǔ)備，復(fù)合地基承載力應(yīng)保持在145kPa～180kPa范圍內(nèi)，符合軟弱地基上覆荷載相關(guān)要求。

五、結(jié)語

通過分析該工程深厚軟基處理中CFG樁復(fù)合地基應(yīng)用問題得知，在路基填筑施工過程中，CFG樁復(fù)合地基樁間土應(yīng)力隨行車荷載的增大而增大，并在預(yù)壓期內(nèi)樁間土壓力呈整體上升趨勢(shì)，且為重新分配應(yīng)力，不斷調(diào)整樁間土和樁頂所承受的荷載量，而樁土應(yīng)力比出現(xiàn)略微下降趨勢(shì)。CFG樁復(fù)合地基總壓縮變形僅為預(yù)壓路段的10%，填土施工期間壓縮量為施工總變形量的60%，經(jīng)過加固處理后，施工路段深厚軟基符合高速公路路堤工后沉降的控制要求。