王巍

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100)

0 引言

CFG樁是粉煤灰碎石水泥樁的統(tǒng)稱，由水泥、砂礫石、粉煤灰加水混合攪拌而產生的高強度粘合樁體，它與褥墊層一起經受上方載荷，組成復合地基[1]。軟土地基經CFG樁施工后，承載作用可以取得有效的改進，適用于處理以昆明滇池區(qū)域為代表泥炭質土及淤泥質軟土地層。

CFG樁與其他地基處理的施工方法相比，由于其施工周期短、選用工業(yè)生產的廢渣粉煤灰為原材，不需要配筋，在減少工程造價的同時，又可以確保樁基礎的荷載能力，所以被我國的軟土地區(qū)大量采用。

滇池湖相沉積層形成環(huán)境復雜，發(fā)育深度大，規(guī)律性不強，尤其以淤泥質土及泥炭質土為代表軟弱土層壓縮、孔隙比大、強度低、含水率較高，工程性能低。

文章以昆明地鐵3號線石嘴車輛段工程為例，通過試樁、樁身完整性檢測、單樁復合地基載荷等一系列試驗，對CFG樁在湖湘沉積層中的施工技術進行分析，明確提出了質量管控的對策，對相似地質條件下的施工有著借鑒價值。

1 工程簡介

因湖相沉積的各土層屬軟弱土，抗剪強度指標采用快剪指標，各土層的物理力學指標如表1所示。

表1 地基土物理力學性質

2 作用機理

CFG樁是粉煤灰碎石水泥樁的統(tǒng)稱，由水泥、砂礫石、粉煤灰兌水混合而產生的高強度粘合樁體，CFG樁與周圍土一起形成復合地基土共同承受上部荷載，其上設置褥墊層。因為在CFG樁擴大樁頭上部鋪設碎石墊層，由于摩擦力的作用效果，在完成施工，并且強度滿足設計要求后，樁周圍的土體會因上方載荷作用從而發(fā)生沉降趨勢，同時對CFG樁產生負摩擦作用，如此一來CFG樁本身的承載力得到了提高。此外，CFG樁體中的粉煤灰可增加整體的黏合強度，進而增強負荷地基的置換作用，由于樁體承受了較大部分的荷載，使得樁體之間土的應力有所減小，避免樁周邊土體出現下沉現象，同時也可以使土體的承載能力得以實現提升[2]。

如此一來促使CFG樁和土體便可以形成了一個共同的受力結構，從而構成復合地基，使軟土地層的承載能力得以有效的提高。

3 CFG樁設計要求

按照圖紙的相關要求，為了保證CFG樁的工程質量、荷載要求，以及有碴軌道工后沉降的相關標準，在正式施工之前，第一步要對CFG樁的樁體原材料進行標準條件下的配合比試驗。施工圖中規(guī)定樁體水泥選用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，其摻量不應少于200 kg/m3，粉煤灰摻入量為70～95 kg/m3，粗骨料必須達到配比要求，松散堆積密度需大于1 500 kg/m3。經過計算得出

（1）適配強度：

（2）水膠比：

（3）根據普通混凝土配合比設計規(guī)程（JGJ55—2011）中混凝土坍落度要求，單位用水量mw0取值為205 kg/m3。

（4）單位混合料用量：

（5）單位水泥及摻合料用量：根據施工圖紙要求，粉煤灰摻量取30.0%，因此粉煤灰用量為：

成樁工藝試驗：根據現場實際情況，最終確定混合料拌和時間:60～70 s；CFG樁拔管速度控制在1.5～2 m/min；鉆機電流控制在120～230 A。

4 CFG樁施工質量缺陷及解決方法

4.1 產生原因

通過工程試樁發(fā)現，現有工藝條件下CFG樁成樁效果不理想，施工過程中常見堵管現象，部分樁體存在樁身不連續(xù)、斷樁、縮徑問題，竄孔現象時有發(fā)生。

經過調查分析，造成CFG樁施工質量缺陷的原因主要有：

（1）受CFG樁體材料拌合質量和配合比不當因素影響，使得混合料工作性能較差，從而引起堵管問題。當樁體材料中的粉煤灰用量較少或者混合料的坍落度太小時，其流動性較差是堵管的重要原因之一;其次當混合料坍落度較大，極易產生骨料和砂漿分離析現象。另外，在施工過程中由于操作不當，未能及時進行提鉆，使得CFG鉆頭處的漿液溢出從而形成堵管。

（2）在混合料的灌入過程中，長螺旋鉆桿提升速率較快是斷引起斷縮頸、樁樁的主要原因；此外，預留空樁較長，后期開挖時土體受外力擾動破壞較大，也是引起斷樁的原因之一。

（3）竄孔問題。由于被加固土層中含有松散狀的粉質土及粉砂，在CFG樁鉆進過程中，土體在CFG樁樁機葉片剪切擾動的影響下，容易引起液化現象，從而發(fā)生竄孔現象。

4.2 解決方法

（1）嚴格控制CFG樁體材料的施工配合比，保證其良好的施工性能，尤其要控制粉煤灰、水泥的摻量和拌合料的坍落度，并根據混凝土坍落度要求重新對配合比進行調整計算。

單位用水量mw0=215 kg/m3。

膠 凝 材 料 用 量：mb0=mw0（W/B）=215/0.69=311.59 kg/m3；粉 煤 灰 用 量：mf0=311.59×30.0%=93.48 kg/m3；故 水 泥 用 量：mc0=mb0-mf0=311.59-93.48=218.11 kg/m3。

（2）由于施工場地內泥炭質土分布廣泛，為防止斷樁和縮頸現象發(fā)生，根據實際情況適當降低提鉆和拔管的速度，將其CFG樁拔管速率控制在2～2.5 m/min。與此同時在打樁前，對場地進行開挖平整，將空樁長度控制在50 cm左右，以此減少后期開挖時樁體受外力作用而引起的破壞。

（3）在樁底適當座漿。當CFG樁到達樁底時，應繼續(xù)攪拌15 s，用來鉆進樁底松土。在鉆入的過程中，需要對樁機的電流表進行觀察，如果發(fā)現電流出現轉動時，那么表明地層發(fā)生了變化，此刻需要調整鉆進速度。通過計算鉆機電流宜控制在120～230 A。

（4）采取隔樁、隔排的跳打方法進行CFG樁施工，同時盡可能地避免在發(fā)生竄孔問題的范圍內施工推進排數，最大限度地將已施工的樁體擾動能量的積累降至最低；如遇特殊情況，根據現場實際情況，聯系設計單位對樁距進行調整。

5 成樁質量與承載力檢驗

5.1 成樁質量

在試車線CFG樁完工后28 d，于每根檢測樁樁徑方向1/4處，取不同深度的試樣做無側限抗壓強度試驗。

根據施工圖紙要求，檢測頻率應為施工總樁數0.2%,由于試車線CFG樁加固施工總數為2 982根，因此選取9根CFG樁強度進行檢測，結果全部滿足要求。

取樣結果顯示CFG樁芯樣連續(xù)、完整、膠結好、芯樣側表面光滑、骨料分布均勻，芯樣呈長柱狀，成樁效果較好，成樁質量滿足設計強度與施工要求。

5.2 CFG樁承載力檢驗

根據設計要求試車線CFG樁單樁復合地基承載力不小于200 KPa。

5.3 樁身完整性檢測

根據施工圖紙要求對試車線CFG樁進行低應變樁樁身完整性檢測，在所檢測的457根工程樁中，一類樁為421根，占受檢樁數的92.1%，二類樁為36根，占受檢樁數的7.9%，成樁效果良好。

5.4 工后沉降

根據《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8—2016）及《城市軌道交通工程測量規(guī)范》（GB/T 50308—2017）和設計圖紙要求，本項目共計布設18個點位，CFG樁加固地基監(jiān)測于2015年10月3日開始，截止到2016年12月6日，實際監(jiān)測天數為429 d，累計最小沉降量為-9.5 mm，累計最大沉降量為-11.7 mm，滿足工后沉降不得大于-20 mm技術要求。

6 結論

（1）滇池湖相沉積層CFG樁在施工過程中存在的典型質量的缺陷為常有堵管現象發(fā)生，部分樁體存在樁身不連續(xù)、斷樁、縮徑問題，竄孔現象時有發(fā)生。

（2）按照施工圖紙的相關要求，根據試樁質量缺陷進行研究分析，最終確定單位用水量為215 kg/m3，粉煤灰用量為93.48 kg/m3，水泥用量為218.11 kg/m3。

（3）CFG樁拔管速率控制在2～2.5 m/min。鉆機電流控制在120～230 A。與此同時在打樁前，對場地進行開挖平整，將空樁長度控制在50 cm左右，以此減少后期開挖時樁體受外力作用而引起的破壞。

（4）軟土地層在CFG樁施工加固后，土體強度顯著提高，滿足了地基承載力設計要求，有效地解決了軟土地層的工后不均勻沉降這一難題，根據實踐總結，基本掌握了CFG樁在昆明滇池湖相沉積層軟土地基中的施工工藝。對相似地質條件下的施工有著借鑒價值。