有关CFG桩复合地基的探讨
摘要：CFG是一种较为常用的软土地基处理措施，本文介绍了CFG加固地基的原理，并探讨了CFG桩的施工工艺，最后指出了CFG桩施工中常见的质量问题及其解决措施。
关键词：CFG桩；软土路基；施工
一.引言
软土路基处理是公路施工中的最重要的基础工作之一，若处理不当，可能在长时间的车辆载荷下使路基产生沉降，严重影响公路的正常使用。CFG桩是目前应用较为广泛的一种软土路基加固措施，CFG桩能有效提高地基承载力，并且可通过调节桩长、桩间距来调节复合地基的承载力。CFG桩桩长可以从几米到三十米左右，可将上部荷载通过传到深层地基中。这种桩的适用范围广，可用于处理饱和与非饱和粘性土、粉土、砂性土和已自重固结的素填土等地基，在处理砂土、非饱和粘性土和填土，有置换和挤密土的作用，提高密实度，减少沉降。本文将对CFG桩复合地基作简要探讨。
二.CFG桩复合地基加固的原理
CFG桩全称为水泥粉煤灰碎石桩，是以碎石、砂、石屑、粉煤灰和水泥等加水拌合而成的一种高粘结强度的桩。CFG桩复合地基包括桩、辱垫层及桩间土三部分。其对软土地基的加固机理表现在以下几个方面。
1.提高地基的承载力
在土中加入CFG桩后，桩能将上部荷载传递到深部较好的土层上，从而提高地基的承载力。由于褥垫层的“流动”特性，可使桩体与桩间土共同承担上部荷载。
2.改善地基土的压缩特性
通常软土路基的压缩性较大，压缩模量较小，在列车载荷下会产生较大的沉降变形，甚至超出相关规范对沉降和差异沉降的要求。而采用CFG桩后，会使地基土的模量增大许多，压缩性减少，从而减少公路路基沉降。
3.改善地基土的动力特性
CFG桩在成桩过程中会使桩周土一部分振动产生液化，重新排列土颗粒，使土体密实度增加，减少了地基土的液化指数，有效提高地基承载力。此外，当桩长较长时（30米左右），桩可贯穿液化土层而到达稳定的非液化土层，从而避免液化土层的影响。
4.桩体的排水作用
含沙量较大的粉土通常含水量也较大，用CFG桩处理时，施工钻进会使土体产生超孔隙水压力，使孔隙水沿桩体上升排出，能有效增加桩间土的密实度。
三.CFG桩施工工艺
1.确定桩位
施工前，首先要用全站仪和钢尺等工具根据桩位图放出轴线控制桩和CFG桩位，并用显眼地颜色或竹签做出标记来表示桩位。
2.钻机就位
钻进前可在机架或钻杆上划分均匀的刻度，并标出长度，以便记录和控制孔深。先利用轴线桩校正好钻杆的位置，再用钻机塔身四周的垂直标杆检查塔身导杆。钻机就位关键是要控制钻杆的偏差度和垂直度，首先将钻杆下放使钻头对准桩位点的中心，再调整钻杆垂直度，最好使垂直度的偏差小于1%。
3.钻进成孔
开始钻孔时，先关闭钻头阀门，将钻杆移动直到钻头接触地面时，再启动机器，让钻杆旋转钻进下沉，直到设计标高为止。成孔时要控制钻进的速度，为避免钻杆摇晃，应先慢后快，这样还能及时检查并纠正钻杆的偏差。如果发现钻进的进尺明显变慢，钻进的标高与设计标高、前期地质勘察结果基本相符，则可以停钻。
4.灌注及拔管
当钻孔钻至设计标高后就停止钻进，并向钻杆芯管内泵送混合料，管内充满后即可拔管，严禁先拔管后泵料。应控制好钻机的提速与混凝土泵的泵送量之间的匹配关系，通常施工中钻机提拔速度宜控制在2～3m/min，并由专业人员来指挥钻机和混凝土泵之间的协调关系，这是CFG桩施工质量控制的重点。注意施工桩顶标高应比设计标高高0.5m。在灌注过程中尽量避免出现停浆现象，若施工过程中出现意外情况不得不停机时，等待混凝土搅拌时间不得大于混凝土的初凝时间，否则就应重新钻孔成桩。
5.移机
当完成一根CFG桩的施工后，就移动钻机进行下一根桩的施工。由于桩位通常容易被排除的土体覆盖，或被钻机支撑脚的压力使原标定的桩位发生移动，所以移机前还应对下一根桩的桩位进行复核，防止桩位发生偏差。
6.桩头处理
当桩完成施工后，用截桩机从桩的四周切割，在割痕处对称放置2个或4个刚钎，用锤击打刚钎，来截断桩头。
四.CFG桩施工中常见的问题及其控制措施
1.堵管
堵管是长螺旋钻孔灌注桩施工中常见的问题，主要原因有以下几个方面。
（1）混合料配合比不合理。如果混合料的粗细骨料配比不合理，细骨料和粉煤灰用量较少时，容易导致混合料的和易性变差，进而引起堵管。因此，一定要注意这两种材料的掺入量，粉煤灰的掺入量应控制在60～80kg/m3。
（2）混合料搅拌质量问题。如果混合料搅拌的塌落度太小，会使混合料在管内流动性差，摩擦力增大，容易造成堵管；当混合料塌落度太大时，会使混合料的骨料与砂浆产生离析，水浮到管的上面，粗骨料下沉，加大与管壁的摩擦，也易引起堵管。因此，应控制好混合料的塌落度，最佳范围为16～20cm，并可适量掺入泵送剂。
（3）设备缺陷。连接钻杆与高强柔性管的弯头曲率半径不合理时，容易引起堵管；管接头不牢固，垫圈破损，造成水泥砂浆流失使混合料太干，流动不畅而造成堵管；输料管在施工结束后未清洗干净，造成管内结成硬块体，阻碍混合料的流动而导致堵管；有的钻机、钻头设计不合理，密封不严，承压水带着砂通过钻头间隙进入钻杆芯管时形成砂塞，堵住钻头阀门，使混合料无法下落，造成堵管。选用设备时应该考虑其设计问题，在施工完成后，将管道及时彻底地清洗干净。
（4）冬期施工措施不当。冬季施工的输料管和弯头未做好防冻措施，保温效果不好，使混合料冻结而造成堵管。可以通过加热水来提高混合料的出口温度，并控制好水温，避免水温过高。
（5）施工操作不当。若管内充满混合料后提钻不及时，混凝土泵产生的泵送压力使钻头处的水泥浆液挤出，在钻头阀门处形成干硬混合料塞体造成管道堵塞。所以在施工时应先提钻后泵料。
2.窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到窜孔现象，即打完1号桩，再紧接着对相邻的2号桩施工时，已打完的1号桩桩顶在钻进的过程中突然下落，对2号桩泵入混合料时，1号桩下降的桩顶又上升，随着2号桩的混合料不断增多，1号桩的桩顶标高可恢复到原标高。
大量工程实例证实，当被加固土层中有松散粉土、粉细砂，且具有地下水，桩距较小、桩的长度大、成桩时间长时才发生窜孔。因此，可采取这些措施来防止窜孔：尽量采取大桩距的设计方案，以减少新打桩对已打桩的剪切扰动；减少打桩推进排数，并尽快离开己打桩，减少对已打桩扰动；改进钻头，提高钻进速度；采用隔桩、隔排跳打方案。
3.钻头阀门打不开
在钻孔完成后，提钻时钻头阀门打不开，无法灌注成桩。主要原因有：
（1）钻头构造有缺陷，如内嵌式阀门易被砂粒、小卵石等卡住，使阀门无法开启。所以应该注意阀门的密闭性，若有密闭不严实的情况，立即予以处理。
（2）若桩端所处的土层透水性好、水头高，可能使阀门外土体和水的侧向压力大于阀门内混合料的侧向压力，从而导致阀门打不开。此时应调整阀门结构型式或调整桩长，穿透水头高的砂砾层，进入粘土层。
（3）桩体上部存气。有时截桩头时会发现有的桩顶部存在空洞，这主要是排气阀门不能正常排气导致的。因此，在施工过程中应经常检查排气阀是否堵塞，防止堵塞造成桩体存气，若发现堵塞，应及时采取措施加以清洗。
五.结束语
总之，CFG桩的施工质量直接关系到公路软土路基的处理质量，在CFG桩的施工过程中严格按照规范进行施工，并针对施工中常见的各种质量问题，采取有效措施来进行防范和应对，确保软土路基的加固质量。
参考文献：
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