樊卓

（湖南建工交通建设有限公司，长沙 410000）

1 CFG桩基本概念

1.1 含义及特点

水泥粉煤灰碎石桩（Cement，Fly-ash Gravel Pile，CFG桩），是由碎石、石屑、粉煤灰、适量水泥加水拌和，再经由成桩机具制成的具有一定黏结强度的桩。碎石桩由松散的碎石组成，在荷载的作用下碎石桩会产生膨胀变形，当桩处于软土中时，桩体容易因膨胀而破坏。而CFG桩因为是低强度的混凝土桩，不仅可以进一步提高地基承载力，还因为其桩身有一定的黏结性，可以在较长范围内受力，更能充分地发挥桩周摩擦阻力和端承力。另外，CFG桩对提高复合地基承载力幅度较大，普遍适用于加固填土、饱和非饱和黏性土、松散砂土和粉土等。总的来说，CFG桩的优势主要表现在沉降变形小、施工相对简单、造价较低、承载力提高幅度大、适用范围广、稳定性强、社会和经济效益高等。目前来说，CFG桩广泛运用于高速路桥的软弱地基处理[1]。

1.2 CFG桩作用原理

CFG桩的加固和作用机理主要概括为：（1）CFG桩复合地基对地基起到了良好有效的置换作用，使之承载力得以提高；（2）褥垫层起到桩体和桩间土的荷载调整均化作用，改善桩体和桩间土的荷载承担效果；（3）对于砂土和粉土来说，CFG桩复合地基还具有相对显著的挤压密实效果。桩体、桩间土和褥垫层的具体作用如下。

1.2.1 桩体

桩体作为CFG桩复合地基中主要承担荷载的作用部分，主要承担上部和水平荷载。对于挤压密实效果不同的地基来说，桩体还能起到一定的增强挤压密实效果的作用和一定的置换作用。

1.2.2桩间土

桩间土是CFG桩复合地基中承担荷载的重要组成部分，主要承担竖向和水平荷载。在桩的施工过程中，桩间土受到挤压密实作用，从而使桩间土的承载力提高，而桩间土的承载力提高后会让桩周围土侧的应力增加，从而提高桩体本身的性能。

1.2.3 褥垫层

褥垫层作为CFG桩中的重要组成部分，主要是调整均化桩体和桩间土间所受荷载，同时减少桩体的向上刺入度及调整桩体、桩间土荷载分担比。

1.3 CFG桩的主要质量要求

1）CFG桩桩位必须与设计相符，桩距误差应不大于100 mm；CFG桩桩体垂直度允许偏差应≤1%，桩径不小于设计值。

2）CFG桩桩长应满足设计要求，桩端进入持力层不小于50 cm，桩顶高出设计标高50 cm。桩身强度≥20 MPa，桩体整体保持完整。

3）处理后的CFG桩复合地基承载力应不小于130 kPa。

2 CFG桩施工流程和施工技术

2.1 施工流程

CFG桩施工流程主要是：场地平整→放样定位→埋桩头→钻机就位→振动沉管→投料拔管→移机→砍桩头→接扩头桩→铺设褥垫层。

2.2 施工技术

2.2.1 CFG桩的成孔技术

（1）CFG桩的成孔机械设备主要有成孔设备钻机，桩体位置测量定位仪器全站仪等。（2）为了避免出现因连续施打导致桩体混凝土缩径或者桩身被挤等质量缺陷情况，CFG桩加固要采取间断跳打，而不是连续施打。（3）使用CFG桩加固处理的整体范围要包含该段路桥软弱地基范围内的所有应加固软土，无论是可塑性红黏土，还是粉质黏土或者风化岩，都要使用CFG桩加固处理。（4）CFG桩的成孔施工工艺流程为：安置调整打桩机→设置钻孔深度→进行试钻→达到深度后，再空钻排土→控制钻距→桩孔位置调整[2]。

2.2.2 CFG桩的成桩技术

（1）CFG桩的成桩机械设备主要有桩体混凝土输送设备输送泵，桩体混凝土拌和设备混凝土搅拌机等。（2）CFG桩的成桩施工要注意等到空钻清理桩底杂物时，即开始配料，等到杂物清理完成后，严格按照相关要求进行桩体灌注处理。（3）CFG桩的成桩施工工艺：桩底杂物清理→按照要求进行配料→进行混合料灌注→提钻速度的控制→完成基本灌注。

3 CFG桩质量控制要点

1）在CFG桩正式施工前，施工单位要进行CFG桩成桩工艺性试验，通过工艺性试验确定CFG桩的施工过程相关技术参数和具体施工工艺。在工艺性试验中要做好对技术参数的记录及保存，以作为后续正式进行CFG桩施工的基本依据和参考。

2）CFG桩的桩位施工顺序与所处土层性质和设计桩距有关。对于高速路桥软弱地基，需要运用的是隔桩跳打的打桩方式；针对满堂布桩，则需要从中心向外围推进或者是由一边向另一边推进的施工顺序。

3）要安排专人做好CFG桩沉管过程中的相应沉管记录。一般来说，每沉管1 m就要记录一次电流数据，沉管记录不仅可以明确土层变化，也能帮助复核工程地质勘察资料。

4）根据沉管记录，要在CFG桩桩端到达持力层的时候，也就是钻机基本动力明显减弱的时候，根据设计桩长和桩机抬架位置进行相应的调整，以控制产生的摆动。

5）CFG桩的拔管速度会严重影响到桩体的质量，过快会导致桩径偏小或缩径断桩，会导致产生离析，影响设计强度，因此，要严格控制拔管速度。一般来说，公路路桥软弱地基拔管速度应在0.6～0.8 m/min为宜。

6）混合料的质量严重影响到CFG桩桩体强度和成桩质量，因此，混合料的和易性要进行严格控制。另外，在CFG桩施工过程中，还要进行桩体混合料的试块试验，以用来检测不同龄期的混凝土实际强度从而判断桩体达到的强度。

7）CFG桩的桩顶标高应比设计标高高0.5 m左右，高出的桩顶主要是适用于湿黏土的封顶。当桩体达到相应强度后，再进行开槽，要注意开槽的时候避免对桩体或者桩间土造成破坏。

8）严格测量确定桩顶标高后，再进行凿除桩头。凿除桩头的时候，为了保证桩顶的平整和保护桩身，不可以使用重物横向击打桩体，也不能仅仅是单边的凿除。

9）褥垫层的铺筑必须要分层铺筑并静力压实，层层到位，按照国家规范要求，土工格栅的铺设要贴紧下承层，土工格栅要进行固定，既要保证平顺拉直，也要保证上层和下层土工格栅至少错开100 cm方可进行施工。另外，当使用搭接方法制作土工格栅时，搭接长度要满足30 cm以上；使用黏结或者是缝接制作土工格栅时，黏结或者缝接长度要大于5 cm。

10）在CFG桩成桩过程中要利用在桩机顶部设置的垂球来控制CFG桩的垂直度，垂直度的偏差不能超过1%。

4 CFG桩常见问题出现的原因及解决措施

4.1 桩体断桩的原因和预防措施

桩体断桩的原因主要有：（1）混合料配合比不佳或者混合料搅拌时间不充分；（2）冬季施工时混合料的保温措施做得不好；（3）拔管速度和高度控制不佳；（4）桩体桩顶处理不好。

为避免CFG桩发生断桩的预防措施有以下几种：（1）严格按照土层的不同进行混合料配比的调整，混合料搅拌时间一定要充分；（2）做好桩体施工工序间的配合工作，尤其是提钻速度一定要与混凝土泵送量匹配，严格控制由于混凝土输入量大于提钻时产生的空孔体积，要让混凝土面基本始终保持在钻头以上1 m，避免在桩体中形成充水孔洞；（3）冬季施工时要严格做好混合料的保温工作，如果发现混合料出现保温不良，要及时处理，不可将就使用；（4）严格控制拔管高度和速度，每次拔管后均要留下振捣时间。

4.2 混凝土泵送管堵管的原因和预防措施

在CFG桩桩体施工过程中，堵管的原因主要有：（1）施工现场外界气候环境突然骤变，导致混合料在泵送管中产生变化，导致堵管；（2）CFG桩桩体施工过程中工序衔接不恰当或者混凝土泵送时间控制不当，导致混合料坍落度产生变化，引起损失，进而导致堵管；（3）混合料运送不及时，导致泵送不连续，需停机等待混合料时间过长导致堵管；（4）泵送机械检修不及时，导致泵送过程出现故障致使堵管。

针对堵管产生的原因，解决措施主要有：（1）泵管要进行覆盖洒水降温，以减少外界环境突变对混合料产生的影响。（2）一旦施工现场发现输送的混合料坍落度出现大的变化，要及时将混合料运送回拌和站进行再次处理。（3）当混合料运送不及时，停机等待时，要每隔一段时间，基本时隔10 min左右打一次反泵，以减少堵管发生的频率。等待时间过长时，要及时对钻机和泵管进行清洗，降低堵管可能性。（4）遇到机械故障时，先要迅速切断电源，再及时清洗干净泵机和泵管，避免因清洗不及时导致堵管。（5）施工现场的泵机司机和钻机司机及现场管理人员要固定，且要准备有效的通信联系工具，合理安排混合料的运送和泵送速度等，减少堵管现象的发生。

4.3 CFG桩桩体承载力不足的原因和预防措施

CFG桩在施工过程中，导致CFG桩桩体承载力不足的原因有：（1）桩体未真正穿透软土地基或者恰好置于夹层上，容易造成桩体已经深入硬层的假象，导致桩体承载力不足；（2）设计时桩体桩长设计不佳，桩长不足，导致桩体承载力无法满足设计要求。

针对桩体承载力不足主要解决措施有：（1）正式开始桩体施工前，要反复对地质进行复查，确保施工工程中桩体要深入硬层；（2）一旦发现桩体桩长等设计有所不足，施工单位要及时与设计单位取得联系，提出变更建议，设计单位根据实际情况及变更建议，及时完善设计变更[3]。

5 CFG桩加固处理建议

1）勘察单位切实做好高速路桥工程的土质勘察工作，明确要进行加固处理的软土性质，以便设计单位根据土质进行恰当设计。

2）设计单位要结合现场的情况，完善设计，若需变更时，设计单位要及时完成变更并指导施工单位切实做好变更后加固处理方案。

3）施工单位一定要严格遵守相关规范要求，切实做好CFG桩施工的每一步，要让CFG桩发挥出其特性。

4）监理单位要加强重点工序和关键技术的监督管理，以确保CFG桩施工的科学性和完整性，从而保证CFG桩的加固作用。

6 结语

软土地基的加固处理好坏关系到整个高速路桥工程的质量优劣，切实应用CFG桩做好对软弱地基的加固处理，对保证整个工程质量有着重要的意义。在进行CFG桩施工时，各工序要遵循相关规范要求，合理合规地完成CFG桩对软弱地基的加固处理。