中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司
摘要：水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG桩）是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用成桩机械在地基中制成桩基，多用于路基软基处理，CFG桩复核地基是由CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成的复合地基。
关键词：荷载；复合地基承载力；褥垫层
1.前言
贵阳市轨道交通1号线剩余土建结构工程第一工作段包括：金阳车辆段与综合基地土石方工程（不含房建结构工程），金阳车辆段（工程起点）～下麦西站区间土建结构工程。
本工作段CFG桩加固范围里程如下：
JK0+050～JK0+587.5，长537.5m；JK0+075～JK0+282.5，长207.5m；
JK0+567.5～JK0+637.5，长70m；JK0+612.5～JK1+012.5，长400m；
JK1+037.5～JK1+062.5，长25m；JK1+037.5～JK1+212.5，长175m；
JK1+162.5～JK1+212.5，长50m，地基采用CFG桩进行加固。
CFG桩桩间距1.5m和2.0m，成桩直径0.5m，采用正三角形布置,桩底置于灰岩顶面以下0.5m。
本项目CFG桩施工重点难点：CFG桩面积为61500平方米，约26000根，240000米。工作量大。
2.CFG桩复合地基的工程特点
2.1桩体作用明显
由于桩体材料高于软土底层，在荷载作用下，CFG桩的压缩性明显比桩间土小，因此基础传给复合地基的附加应力，随着底层变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象。大部分荷载由桩体承受，桩间土应力明显减小，复合地基承载力较天然地基有所提高，基础的沉降量亦减小，随着桩体刚度的增加，桩体作用发挥更加明显。
2.2褥垫层作用明显
褥垫层的设置是CFG桩复合地基的关键之一，褥垫层是粒状材料组成的三体垫层。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基。褥垫层为桩向上刺入提供了条件，通过垫层材料的流动补给，使桩间土与基础始终保持接触。在装土共同作用下，地基土的强度得到一定发挥，相应的减少了对桩的承载力要求。
3.CFG桩施工
3.1施工工艺流程图
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长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工工艺流程图
3.2工艺性试桩
3.2.1试桩目的
（1） 验证机械性能，选择合理的机械配备；
（2） 验证工艺流程，总结出有关CFG桩的施工参数、钻进速度、拔管速率、施工工艺、试验检测等，具体指导后续CFG桩的施工；
（3）对成桩质量进行检测，确定检测方法；
（4）对地质情况核验；
（5）优化混合料的配合比，确定混合料拌合时间。
3.2.2试桩总结
对施工中钻进速度、提管速度、混合料配合比、混合料坍落度，钻孔顺序进行记录和总结，分析数据，作为以后大面积施工CFG桩的依据。
3.3施工方法
（1）桩位放样：先用全站仪放出路基两侧纵向控制桩，施工前再根据桩位布置图用钢尺逐点放出桩位，并用石灰做出每个CFG桩标记。放样后再对其进行全面核查，确保桩的位置、数量及布设形式准确无误。
（2）钻机就位：钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%，桩位容许偏差不大于10cm。调整桩机水平及垂直度，以达到最佳状态。
（3）成孔：钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进，一般先慢后快，如发现钻杆摇晃或难钻时应放慢进尺。钻头到达设计桩长预定标高时，于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。
（4）混合料灌注：CFG桩成孔至设计深度后，钻机停钻，并同时开始灌注混合填料，当钻杆芯管充满混合料后再开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩提拔速度宜控制在每分钟2~3m，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料，灌注成桩完成后，用水泥袋盖好桩头，进行保护，施工桩顶高程宜比设计桩顶高50cm左右，桩径不得小于设计值。
（5）CFG桩施工完毕在其混合料初凝后，进行钻桩弃土清运，清运时不可对扩大桩头以下的桩身造成伤害，不可扰动桩间土，不可破坏工作面未施工的桩位。清运完毕后清除地表面种植土30cm，并开挖其下20cm保护土层，清除保护土层时不得扰动基底土，防止形成橡皮土。施工时严格控制标高，不得超挖。
（6）保护土层清除后，截除桩顶50cm桩头，桩顶容许偏差0~20mm。如果在基槽开挖和截桩头时造成桩体断至设计标高以下过多，必须接桩至设计桩顶标高，剔平凿毛桩顶，用与桩体材料、配合比相同的混合料接桩，并超出桩周200mm。
3.4施工技术措施
（1）钻机进入现场，组装后保证钻杆具有足够长度，满足桩长变化的需要。
（2）钻机就位时，由现场技术员检查桩位无误后，通知施工员可以安装钻机就位。在桩旁的机架侧面用红油漆作好钻孔深度的水准标高标志，填写施工标识并挂在桩机上。开机前须检查导向架的垂直度，施工中随时观察和保持钻机底盘的水平和导向架的竖直，桩体垂直度偏差不得超过1.0%，桩位偏差不大于50mm，成桩直径不得小于设计值。
（3）钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动钻机钻入，钻进时应先慢后快。钻头到达设计桩长预定标高时，于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。
（4）钻孔至设计标高后，停止钻进，开始混合料灌注。每根桩的投料量应不少于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，施工桩顶高程高出设计高程50cm，灌注成桩完后，桩顶盖土封顶予以保护。长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量与拔管速度相配合，保证桩体连续、均匀、密实。施工过程中应认真填写施工记录。
（5）成桩后，移机到下一根桩继续施工。
（6）清土及凿桩：
① 第一步清土在灌压桩施工完毕后立即将多余砼铲除；
② 第二步在成桩后5天左右凿桩，避免因桩身强度较大时凿桩困难；
③ 清土采用小型机械设备及人工开挖、运输，避免断桩及对地基土的扰动；
④ 清土预留至少20cm人工清除，找平，施工时严格控制标高，不得超挖。；
⑤ 因凿桩造成桩顶开裂、断裂，按桩基混凝土接桩规定，断面凿毛，刷素水泥浆后用高一级混凝土填补并振捣密实。
4.褥垫层的作用机理
褥垫层的主要作用如下：
（1）保证了桩、土共同承担荷载。在给定荷载作用上，桩承受较多的荷载，随着时间的增加桩发生一定的沉降，荷载逐渐向土体转移。土承担的荷载随时间的增加逐渐增加；桩承担的荷载随时间增加逐渐减少。设置褥垫层后，即使桩端落在好的土层上，也能保证一部分荷载通过桩间土上；
（2）减小了基础底面的应力集中；
（3）调整了桩、土的水平荷载分担比。桩、土竖向荷载分担与褥垫层厚度密切相关。
5.总结
水泥粉煤灰碎石桩多用于软基处理，相对桩基比较，CFG桩体材料可掺入粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土承载能力，工程造价大为降低。复合式地基的特点是桩体和土体相互作用和相互受力，是力求把天然材料和人工材料的潜能发挥到极致。桩土的材料性质的差异，造成复合地基形式的千变万化，尚有许多问题需要进一步研究，在以后施工实践中不断地总结数据积累经验，才能使CFG桩施工技术上一个新台阶。
参考文献：
水泥粉煤灰碎石桩复合地基工程应用研究 阮班席 湖北工业大学学报 2008年