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摘要：随着社会经济的高速发展与城市建设规模不断扩大，交通运输的需求日益增加，同时也推动着道路工程建设数量不断增加。在沿海、沿江及地下水充足的地区，存在大量软土地基，道路工程施工中可以采用CFG桩对其进行加固处理。文章从桩体、褥垫层和排水固结等方面研究了CFG桩的作用机理，并对沉管振动法和长螺旋钻孔灌注法的施工工艺进行了分析。
关键词：软土地基；CFG桩；沉管振动法；长螺旋钻孔灌注法
引言
CFG桩是英文CementFly-ashGravelPile的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩。CFG桩由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和后制备而成，其典型特征是可变强度。在不同的水泥掺量及配比条件下，CFG的强度等级介于C15-C25之间，且处于刚性桩与柔性桩之间。由于CFG桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基，因此可通过复合地基原理和性状进行计算或设计。在工程当中，CFG桩不需要计算配筋。此外，部分工业废料如粉煤灰、硅灰、炉底灰等和石屑可作掺和料，从而能够进一步降低工程造价。
1 CFG桩概述
近些年，我国道路工程的建设快速发展，但由于我国幅员辽阔，在道路施工中常遇到复杂的地质问题，其中沿海、沿江与地下水源丰富的地区面对的主要地质问题是软土路基的大量存在。软土地基具有含水量高、透水性低、固结速度慢、较低强度等劣势，导致这种天然地基的承载力低、道路的安全性降低，需要对其进行加固并提高承载力的处理，其中CFG桩是地基处理中一种比较有效的软土地基加固方式。水泥粉煤灰碎石桩即是CFG桩。水泥粉煤灰碎石桩混合料由碎石中添加水泥、粉煤灰和石屑组成，经加水搅拌、固结后形成的高黏结性与高强度的桩。其中碎石作为基础材料，加入的石屑用以调节级配，水泥用做胶结材料，使这些散体材料获得高黏度，另外粉煤灰的添加增强了材料的和易性，粉煤灰的材料来源于工业废料，且CFG桩不需要配筋，与管桩和配筋灌注桩相比降低了1/3-1/2的成本。
2 CFG桩的工作原理
CFG桩一类的复合地基，多用于高层、超高层建筑或高速公路软土地基处理工程中。CFG桩的基本工作原理可以简单理解为复合地基，其中设置褥垫层并与基础连接，CFG的桩端无论是落在一般土层或坚硬土层，均能够保障桩间的土层作用。此外，与桩间土相比，CFG桩体的强度和模量更大，在荷载作用下，CFG桩的桩顶应力比桩间土表面应力大。在此条件下，CFG桩可将荷载向较深的土层传递，从而减少了桩间土承担的荷载。桩的作用使地基承载力提高，变形减小。在使用CFG桩的地基中，基础与桩以及在桩间土之间设置一定厚度的褥垫层，该褥垫层通常由散体粒状材料组成。在无褥垫层条件下，地基与桩基础的承载特性相似，桩间土难以发挥其承载能力，更不能够形成所谓的复合地基。因此，在基础下设置褥垫层，从而桩间土载力就不单纯依赖于桩的沉降，荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。铺设垫层的通常做法是，先铺设一定厚度和级配的砂石、碎石或粗砂、中砂，形成厚度介于10～30cm的垫层。垫层能够使基础荷载向桩间土扩散，保证桩体与桩间土共同承担荷载。此外，CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。
3 成桩过程施工工艺
3.1场地平整与初步压实
在施工前需将CFG桩施工场地范围内的杂物、草皮等进行平整。待场地清理完成后，采用挖机及推土机进行平整与初步压实。在进行平整初压时，要遵循两边低中间高的原则，避免场地积水，确保打桩机械能够水平就位和移动平稳。
3.2桩机就位
在明确桩位点并标记经检验合格后才可将桩机就位，将桩机调整至完全水平状态，方可进行固定，确保钻头与桩位中心点一致。
确定桩身位置后，将钻杆垂直对准桩位的中心点，这是为了保证垂直允许偏差≤１％。
3.3钻进成孔
钻进成孔之前，先关闭钻头阀门，确保钻头位置准确，不接触到地面方可启动，开始钻孔作业。作业由慢到近，确保钻孔时不发生位移偏差。一旦出现偏差情况应立刻停止钻孔作业，并立即纠正。在钻孔时记录电流突变地点及终孔电流值，作为地质复核依据。
3.4CFG桩沉管振动法
工艺上振动沉管法与长螺旋钻孔法相比，其对CFG桩间土层具有良好的挤密作用，且处理后的地基具有更大的承载力，但其施工过程中的振动会对邻近桩产生扰动破坏，当碰到坚固土层时较难进入。其成桩的主要施工工艺流程如下：施工放样→提前埋设桩尖→桩机就位→振动沉管→上料→拔管，桩身成形后对桩顶和桩帽进行处理，之后铺筑褥垫层。桩管照准埋设的桩尖就位起吊，准确地将桩管套入桩尖，利用振动机压入土中，CFG桩管在振动机的作用压入土中，沉入设计标准后停止振动，安装钢筋笼，用灌料筒浇筑混凝土至高出地面，然后开启卷扬机拔管，边振动边拔管，管中的混合料被振动密实后脱管凝结硬化在土中，形成CFG桩。
3.5长螺旋钻孔灌注法
长螺旋钻孔可以穿过坚硬的土层，与沉管振动法的区别主要是成孔的工艺不同，采用长螺旋钻机进行钻孔。其成孔的主要施工流程：施工放样→长螺旋钻机就位→成孔→泵送混合料→提钻。长螺旋钻孔速度应该先慢后快，控制垂直度，使用铅垂仪保证其垂直度偏差不超过1%，在钻孔至设计标高后通过钻头泵送混合料，使整个钻头内管布满混合料后再开始提钻，否则会在桩底产生空洞，成桩后会导致桩体沉降。整个钻头提升过程中要保证其没入混合料中，确保灌浆的密实度，灌浆后注意对桩间土和桩头进行处理。
4 CFG桩施工注意事项
（1）依据设计要求进行实地放样，施工顺序为由路中间向外围间隔跳打，且新、旧桩之间的间隔时间不少于7d；（2）打桩前，应当调整沉管与地面垂直，确保偏差不大于1%；（3）沉管时，不宜启动马达，借助桩机的自身重量即可将沉管沉至设计标高，当混合料加至钢管投料口齐平，沉管原地振动5-10s才能拔管，且拔管过程中应严格控制速度，以0.6-0.8m/min为宜，且每拔出约0.5-1.0m，应当再次振动5～10s，反复上述操作，直至拔出沉管为止；（4）投料时的充盈系数应当大于1.15；（5）在CFG桩施工过程中，为避免桩机碾压施工完的桩头，应当调整好打桩顺序；（6）CFG桩检测完成后，才可以反开挖基坑，且应采用人工开挖；（7）在剔除桩头时，先找出施工标高，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，同时击打将桩头截断，再采用手锤、钢钎等沿着桩体四周向桩心剔除多余桩头；（8）在地基复杂路段，应当现场了解沉桩进度，确保CFG桩穿透淤泥层，且进入持力层厚度不小于0.6m。
结语
综上所述，水泥粉煤灰碎石桩（CFG）在公路软土路基中加固中的应用，对施工质量的要求很高，要求地质调查做到准确无误，要做好相应的检测工作，采取质量控制措施，才能达到预期的要求。经检测，本工程完工后质量完全达到了预期的要求，有效提高了公路路基的稳定性，值得进一步推广和应用。
参考文献：
[1]赵雪梅.CFG桩施工技术在沿海地区软土地基处理的应用研究.安徽建筑，2019（11）.
[2]沈思义.CFG在软基路段处理中的质量控制.住宅与房地产，2019（13）.
[3]卞鹏，马锐，王媛.CFG桩复合地基检测中存在问题研究.建筑结构，2019（S2）.
[4]罗鹏飞，佟建兴，孙训海，等.CFG桩复合地基检测常见问题.施工技术，2019（8）.