摘要：通過國道主干線廣州繞城公路九江至小塘段第四合同段CFG樁處理軟基的施工實踐，總結CFG樁應用于高速公路軟基處理的施工工藝，質量控制手段，質量檢測方法，經CFG樁處理后的軟基，克服了涵洞基礎沉降，橋頭跳車，路基沉降現象。它具有施工工藝簡單、處理效果好、全樁長發揮側阻力、端阻力明顯、對地基承載力提高幅度大等優點
　　關鍵詞：CFG樁，軟基處理，施工，效果
　　1、概述
　　本合同為國道主干線廣州繞城公路九江至小塘段第四合同段，起點樁號K8+800，終點樁號K13+400，全長4.60公里。
　　本路段平、縱面線形按高速公路計算行車速度100公里／小時設計，按六車道設計，設計路面寬度為33.5m，設計時速100km／h，設計荷載汽車—超20級，掛車—120級。
　　1.1工程地質
　　本合同段路線地處南海市西部西、北江兩條河流挾持的平原區內，有兩種地貌單元，即平原和殘丘區，以平原為主，偶見殘丘點綴。珠江三角洲的平原地形平坦開闊，地勢由北向南微傾斜，海拔高程1.60~3.80m，魚塘密布，溝渠縱橫，給現場施工造成一定的困難。
　　區內巖土層為耕植土、亞粘土、亞砂土、軟土及第三系紅色巖系及火山巖等，其中軟土為第四系全新統地質中夾層軟土，軟土為淤泥、淤泥質亞粘土、淤泥質粉細砂，工程地質條件差，全標段路基均處于軟土地段，是本合同段工作的重點和難點，也是控制工期的關健。
　　本合同段屬地震烈度Ⅵ度區，抗震設計為7度。
　　1.2CFG樁的設計要求
　　樁徑：400mm。��
　　樁長：要求打穿淤泥層，在砂礫石層上，一般14.5～16m。��
　　樁距：1.5m×1.5m(排距)，等腰三角形布置；橋頭20m內及涵洞基礎：1.5m×0.75m(排距)，采C15素砼。
　　樁身強度：90d齡期無側限抗壓強度1900KPa，復合地基承載力：280KPa。
　　CFG樁完工后28天進行檢測，檢測完畢合格后在CFG樁頂安放預制的擴大的圓形素砼樁帽頭(直徑為600mm)，平整砂墊層攤鋪土工格柵后進行路基填筑施工
　　2、CFG樁施工
　　CFG樁處理軟土是采用機械振動錘擊沉管，場拌砼運至現場，打樁架吊砼灌樁。利用砼和軟土之間所發生的一系列物理化學反應，在原地基中形成強度、剛度較大的樁體，同時也使樁周土體性質得到改善，樁體與樁間土形成復合地基共同承擔外荷載。
　　2.1影響加固質量的關鍵因素
　　樁體的強度及支承樁體的地層承載力，要求樁長打穿淤泥層，樁尖坐在砂礫層上，且樁身強度達到設計要求。
　　2.2影響樁身強度的主要因素
　　(1)砼用量：CFG樁的強度隨砼灌入量增大而增大,保證樁身連續不斷樁。
　　(2)齡期：樁身強度隨齡期增大而增大，三個月齡期強度作為標準強度，28d強度作為標準強度的60％～75％；
　　(3)砼灌入的均勻性：砼和軟土，樁身強度也越高。
　　2.3施工工藝
　　2.3.1嚴格按CFG樁設計及施工規范施工
　　按設計樁距，排距測量放樣，施工工序如下：
　　(1)振動機就位：空心鋼管對準位后，使鋼管垂直，傾斜度小于1％，樁位偏差小于5cm。
　　(2)沉管：啟動振動機，鋼管在振動中沉入(沉入中不能有泥進入管內，以免影響活瓣的打開)。
　　(3)砼攪拌：砼現場攪拌，采用全自動攪拌機，嚴格按設計配合比進行控制，砼坍落度控制在3-5cm，和易性要好，保證灌注的連續。
　　(4)吊灌砼：當管到達設計標高后停止沉入，把攪拌好的砼運送到現場裝入料斗。
　　(5)拔管：啟動振動機，提升鋼管，在剛提升鋼管保證管內有足夠的砼來沖開活瓣，提升過程中也要保證管內有足夠的砼，防止斷樁。拔管速率控制在1.2m/min，且每上拔1米留振5S，當沉管拔至離地表2m時，應減速且留振10s。
　　(6)灌注結束：當每根樁灌注結束時，將拔管時出的淤泥等雜物清出路基外，以免污染砂礫墊層。
　　2.3.2CFG樁的質量控制
　　CFG樁處理軟基屬隱蔽工程，在施工過程中加強對施工工藝、砼質量、樁長、施工速度的控制，主要控制內容為：
　　(1)檢查樁距、樁位是否符合設計要求。
　　(2)逐樁控制砼用量：根據樁長，按0.14m3／m砼用量進行灌注，根據鋼管沉入的長度計算砼數量，然后通過手推車進行量取。
　　(3)樁長控制。根據設計樁長及試驗樁確定的長度，在鋼管上標明樁長，并根據沉入時樁機的負載電流數據突變，直至鋼管桿不再進尺(表明樁尖已座在砂礫石層上)，現場丈量，測定實際樁長。
　　3、CFG樁的質量檢驗��
　　為了確保工程質量，CFG樁施工滿足齡期要求后，我們采取如下檢驗方法驗收樁體的質量。
　　3.1鉆芯取樣
　　本工程采取對于28天齡期進行樁體任一部位鉆芯取樣來驗收樁體的強度，即達到90天齡期的75％以上(大于1.9×75％＝1.43MPa)，抽樣頻率為5％，部分試驗結果見表1、2。
　　Ⅰ組(取2／3樁體處)
　　Ⅱ組(取1／3樁體處)
　　3.2低應變動態質量檢測
　　本檢測辦法的主要內容就是對樁的完整程度的檢測與診斷，即判定樁身是否完好，樁身是否均勻等等，最終給定綜合判定結果。
　　3.2.1檢測方法原理
　　樁基無損動態檢測是根據彈性波理論，當施工于地下的CFG樁達到一定強度后，且樁長L遠大于樁徑D時，在理論上可將樁身視為一維彈性桿件體，當在樁頂施加一激勵信號F(t)時其激發的彈性波將沿樁身(縱向)向下傳播，傳播過程滿足波動方程：
　　式中V0為樁體彈性縱波速度
　　由于樁端和持力層之間存在一明顯的波阻抗界面，彈性波傳播至樁底將產生反射，并被布置于樁頂的拾振器接收。若CFG樁體均勻、完整、規則，則只存在樁底一個波阻抗界面，這樣反映在時間域波形上的能量集中，波形圓滑，樁底反射時間(t)清晰，則縱波速度：
　　V0＝2×L／t
　　式中L為樁長，t為反射波初至。
　　若樁身存在不均勻、斷裂、夾泥、斷樁等缺陷，都易形成波的置前反射，因此，在彈性波的傳播過程中，能量分散，反映在時間域波形上則多個波組迭加的復合波形，且缺陷深度［L1、L2……］滿足：
　　L1＝1／2×V0×t1
　　L2＝1／2×V0×t2
　　根據彈性波理論，通過實測的樁身時間域波形，經室內計算機對資料的處理，即可對樁的完整性及施工質量進行全面評價。
　　3.2.2現場檢測布置及儀器設備
　　質量檢測是利用單質點反射法，將拾振器耦合于樁頂，用小錘激發，使之產生一激勵信號作用于樁頂，通過拾振器接收彈性波沿樁反射的全過程，送至數據采集庫采集，計算機存儲、分析、計算。本次檢測工作使用中國科學院巖土力學所制的RSM－2FD型工程檢測儀。
　　3.2.3資料分析與結果
　　根據現場測試的原始記錄，本工區低應變曲線波形較為完整，經室內分析計算，現根據樁身的完整程度分類描述如下：
　　(a)完好樁：樁身連續性好，樁身規則、均勻，無缺陷存在。反映在時域波形上規則、圓滑、無異常信息迭加，樁底反射信號清晰。見樁原始記錄所示。
　　該工程共測試樁800根，其中完好樁共721根，占抽測總樁數的90％。檢測樁長介于16.5～18.0m之間。
　　(b)一般樁：樁身連續性尚好，但存在有樁頭破損，樁頭強度偏低，局部不均等。反映在時域波形上：曲線基本規則，局部有輕微異常信息迭加，樁底反射信號基本清晰。
　　通過對該工程抽檢的800根樁中，一般樁共有79根，基本上全部表現為樁頭的局部破損和淺部的噴粉不均勻現象，占抽測總樁數10％。檢測樁長介于16.5～18.0m之間。
　　3.3復合地基靜載荷試驗
　　采用接近于復合地基實際工作條件的試驗方法，依據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79－91)，測定復合地基的軸向承載力，為設計提供基礎設計的校核依據，確保工程質量和復合地的使用安全。
　　3.3.1試驗裝置
　　采用“堆載法”，即采用平行放置的橫梁(鋼梁)作為堆載平臺，平臺由試驗基坑周圍的土層支撐，平臺上堆放的配重塊(鋼錠)通過平臺下的主梁—測力傳感器—千斤頂—壓板，把垂直荷載用力施加到壓板面積之上。
　　3.3.2試驗設備
　　試驗采用JCQ－503型靜力載荷測試儀，配以700KN液壓千斤頂，由DYB－1A電動高壓油泵供油，壓力測量采用GYL－2A－2KN測力傳感器，沉降觀測采用中國航空精密機械研究所生產的電子數顯位移傳感器(量程50mm，分辨率0.01mm)。壓板面積1.0×1.0m2。以上設備調試安裝完畢即可進行樁基靜荷載的自動測試、自動測讀、判穩、自動補載、自動記憶、自動輸出打印等等。
　　3.3.3試驗方法
　　依據《建筑地基處理技術規范》(JGJ79－91)，采用接近于復合地基實際工作條件的試驗方法進行試驗。
　　(A)加荷分級：依據規范要求，試驗最大加荷為設計荷載的兩倍，或達到地基極限承載力。根據規范要求，加荷分級如下表所示：
　　(B)沉降觀測：按《規范》要求“每加一級荷載，在加載前后各讀記壓板沉降一次，以后每半小時讀記一次”直至達到相對穩定后，施加下一級荷載。沉降觀測采用每加一級荷載，間隔5、10、15min各讀一次，以后每隔15min測讀一次，累計1h后每隔30min測讀一次，直至達到相對穩定后施加下一級荷載。
　　(C)沉降相對穩定標準：每一小時的沉降觀測不超過0.1mm。認為已達到相對穩定，即可加下一級荷載。
　　(D)終止加載條件：當出現如下條件之一時，即可終止加載：
　　a)沉降量急劇增大，土被擠出或壓板周圍出現明顯的裂縫。
　　b)累計的沉降量已大于壓板寬度的10％。
　　c)總加載量已為設計要求的兩倍。
　　3.3.4試驗過程
　　試驗樁號9－3。于2005年5月5日晚9點開始加壓，每一級60KN，穩定后逐級累加，至第七級420KN，每級穩定時間短，沉降累計19.50mm，未出現沉降急劇增大、土被擠出或壓板周圍出現明顯的裂縫現象，卸荷觀測，總回彈量為2.36mm，殘余沉降量為16.88mm。
　　3.3.5資料整理與分析結果
　　為確定復合地基的承載力，將試驗資料整理成“數據匯總表”，并繪制出Q－S曲線、S－lgQ曲線及S－lgt曲線。
　　按《規范》(JGJ79－91)復合地基承載力的基本值確定“深層攪拌或旋噴樁復合地基，可取s／b或s／d＝0.004～0.010所對應的荷載，由于CFG樁處理軟基跟深層攪拌或旋噴樁復合地基相似，也可取s／b或s／d＝0.004～0.010所對應的荷載(b和d分別為壓板寬度和直徑)”。
　　根據現場測試和試驗的結果，依據《規范》(JGJ79－91)復合地基承載力基本值的確定原則，及現場工程地質條件，取s／b＝0.0093所對應的荷載，其承載力基本值為300KN，滿足設計地基承載力要求。