水泥粉煤灰碎石樁，簡稱CFG樁，是由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用成樁機具制成的一種具有一定粘結(jié)強度的樁。由樁、樁間土和褥墊層一起組成復(fù)合地基的地基處理方法。CFG樁有振動沉管灌注，長螺旋鉆孔灌注，長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料，泥漿護(hù)壁鉆孔灌注四種成樁工藝。
一、CFG 樁施工工藝
施工工藝的選擇是確保成樁質(zhì)量關(guān)鍵的第一步，應(yīng)綜合考慮地基條件、加固要求、環(huán)境保護(hù)、工程造價等多方面因素。在CFG樁復(fù)合地基的施工工藝上，最主要有振動沉管法和長螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁法兩種。振動沉管法是目前應(yīng)用最廣泛的成樁工藝。具有工藝簡單，工程造價低的優(yōu)勢，但受地質(zhì)因素影響大，存在噪聲污染。長螺旋管內(nèi)泵料CFG鉆機成樁工藝鉆孔成樁一步到位(見圖1)，無噪聲污染，成樁質(zhì)量可靠，但工藝復(fù)雜，成本較高。
對淤泥質(zhì)土層等無堅硬土層和密實砂層的地質(zhì)條件，且遠(yuǎn)離城區(qū)或振動噪聲混凝土限制不嚴(yán)格的地方，優(yōu)先選用振動沉管法，施工效率高，造價相對較低。對于粘性土、密實砂土等穿透性要求較高的土層，以及對噪聲混凝土和泥漿污染比較嚴(yán)格的地方，建議采用長螺旋管內(nèi)泵料CFG鉆機成樁工藝，先用長螺旋鉆孔達(dá)到設(shè)計的預(yù)定深度，然后提升鉆桿，同時用高壓泵將混合料通過高壓管道的長螺旋鉆桿的內(nèi)管壓到孔內(nèi)成樁，利用混凝土的自密性達(dá)到強度和樁身承載力要求。
對部分存在的夾有硬土層地質(zhì)條件的地區(qū)，靈敏度和密實度較高的土，如采用振動沉管法，會破壞土的結(jié)構(gòu)強度，密實度減小，使得承載力下降。宜采用長螺旋鉆孔，再用振動沉管機制樁的組合，可有效避免振動對樁間土的結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)致的地基強度降低。
二、CFG樁施工工藝流程
CFG樁施工工藝流程見圖2。
三、樁帽施工
在施工中，當(dāng)單獨使用CFG樁加固軟弱地基時，應(yīng)截樁頭設(shè)樁帽，以提高樁的荷載分擔(dān)，增強樁對地基承載力和減小地基沉降所發(fā)揮的作用。澆筑樁體時，樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計樁頂標(biāo)高不少于0.5m。截樁時，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁體斷裂和擾動樁間土，只能采用切割或人工剔鑿，不得采取動力擾動，如挖機等。
樁帽施工流程：人工開挖→清除CFG樁設(shè)計樁頂以上部分樁間土→截除樁頂設(shè)計標(biāo)高以上樁頭(圖4)→模板安裝→混凝土澆筑(見圖5)。
圖4 切斷樁頭
圖5 切割后的樁頭 圖6 樁帽澆筑完成
四、施工中的注意事項
以長螺旋管內(nèi)泵料CFG鉆機成樁工藝為例，在施工中注意以下事項：
1）了解場地工程地質(zhì)條件和水文條件
根據(jù)土層特點，制定詳細(xì)的施工組織計劃，對鉆頭和活門的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。鉆頭結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮適應(yīng)硬土層鉆進(jìn)的需要。
2）掌握機械設(shè)備的性能參數(shù)
了解混凝土泵的泵送速度和泵送效率，混凝土輸送管的尺寸，鉆機卷揚機的提升速度情況。
3）做好施工前的準(zhǔn)備工作
施工人員的合理配備；施工現(xiàn)場各工序間的銜接和配合；施工現(xiàn)場和攪拌站間的協(xié)調(diào)；場地平整。
4）做好標(biāo)識，確保成孔深度不小于設(shè)計樁長；同時還要考慮施工工作面的標(biāo)高的差異，核對實測地面與設(shè)計原地面的差異，做相應(yīng)增減。
5）保證混凝土的質(zhì)量
除保證強度外，施工過程中應(yīng)保證混凝土具有良好的和易性。
6）加強泵機與鉆機司機間的配合，保證灌注過程中無提空現(xiàn)象。確保樁身不出現(xiàn)空洞、夾砂漿、夾泥斷樁。嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，先泵混凝土后拔管。拔管過程中始終保證鉆頭埋入混凝土，即始終保證鉆桿內(nèi)有混凝土。
7）控制好提拔鉆桿時間
當(dāng)鉆孔達(dá)到預(yù)定的深度以后，開始泵送混凝土，待鉆桿芯管及輸送軟、硬管內(nèi)混凝土連續(xù)時開始提拔。禁止在泵送混凝土前提鉆桿。要經(jīng)常檢查排氣孔，確保泵送混凝土?xí)r暢通。
五、CFG樁復(fù)合地基的施工要求
1）施工時應(yīng)按設(shè)計配合比配制混合料，在攪拌機中加水?dāng)嚢�，加水量由混合料坍落度控制，長螺旋鉆孔，管內(nèi)泵壓混合料成樁施工的坍落度為160mm～200mm，振動沉管灌注成樁的坍落度宜為30mm～50mm，振動沉管灌注成樁后樁頂浮漿厚度不宜超出200mm。
2）長螺旋鉆孔，管內(nèi)泵壓混合料成樁施工在鉆至設(shè)計深度后，應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿的時間，混合料泵送量應(yīng)與拔管速度相配合，以保證管內(nèi)有一定高度的配合料，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料，沉管灌注成樁施工拔管速度應(yīng)按均勻線速度控制，拔管線速度應(yīng)控制在1.2m/min～l.5m/min之間，如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，速度應(yīng)盡可能放慢。
3）樁頂標(biāo)高應(yīng)超出設(shè)計樁頂標(biāo)高不少于0.5m。施工中樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計樁頂標(biāo)高，留有保護(hù)長度。成樁時樁頂不可能正好與設(shè)計標(biāo)高完全一致，一般要高出樁頂設(shè)計標(biāo)高一段長度，樁頂一般由于混合料自重壓力小或由于浮漿的影響，靠樁頂一段樁體強度較差，同時已打樁尚未硬結(jié)時，施打新樁可能導(dǎo)致已打樁受到振動擠壓，混合料上涌使樁縮小，增大混合料表面的高度即增加了自重壓力，可提高抵抗周圍土擠壓的能力。
4）成樁過程中抽樣作混合料試塊，每臺機械1d應(yīng)做一組(3塊)試塊(邊長為150mm的立方體)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)為28d，測定其立方體抗壓強度。
5）沉管灌注成樁在施工過程中應(yīng)觀測新施工樁對已施工樁的影響，當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁斷裂并脫開時，必須對工程樁逐樁靜壓，靜壓時間一般為3min，靜壓荷載為保證使斷樁接起來為準(zhǔn)。
6）復(fù)合地基的基坑可采用人工或機械、人工聯(lián)合開挖。機械、人工聯(lián)合開挖時，預(yù)留人工開挖厚度應(yīng)由現(xiàn)場試開挖確定，以保證機械開挖造成樁的斷裂部位不低于基礎(chǔ)底面標(biāo)高，且樁間土不受擾動。
7）褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法，當(dāng)基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時，也可采用動力壓實法，褥墊夯實后的厚度與虛鋪厚度的比值不得大于0.9。
8）復(fù)合地基檢測必須在樁體強度滿足試驗荷載條件時進(jìn)行，一般宜在施工結(jié)束14d～28d后進(jìn)行。
9）復(fù)合地基承載力宜用單樁復(fù)合地基載荷試驗確定，試驗數(shù)量不應(yīng)少于3個試驗點，抽取總樁數(shù)的0.5%～1%，進(jìn)行低應(yīng)變動力檢測樁身結(jié)構(gòu)完整性。
10）施工中樁長允許偏差為100mm，樁徑允許偏差為20mm，垂直度允許偏差為1%。對滿堂布樁基礎(chǔ)，樁位允許偏差為0.5倍樁徑；對條形基礎(chǔ)，垂直于軸線方向的樁位允許偏差為0.25倍樁徑；順軸線方向的樁位允許偏差為0.3倍樁徑；對單排布樁樁位允許偏差不得大于60mm。
六、CFG 樁施工中存在的質(zhì)量通病及控制措施
在施工中，由于各種因素的影響，主要存在的質(zhì)量問題有縮頸、斷樁、樁體強度不均和不足等。
1樁身垂直度及樁位偏差（見圖7）
主要原因：操作手未按技術(shù)交底進(jìn)行作業(yè)；旁站人員未對樁機進(jìn)行有效監(jiān)控；技術(shù)交底未明確具體作業(yè)方式。
圖7 樁位偏差
控制方法：垂直度控制，在樁機懸掛雙向垂球；旁站人員在樁機就位后進(jìn)行實測，判定樁身的垂直度偏差是否滿足規(guī)范或設(shè)計要求。
樁位偏差：施工前清除地下障礙，平整壓實場地以防鉆機偏斜；放樁位時認(rèn)真仔細(xì)，嚴(yán)格控制誤差。
樁機的水平度和垂直度在開鉆前和鉆進(jìn)過程中注意檢查復(fù)核。
2短樁（見圖8）
主要原因：標(biāo)識不清；施工隊伍偷工減料；旁站人員不足、控制不嚴(yán)，管理人員巡查不夠。
控制方法：在樁機機身上做明確的長度標(biāo)識，為方便夜間施工控制，需用反光材料進(jìn)行標(biāo)識；標(biāo)識的最小刻度一般為50cm或25cm；增加必要的旁站人員，進(jìn)行現(xiàn)場培訓(xùn)；分部和經(jīng)理部管理人員加強巡視，特別是夜間施工的巡視。
圖8 短樁
3淺層斷樁（見圖9）
主要原因：上覆土清除時間、機械不妥；樁頭破除方式不妥；褥墊層施工方法不當(dāng)。
控制方法：在樁身強度達(dá)到設(shè)計強度的70%以上后，用小型挖掘機清除上覆土；建議電鋸進(jìn)行切樁頭；褥墊層第一層施工時采用機械配合人工進(jìn)行，大型機械不得進(jìn)入地基處理區(qū)。
圖9淺層斷樁 圖10 樁頭疏松
4樁頭疏松（見圖10）
主要原因：提管速度過快；混合料離析等；�；颐孢^低，未留相應(yīng)的超灌長度。
控制方法：按作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定的提管速度嚴(yán)格控制；預(yù)留適當(dāng)?shù)某嚅L度；加強對混合料攪拌、運輸、澆筑過程的監(jiān)控。
5樁身離析（見圖11）
主要原因：混合料工作性能不佳；提管速度過快；提管過程中，停止供混合料。
控制方法：加強對混合料攪拌、運輸、澆筑過程的監(jiān)控；根據(jù)混凝土泵的實際功效，確定合理的提管速度；提管過程中，嚴(yán)禁停泵。
圖11 樁身離析
6樁端未進(jìn)入相應(yīng)的持力層
主要原因：對瞬間電流控制目的不清，未按瞬間電流、樁長進(jìn)行雙控。
控制方法：細(xì)化作業(yè)指導(dǎo)書和技術(shù)交底，對現(xiàn)場旁站、技術(shù)、管理人員進(jìn)行培訓(xùn)；做好電流樁長的相互控制和配合。
7樁身混凝土收縮
樁身回縮是普遍現(xiàn)象，一般通過外加劑和超灌予以解決，施工中保證充盈系數(shù)大于1。
控制措施：樁頂至少超灌1.0m，并防止孔口土混入；選擇減水效果好的減水劑。
七、CFG樁復(fù)合地基施工質(zhì)量的控制措施
1深入了解地質(zhì)情況，選用合理的成樁工藝
嚴(yán)格按施工要求，在施工過程中，施工工藝對CFG樁復(fù)合地基的質(zhì)量至關(guān)重要，不合理的施工工藝將造成重大的質(zhì)量問題，甚至導(dǎo)致質(zhì)量事故，而要選擇確定合理的施工工藝必須深入了解地質(zhì)情況。同時，CFG樁復(fù)合地基區(qū)別于樁基的主要特點就是CFG樁充分利用了樁間土的承載力，所以，施工過程中應(yīng)盡量減少擾動原狀土而引起土的強度降低。CFG樁成樁工藝中，選用哪一類成樁機和什么型號，與土的性質(zhì)具有密切關(guān)系，要視工程的具體情況而定。
在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況合理地選用施工機械，這是確保CFG樁復(fù)合地基施工質(zhì)量的有效途徑。選擇好施工工藝后，要嚴(yán)格按要求施工，把握好施工要點和施工環(huán)節(jié)。在施工準(zhǔn)備階段確定施工方案時，設(shè)計好相應(yīng)的技術(shù)和質(zhì)量保證措施，做到心中有數(shù)。
2采用正確的打樁順序
1）在飽和軟土中成樁，樁機的振動力較小，當(dāng)采用連打作業(yè)時，由于飽和軟土的特性，新打的樁將擠壓已打樁，使已打樁被擠扁形成橢圓狀或不規(guī)則形狀，嚴(yán)重的產(chǎn)生縮頸和斷樁。此時，應(yīng)采用隔樁跳打施工方案
2）在飽和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，樁體施工完后，土體密度會有顯著增加。而且，打的樁越多，土的密度越大。在采用跳打方式打樁時，一是加大了沉管難度，二是非常容易造成已打樁斷裂。此時，隔樁跳打方法不宜采用。
3）當(dāng)滿堂布樁時，不宜從四周轉(zhuǎn)向內(nèi)推進(jìn)施工，宜從中心向外推進(jìn)施工，或從一邊向另一邊推進(jìn)施工。但僅憑打樁順序的改變并不能完全避免新打樁的振動對已結(jié)硬樁體產(chǎn)生影響。此時，應(yīng)采用螺旋鉆孔的方案，避免新打樁的振動造成已打樁的斷樁。
3嚴(yán)格控制拔管速率
控制混合料泵送量與拔管速率相匹配，不得停泵待料。拔管速率太快可能導(dǎo)致樁徑偏小或縮頸斷樁，而拔管速率過慢又會造成水泥漿分布不勻、樁頂浮漿過多、混合料離析和樁身強度不足等現(xiàn)象。因此施工時，應(yīng)嚴(yán)格控制拔管速率，正常的拔管速率應(yīng)控制在1.2m/min～1.5m/min，一般樁頂浮漿可控制在10cm左右。
4控制好混合料的坍落度
大量工程實踐表明，坍落度的大小對CFG樁施工質(zhì)量影響非常顯著�；旌狭咸涠冗^大，會形成樁頂浮漿過多，形成樁體的離析和泌水，樁體強度降低；坍落度過小會導(dǎo)致樁體材料流動性降低，頻繁堵管。坍落度控制在 3cm～5cm時，和易性好，成樁質(zhì)量容易控制。
5設(shè)置保護(hù)樁長
每根樁在加料時，要比設(shè)計樁長多加0.5m樁長的混合料。用插入式振搗棒對樁頂混合料加振3s～5s，提高樁頂混合料密實度。上部基礎(chǔ)施工時再將保護(hù)樁長剔除掉，確保成樁標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高一致。同時褥墊層鋪設(shè)應(yīng)保證在樁頂以下30mm～50mm，即樁體嵌入褥墊層30mm～50mm。褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法，當(dāng)基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法。施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%，對滿堂布樁基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑，對條形基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.25倍樁徑，對單排布樁樁位偏差不應(yīng)大于60mm。
6加強施工過程中的管理
加強施工過程中的監(jiān)測和反饋，加強監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題，以便針對性地采取有效措施。重點應(yīng)做好施工場地和已打樁樁頂標(biāo)高觀測，經(jīng)緯儀跟蹤進(jìn)行樁軸線的控制，及時抽查澆筑質(zhì)量，對承壓水壓力較高的場地鉆探深井降低水壓力，褥墊層施工前樁間浮土清除干凈等監(jiān)測工作。
八、CFG樁成樁檢測
在CFG樁施工中，樁位、垂直度、有效直徑的允許偏差應(yīng)符合以下規(guī)定：樁長允許差不大于10cm；樁徑允許差不大于2cm；垂直度允許差不大于1%；樁位允許偏差:
1）筏板基礎(chǔ)滿堂紅布樁的基礎(chǔ)不大于1/2D；
2）條基或獨立基礎(chǔ)：垂直軸線方向不大于1/4D，順軸線方向不大于1/3D，單排布樁不得大于1/4D，且不得大于6cm。根據(jù)要求，成樁7d后及時進(jìn)行低應(yīng)變對樁身質(zhì)量檢測。檢測前，應(yīng)做好各項準(zhǔn)備工作，從而保證檢測工作有序、及時的進(jìn)行。
檢驗主要包括CFG樁的數(shù)量、布局形式是否符合設(shè)計要求；CFG樁的樁身質(zhì)量完整性應(yīng)滿足設(shè)計要求，檢驗樁總數(shù)的10%；處理后的復(fù)合地基承載力、變形模量能否滿足設(shè)計要求及處理后的單樁承載力能否滿足設(shè)計要求，采用平板載荷試驗進(jìn)行；樁頭處理是否符合設(shè)計要求，樁頭應(yīng)平整，無破碎，干燥；排除基坑內(nèi)積水等。
九、結(jié)語
CFG樁復(fù)合地基是在碎石樁加固地基法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種地基處理技術(shù)，不僅能很好地發(fā)揮全樁的側(cè)阻作用，同時也能很好地發(fā)揮其端阻作用。CFG樁樁體材料可摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
CFG樁在施工過程中嚴(yán)格按照施工要求施工，并采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施：合理選擇打樁順序；準(zhǔn)確定樁位；嚴(yán)格控制拔管速率及泵送量；控制好混合料的坍落度，避免中途堵泵；設(shè)置保護(hù)樁長；拔管過程避免反插；控制樁的垂直度；注意成品保護(hù)等。CFG樁的施工質(zhì)量有了保證，可以減少不必要的建筑地基隱患，最大限度地保證廣大人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。
