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摘要:高速公路路基施工过程中经常会遇到软基的处理问题，如果处理不当就会出现沉降差，从而引起桥头“跳车”。本文结合自身的工程实践经验，在吸取前人贡献的基础上介绍了CFG桩复合地基及其在解决高速公路桥头跳车问题中的应用效果。结果说明采用CFG桩复合地基处理软基是一个不错的选择。
关键字：CFG桩；复合地基；高速公路；桥头跳车
1 CFG桩复合地基
1.1 CFG桩
（1）什么是CFG桩
CFG桩（Cement fly-ash gravel pile）即指水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、粉煤灰、石屑或砂掺入适量水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的一种粘结强度可变的桩，是介于柔性桩和刚性桩之间的一种桩型。
（2）CFG桩适用的处理范围：独立基础、条形基础、筏基以及箱型基础；粘性土、砂土、粉土、淤泥质土和人工填土。
1.2 CFG桩复合地基的工程特性
CFG桩复合地基是由CFG桩体、桩间土以及褥垫层三部分组成的，加固机理为：利用CFG桩的置换作用改善桩体周围土体的物理性质和力学性质，CFG桩和周围被改善的土体（桩间土）以及一定厚度的褥垫层一起组成复合地基，达到加固地基的目的。
2 工程背景
本文针对一座特大桥桥台与堆载预压地基处理段之间的过渡段进行CFG桩复合地基处理，其土层中有3.8m厚的杂填土和耕植土（承载力为85）以及16.6m厚的淤泥（承载力为35）。
3 CFG桩复合地基设计
CFG桩复合地基五个设计参数：桩长、桩径、桩体强度、桩间距、褥垫层厚度及材料。
3.1 确定桩长、桩径、桩体强度
根据该施工段的地质资料，该段有3.8m厚的杂填土和耕植及16.6m深的淤泥，以
穿淤泥层为准；桩长取21m；根据高速公路软基处理特点，CFG桩桩径一般取0.5m，桩体强度取C14，混合料配合比为水泥：石屑：碎石：粉煤灰：水=1:2.57:4.80:0.18:0.76，其中水泥为普425水泥。
3.2 确定桩间距
确定桩间距需要考虑的因素有：路堤的填土高度、路面结构层的厚度、车辆荷载及适当的安全储备，还要进行复合地基承载力的估算，结合工程实践经验，一般推荐采用牛志荣等改进承载力的估算公式：
（1）
（2）
式中：-CFG桩复合地基承载力标准值；面积置换率；桩土应力比，一般取10~14；-天然地基承载力标准值；-CFG单桩截面积；—桩间土强度发挥度，一般工程=0.9~0.95，对重要或变形要求高的建筑物=0.75~0.9；—CFG单桩承载力标准值；—表示桩间土的强度提高系数，可根据经验预估，无经验且无实测数据时，粘性土一般取=1.0，结构性土和灵敏度较高的土，取值应小于1。-加固后桩间土的承载力标准值。
按（1）式求得面积置换率m，取=0.9，桩间土强度提高系数=1.5，桩间距S可用下式进行估算得到：
（3）
已知复合地基承载力标准值，天然地基承载力标准值，计算可得m=0.0732、=0.19625，代入（3）式中最后得桩间距S=1.64m.。
3.3 确定褥垫层厚度及材料
（1）褥垫层厚度
桩土荷载的分担比由垫层厚度直接影响，厚度过小，无法发挥桩间土的承载力，想要达到设计要求，增加桩的长度或数量是必然的，不过就失去了CFG桩复合地基造价低的优势；厚度过大，会导致桩土应力比等于或者接近1，此时复合地基中设置的桩就失去了原有的作用。一般宜取0.1~0.3m。
（2）褥垫层材料
一般选中砂、粗砂、碎石作为褥垫层材料,卵石由于咬合力弱, 容易受到施工中的扰动影响而使褥垫层的厚度不均匀，一般不选用。
根据上述CFG桩复合地基的设计理论和计算，此过渡段软基处理的设计方案为桩长21m，桩径0.5m,桩体强度C14，桩间距1.64m，采用正方形布置，垫层厚0.3m，选材为2~5cm级配碎石。
4 CFG桩复合地基施工
4.1 桩位布置
采用正方形布置，桩间距为1.64m，根据构造物的类型和填土厚度确定离构造物的距离。
4.2 挖引孔
本工程采用振动式沉管打桩机，挖引孔能为沉桩创造良好的先决条件，孔径一般不大于0.45m，孔深不大于0.4m。
4.3 桩机就位，振动成桩
桩身的完整性由施工过程中桩头与套管的垂直度、提升套管高度、拔管速度等因素决定，所以在施工时要特别注意以下几点：
（1）沉管前须先调平桩机，使桩头垂直套入套管，防止因桩头与套管接触不紧密而使淤泥挤入套管中，保持垂直度，且垂直度偏差要小于1%。在沉管时锤头落距不能过大（一般1.5m），防止因冲量太大而造成套管与桩头脱离。
（2）在沉管过程中混合料停放时间不能太长, 以免出现离析现象，塌落度控制在30~50mm。边振动边拔管, 这样可防止桩底出现吊脚现象；每次拔管最好控制在0.5~1.0m的高度,每次拔管后振动5~10s 或反插0.3~0.5m的深度 ( 两者都应视现场实际情况而定)；拔管过程中, 应分段投料, 桩管内料的高度始终高于拔管1.5m,以确保桩身的完整性。
(3)拔管速度一般控制在0.8m/min~1.2m/min, 保持拔管速度均匀，在淤泥夹层中适当放慢拔管速度, 以防桩身出现缩径现象。
4.4 施打顺序和桩头清除
采用隔桩跳打，新桩施打与已打桩间隔时间不少于七天，以防施打新桩时对已打桩产生不利影响。施工七天后采用人工开挖桩头，并清除表层的杂物和淤泥。
4.5 褥垫层施工
CFG桩桩头清除和复合地基检验满足设计要求后就可以进行褥垫层施工，采用级配良好的干净碎石，碎石垫层厚度为30cm，可一次摊铺完成。
5 CFG桩复合地基技术效果分析
CFG桩对地基的挤密加固和置换作用主要表现在沉桩前后的压实度和承载力比较，褥垫层调整桩土相对变形的作用表现在沉降结果分析中。
（1）挤密作用明显
CFG桩采用振动沉管施工，桩间土会受到振动和挤压作用而得到挤密，由表2可以看出：压实度提高近2个百分点，说明经加固后桩间土已被挤密。
（2）桩体作用显著
桩施工完成28天后进行荷载试验，根据P~S曲线，CFG桩复合地基承载力在190~220,比天然地基承載能力（85）提高了2~3倍，说明CFG桩复合地基承载力得到很大的提高，桩体作用效果非常明显。
（3）沉降结果分析
从沉降量与时间的关系曲线（如图1所示）可看出：在初期沉降量增长比较快，3个月后基本上趋于缓和，有匀速下降的趋势但沉降量较小，充分表明了路基的沉降比较稳定，与设计值相比较起来，误差较小，基本符合设计要求，说明采用CFG桩复合地基技术进行软基处理比较成功，软土地基得到有效的处理，从而桥头跳车的问题也得到了解决。
参考文献
[1].洪宝宁, 陈析. CFG 桩在高速公路滑塌路段软基处理中的应用[J] . 江苏交通科技, 2004.
[2]. 谢小华, 李万正. CFG 桩在高速公路工程中的应用[J] . 水运工程, 2004.
[3].建设部. JGJ 79- 2002 建筑地基处理技术规范[ S ] . 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
[4].邓飞，王琏.褥垫层技术在CFG桩复合地基中的应用[J].矿业工程，2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字：CFG桩；复合地基；高速公路；桥头跳车
1 CFG桩复合地基
1.1 CFG桩
（1）什么是CFG桩
CFG桩（Cement fly-ash gravel pile）即指水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、粉煤灰、石屑或砂掺入适量水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的一种粘结强度可变的桩，是介于柔性桩和刚性桩之间的一种桩型。
（2）CFG桩适用的处理范围：独立基础、条形基础、筏基以及箱型基础；粘性土、砂土、粉土、淤泥质土和人工填土。
1.2 CFG桩复合地基的工程特性
CFG桩复合地基是由CFG桩体、桩间土以及褥垫层三部分组成的，加固机理为：利用CFG桩的置换作用改善桩体周围土体的物理性质和力学性质，CFG桩和周围被改善的土体（桩间土）以及一定厚度的褥垫层一起组成复合地基，达到加固地基的目的。
2 工程背景
本文针对一座特大桥桥台与堆载预压地基处理段之间的过渡段进行CFG桩复合地基处理，其土层中有3.8m厚的杂填土和耕植土（承载力为85）以及16.6m厚的淤泥（承载力为35）。
3 CFG桩复合地基设计
CFG桩复合地基五个设计参数：桩长、桩径、桩体强度、桩间距、褥垫层厚度及材料。
3.1 确定桩长、桩径、桩体强度
根据该施工段的地质资料，该段有3.8m厚的杂填土和耕植及16.6m深的淤泥，以
穿淤泥层为准；桩长取21m；根据高速公路软基处理特点，CFG桩桩径一般取0.5m，桩体强度取C14，混合料配合比为水泥：石屑：碎石：粉煤灰：水=1:2.57:4.80:0.18:0.76，其中水泥为普425水泥。
3.2 确定桩间距
确定桩间距需要考虑的因素有：路堤的填土高度、路面结构层的厚度、车辆荷载及适当的安全储备，还要进行复合地基承载力的估算，结合工程实践经验，一般推荐采用牛志荣等改进承载力的估算公式：
（1）
（2）
式中：-CFG桩复合地基承载力标准值；面积置换率；桩土应力比，一般取10~14；-天然地基承载力标准值；-CFG单桩截面积；—桩间土强度发挥度，一般工程=0.9~0.95，对重要或变形要求高的建筑物=0.75~0.9；—CFG单桩承载力标准值；—表示桩间土的强度提高系数，可根据经验预估，无经验且无实测数据时，粘性土一般取=1.0，结构性土和灵敏度较高的土，取值应小于1。-加固后桩间土的承载力标准值。
按（1）式求得面积置换率m，取=0.9，桩间土强度提高系数=1.5，桩间距S可用下式进行估算得到：
（3）
已知复合地基承载力标准值，天然地基承载力标准值，计算可得m=0.0732、=0.19625，代入（3）式中最后得桩间距S=1.64m.。
3.3 确定褥垫层厚度及材料
（1）褥垫层厚度
桩土荷载的分担比由垫层厚度直接影响，厚度过小，无法发挥桩间土的承载力，想要达到设计要求，增加桩的长度或数量是必然的，不过就失去了CFG桩复合地基造价低的优势；厚度过大，会导致桩土应力比等于或者接近1，此时复合地基中设置的桩就失去了原有的作用。一般宜取0.1~0.3m。
（2）褥垫层材料
一般选中砂、粗砂、碎石作为褥垫层材料,卵石由于咬合力弱, 容易受到施工中的扰动影响而使褥垫层的厚度不均匀，一般不选用。
根据上述CFG桩复合地基的设计理论和计算，此过渡段软基处理的设计方案为桩长21m，桩径0.5m,桩体强度C14，桩间距1.64m，采用正方形布置，垫层厚0.3m，选材为2~5cm级配碎石。
4 CFG桩复合地基施工
4.1 桩位布置
采用正方形布置，桩间距为1.64m，根据构造物的类型和填土厚度确定离构造物的距离。
4.2 挖引孔
本工程采用振动式沉管打桩机，挖引孔能为沉桩创造良好的先决条件，孔径一般不大于0.45m，孔深不大于0.4m。
4.3 桩机就位，振动成桩
桩身的完整性由施工过程中桩头与套管的垂直度、提升套管高度、拔管速度等因素决定，所以在施工时要特别注意以下几点：
（1）沉管前须先调平桩机，使桩头垂直套入套管，防止因桩头与套管接触不紧密而使淤泥挤入套管中，保持垂直度，且垂直度偏差要小于1%。在沉管时锤头落距不能过大（一般1.5m），防止因冲量太大而造成套管与桩头脱离。
（2）在沉管过程中混合料停放时间不能太长, 以免出现离析现象，塌落度控制在30~50mm。边振动边拔管, 这样可防止桩底出现吊脚现象；每次拔管最好控制在0.5~1.0m的高度,每次拔管后振动5~10s 或反插0.3~0.5m的深度 ( 两者都应视现场实际情况而定)；拔管过程中, 应分段投料, 桩管内料的高度始终高于拔管1.5m,以确保桩身的完整性。
(3)拔管速度一般控制在0.8m/min~1.2m/min, 保持拔管速度均匀，在淤泥夹层中适当放慢拔管速度, 以防桩身出现缩径现象。
4.4 施打顺序和桩头清除
采用隔桩跳打，新桩施打与已打桩间隔时间不少于七天，以防施打新桩时对已打桩产生不利影响。施工七天后采用人工开挖桩头，并清除表层的杂物和淤泥。
4.5 褥垫层施工
CFG桩桩头清除和复合地基检验满足设计要求后就可以进行褥垫层施工，采用级配良好的干净碎石，碎石垫层厚度为30cm，可一次摊铺完成。
5 CFG桩复合地基技术效果分析
CFG桩对地基的挤密加固和置换作用主要表现在沉桩前后的压实度和承载力比较，褥垫层调整桩土相对变形的作用表现在沉降结果分析中。
（1）挤密作用明显
CFG桩采用振动沉管施工，桩间土会受到振动和挤压作用而得到挤密，由表2可以看出：压实度提高近2个百分点，说明经加固后桩间土已被挤密。
（2）桩体作用显著
桩施工完成28天后进行荷载试验，根据P~S曲线，CFG桩复合地基承载力在190~220,比天然地基承載能力（85）提高了2~3倍，说明CFG桩复合地基承载力得到很大的提高，桩体作用效果非常明显。
（3）沉降结果分析
从沉降量与时间的关系曲线（如图1所示）可看出：在初期沉降量增长比较快，3个月后基本上趋于缓和，有匀速下降的趋势但沉降量较小，充分表明了路基的沉降比较稳定，与设计值相比较起来，误差较小，基本符合设计要求，说明采用CFG桩复合地基技术进行软基处理比较成功，软土地基得到有效的处理，从而桥头跳车的问题也得到了解决。
参考文献
[1].洪宝宁, 陈析. CFG 桩在高速公路滑塌路段软基处理中的应用[J] . 江苏交通科技, 2004.
[2]. 谢小华, 李万正. CFG 桩在高速公路工程中的应用[J] . 水运工程, 2004.
[3].建设部. JGJ 79- 2002 建筑地基处理技术规范[ S ] . 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
[4].邓飞，王琏.褥垫层技术在CFG桩复合地基中的应用[J].矿业工程，2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。