CFG(水泥粉煤灰碎石桩)地基处理问题探析

CFG(水泥粉煤灰碎石桩 )地基处理问题探析

张洋 王文俊

北京建达道桥咨询有限公司 河南郑州 450052

摘要：CFG桩主要用碎石、石屑、粉煤灰、水等混合搅拌后通过成桩机制成。CFG桩的强度范围一般情况下为C5到C20，实际实施过程中，水泥的用量及配比将影响其强度，最高可达C25。CFG桩的长度不宜过长，不宜大于30m。

关键词：CFG桩；地基处理；问题探析

引言

当前我国交通业发展迅速，建设道路也越来越多，地基处理成为道路建设中常见问题。经过多年的研究及实验，地基处理方式越来越多，但也有优劣之分。本次所介绍的CFG桩就是应用比较广泛的一种地基处理方式。它可以充分利用桩间土，且桩与桩之间可相互作用，保障地基稳定，另外CFG桩工程造价较低。那么本文结合多年的工作和实践经验提出一些看法及见解，希望和大家共同学习。

1、适用范围

CFG桩可用于加固十字板剪切强度不小于20kpa的软土，对淤泥质土来说还要根据各地经验、现场情况及试验来确定是否适用。

2、桩径要求

各种成桩方式适用不同的桩径，例如干成孔、振动成管桩及长螺旋钻中心压灌桩桩径范围宜在350mm-600mm之间；泥浆护壁钻孔成桩桩径范围宜在600mm-800mm。

3、褥垫层

桩顶和基础之间应设置一层褥垫层，厚度一般为桩径的40%-60%，经验取值0.3-0.5m，褥垫层一般由中砂粗砂、级配砂石、碎石等组成。

4、桩间距：

桩距一般情况下为3-5倍的桩径。

5、桩身强度：

桩身强度取28天龄期的平均值，一般在5-20MPA之间，相当于C10-C40,塌落度基本在30-50mm范围内。配合比设计如下：

（1）确定用水量W。由塌落度具体值试配确定，也可从经验用水量开始试配。

（2）确定水泥用量C.

可根据才用的水泥强度等级Rc、混合料28天强度fcu、按下式计算水泥单方用量。

Fcu（轴心抗压一般使用C10,即5mpa）=0.366RC( -0.071)

(3)确定粉煤灰用量F

=0.187+0791

(4)确定石屑用量G1及碎石用量G2,依据石屑率λ= 得出，一般λ取值在0.25-0.33之间.

（5）按以上步骤试配，并根据塌落度调整用水量，直至满足要求。

6、材料选择：

主材水泥及粉煤灰采用32.5级普通硅酸盐水泥和Ⅱ级或Ⅲ级粉煤灰。

7、计算公式：

复合地基承载力：f_spk=λm +β（1-m）f_sk

单桩承载力：R_a=

F_CU=4

F_CU=4 (1+ )(承载力深度修正时)

桩土应力比n= ，f_pk=

m= R_a=

λ取0.8-0.9， =1，非挤土：fsk=fak，挤土粘性土：fsk=fak，挤土松散砂土，粉土fsk=（1.2-1.5）fak

qp=fak（桩端土），β=0.9-1.0，桩周图侧阻力特征值qsi，地勘报告没给，淤泥4-7，淤泥质6-12.软塑状黏土10-15，可塑状黏土12-18，稍密砂类15-20.中密20-25。

8、设计步骤：

（1）分析道路设计资料及地质资料，找出设计计算所需资料；

（2）计算工程所要求的地基承载力；

（3）进行复合地基承载力计算：

1）计算单桩轴向承载力

2）计算置换率

3）计算桩数量

4）计算复合地基承载力，如果没能满足（2）的地基承载力要求，需重新计算，可调整桩距、桩长等数据，保证满足要求。

（4）总沉降计算（分层总和法），总沉降量应不大于工后沉降量，否则应进行调整后重新计算。

（5）下卧层承载力计算。若持力层中包含有软弱下卧层，应进行软弱下卧层验算，将下卧层顶面以上所有的荷重及图中全部考虑进去，计算值应小于该软土层进行过深度修正后的承载力。

9、施工常见质量问题预防措施

（1）堵管。该问题会大幅降低施工效率，增强技术人员的劳动强度，并且导会致资源的浪费。若堵管事故未能及时解决或解决不彻底，会极易造成再次堵管。主要原因为：1）混合料配合比不合理；2）混合料搅拌质量有缺陷；3）施工操作不当；4）设备缺陷。

预防措施：

1）调整混合料的配合比，使其坍落度控制在16cm~20cm之间；

2）在首次泵料时要用合理的砂浆进行润管，混合料要严格控制拌和时间且不低于设计及规范要求时间；

3）钻机人员与泵机人员密切配合，使混合料均匀灌注；

4）导管安装前要清理管内残留硬块并使用合理的弯头。

（2）窜孔。主要原因：1）未处理的地基土层中含有松散饱和的粉土或者粉细砂；2）土体受到扰动能量的积累，发生液化。

预控措施：1）打桩时不要一个挨着一个按顺序的打，可间隔一个或一排；2）适当减少在窜孔区域打桩，避免对已打的桩体形成扰动能量的积累；3）合理提高钻头钻进速度。

（3）桩头空心。主要原因：施工时钻机管内存在空气，一般情况混合料送入时会将空气挤出，不会导致空芯，若未能将空气挤出，那就会形成桩头空心。

预防措施：在施工前及施工过程中都应不定时检查排气阀，看是否堵塞，若发现应及时清洗。

10、施工注意事项

（1）CFG桩路基在填筑至路基基床底层顶面时进行沉降观测，确定稳定后方可进行基床表层级配碎石施工。

（2）宜采用静力压实法或动力夯实法铺设褥垫层。

（3）CFG桩施工完成区域28天内禁止任何车辆碾压，必须采用小型机械或人工清除桩间土。

结语

经上述分析讨论，CFG桩桩体利用工业废料粉煤灰且不需配筋，在保证地基稳定的前提下，能有效降低工程造价，这也是CFG桩能得到广泛应用的主要原因。虽然其有明显优点，但也存在一些不足，希望随着科技的发展，CFG桩也能更加完善。

参考文献

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