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摘要：公路工程建设是城市交通运输的基础，也是城市发展的重要保障，具有重要的意义。软弱地基在公路工程建设过程中非常普遍，它使得公路工程的的稳定性降低，降低了工程安全系数。因此，当在公路工程建设过程中遇到软弱地基时，一般要进行严格的地基处理，以此来保证工程基础的稳定性。本文主要分析了CFG桩的基本原理及几种主要的类型，并就此技术的主要施工工艺控制要点进行了探讨。
关键词：CFG桩；公路；软基；处理
随着工程技术的发展，出现了很多软弱地基的处理方法，通过桩基处理的复合处理法是现在较为常用的，水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）就是其中非常有代表性的一种，它是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。由于CFG桩可以通过不同的原料配比来改变桩的强度，因此，适用于不同程度的软弱地基，现有很多实际的公路工程都采用了CFG桩进行软弱地基处理，并取得了良好的施工效果。
1CFG桩的基本原理及分类
1.1定义及基本原理
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺适量水泥加水拌合，用各种成桩机械制成的可变强度桩。添加粉煤灰是为了增加混合料的和易性并具有低标号水泥的作用，增加石屑是为了改善碎石的级配。当用砂代替桩体中的粉煤灰和石屑时即成为素混凝土桩。它属于置换桩，主要用于群桩基础或地基处理以提高复合地基承载力，它的施工最大桩径可达600mm，可穿过各类粘性土及粉土层，穿过厚度不大的稍密、中密、饱和砂土等地层，但难以穿过砾石层及基岩，因而这种桩只能作为群桩基础使用，近两年来开始广泛用于公路软基处理上，常与砂桩组合一起作为软弱地层分布区段桥涵结构物的复合地基处理手段而逐渐替代喷粉桩。
1.2分类
CFG桩按成桩工艺可分为如下两大类：
（1）沉管灌注成桩
属挤土成桩，适用于无密实厚砂层的其他地层条件，亦难以穿过风化层。该大类根据不同的分类标准又可作如下分类：
按沉管的方法可分为：锤击沉管法、振动沉管法、振动冲击沉管法。
按成桩的工艺可分为：单打法成桩、反插成桩、复打法成桩以及夯扩法成桩。
（2）螺旋钻孔成桩
动力头带动中空长螺旋钻杆旋转钻进排土成孔，再往孔内灌料成桩。该类桩属非挤土成桩。
按固结料灌注方式又可分为：长螺旋钻孔灌注成桩和长螺旋钻孔，管内泵压混合料成桩。
2CFG桩的施工工艺控制
2.1原材料的控制
原材料是否合乎技术规范要求，直接影响着桩体质量的好坏。因此，必须严格控制原材料的质量。碎石必须满足5mm～40mm的连续级配要求；黄砂必须满足Ⅱ区中砂要求，含泥量小于3%；水泥宜采用32.5级以上普硅水泥；粉煤灰质量标准应达到二级以上，烧失量小于8%。
2.2配合比的控制
合适的混凝土配合比是保证桩体强度的前提和基础，同时也是桩体施工顺利进行的有效保证，由于公路建设中CFG桩一般都是以群桩来提高地基的承载力，桩体强度一般要求不太高，若配合比不合适，意味着水灰比、坍落度、水泥剂量等有关技术参数不理想，导致既不能满足单桩的承载力，又由于砼易离析或易卡管造成质量事故。一般来说，混凝土水灰比控制在0.6～0.7，水泥剂量控制在10%～20%，坍落度控制在4cm～6cm。
2.3桩基钻孔
场地准备工作完成之后，就要进行正式的工程施工。与其他桩基施工过程大致相同，分为两个过程，钻孔以及混凝土灌注。钻孔是施工的重要环节，整个过程是对钻机以及技术人员的重要考验。钻孔时要以桩基的桩径、间距等作为参考，钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。在整个钻孔过程中要采取先慢后快的原则，并且及时的进行孔质量的检查，防止钻杆偏位等。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻进时放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔达到设计标高时，停止钻进，钻孔弃土应及时转运到指定场地。
2.4采用合理的施工顺序
在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，但当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压已打桩，形成椭圆或不规则形态，产生严重的缩颈和断桩。此时，
应采用隔桩跳打施工方案，即每隔一条施工一条，另一条桩必须在上次施工的桩强度达到设计强度的80%后方可施工。而在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后，土体密度会有显著增加。而且，打的桩越多，土的密度越大。在补打新桩时，一是加大了沉管难度，二是非常容易造成已打桩断桩，此时，隔桩跳打亦不宜采用。当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对已结硬的已打桩产生影响。此时，应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。对于砂桩与CFG桩联合处理的设计方案，应先施工砂桩，后施工CFG桩，以消散CFG桩施工过程中产生的超孔隙水压力。
2.5沉管垂直度的控制
垂直度是衡量CFG桩质量的一个重要指标，一般要求桩倾斜度不大于1%，若倾斜度过大，势必减小有效桩长，同时更影响着桩体的受力情况，满足不了既定桩体承载力的要求。因此，CFG桩施工前，应对作业面进行平整，对桩位及高程进行测量放样，桩管套入的预制钢筋砼尖或桩管下端的活瓣尖在下沉前，其轴线与桩管轴线应竖直一致并处于桩孔中心。这一点可用在塔架上端悬挂一测锤来进行校核。同时，成孔设备就位后，必须平正、稳固，确保在施工中不发生倾斜移动，确保CFG桩的垂直度。
2.6拔管过程的控制
投料结束开始拔管时，必须遵循先振后拔、边振边拔、匀速提升的原则，切不可一开始就提升沉管。一般开始时先留振5s～10s，使得桩底活瓣已张开或钢筋混凝土桩尖确已脱离，方可拔管。拔管过程中不再留振，避免混合料离析，造成桩体强度不足，更不允许反插，以免难以保证桩体垂直度，容易使土与桩体混合料相混合，造成桩体掺土等缺陷，应按照选定的拔管速度，匀速地拔完全过程。
2.7拔管速率的控制
拔管速率的控制是决定CFG桩质量的关键因素之一，是技术参数中的核心。若拔管速率过大，管内砼振捣不密实，易形成空洞、蜂窝，成形后桩体强度达不到设计要求，甚至沉管下端的砼还来不及向四周扩散就被提升，由于土层侧压力的作用易形成缩颈、砂层面或断桩。若速率过小，振捣过于充足，砼容易离析，导致碎石沉积造成卡管，此时若不能及时处理，容易造成断桩的质量事故。因此，拔管速率必须适中且均匀，一般DZ-60型走管振动锤式打桩机的拔管速率为：1.0m/min～1.2m/min，当然，速率的选择还与具体机型、地质情况有关，激振力大的机型速率可稍大，否则反之。具体速率的确定，必须通过合理的分析加科学的实验得出。
2.7混凝土灌注
在整个灌注过程中，要控制混凝土的坍塌度，一般范围为16~20cm，搅拌时间在60～120s之间。泵送混凝土，严禁先拔管后泵送混凝土（特别是端承桩），拔管时钻杆必须停止转动，严禁边拔管边转动，拔管速度宜为2～2．5m／min，拔管应连续，混凝土泵送也必须连续。若混凝土供应不及时，造成钻机等料的情况，时间较长可能造成断桩或抱钻现象，尤其是在饱和砂土、粉土层。混凝土应灌注至设计CFG桩顶标高以上50cm，停止泵送混凝土。灌注混凝土方量不得少于设计桩加桩头的体积。
3结语
总之，公路工程中采用CFG桩进行软基处理，在工期要求紧，不能采用常规排水固结处理，并且软基深度变化不大的情况之下，可采用CFG桩进行处理，但是，存在的问题也不少，因此在地质勘探不足、软基地质变化较大的情况下，应选择其他更合理的处理方案。
参考文献：
[1]岳仍营，庞军辉．GFG桩与粉喷桩加固地基的应用实效[J]．山西建筑.2003，29（9）：23—24.
[2]刘渊．采用CFG桩复合地基的软土基坑施工探讨[J]．城市道桥与防洪.2010，11