水泥粉煤灰碎石桩在地基处理中的应用

　　摘要：本文通过某高速公路具体实例，着力探讨有关水泥粉煤灰碎石桩在工程实践的应用，提出了水泥粉煤灰碎石桩施工过程中的质量控制要点。
　　关键词：水泥粉煤灰碎石桩，地基处理
　　
　　
　　一、工程概况及要求
　　某地高速公路K31+630钢筋混凝土拱涵，涵顶填土为18米，整体式基础，原地基为Ⅲ级湿陷性黄土，实测地基承载力为130kpa，涵洞设计地基承载力要求为300kpa，不能满足设计要求，故采用水泥粉煤灰碎石桩复合地基，桩体28天强度不低于8MPa，桩径500mm，有效桩长10m，桩基总根数为572根，总延米为5720米。桩呈梅花型布置，桩间距1.5m，桩、桩间土与基础之间设置一定厚度为600mm的碎石垫层，桩体与桩间土和碎石垫层一起构成水泥粉煤灰碎石桩复合地基。（论文发表）
　　二、施工准备情况
　　1、施工人员和机械设备全部到位，且设备调试良好，材料和配合比准备就绪，场地“三通一平”整理到位。
　　2、桩体设计配合比批复。
　　3、施工场地已平整，桩位施工放样已布置。
　　4、材料
　　水泥：32.5级普通硅酸盐水泥；碎石：(粗骨料)粒径5-31.5mm的级配碎石;中粗砂：有机质及含泥量不超过3%；粉煤灰：二级以上，合格产品；数量、规格及相关技术指标均满足施工要求
　　5、施工机具
　　采用国产DZ90型号振动打桩机和HBT60C砼输送泵及砼运输车和砼拌合站。
　　6、确定施打顺序
　　本工程为满堂布桩，结合桩距、土质和实际地形情况，不宜从四周转圈向内推进施工，宜采用隔桩隔行跳打施工。
　　7、振动沉管机
　　沉管表面做明显的进尺标记，实测地面标高比设计值高0.7米，正好满足保护桩长长度，故记号标在管长10.7米处。
　　三、施工工艺
　　1、沉管。⑴桩机进入现场，根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度。⑵桩机就位须水平、稳固、调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%；⑶启动电动机，开始沉管过程中注意调整桩机的稳定，严禁倾斜和错位；⑷沉管过程中须作好记录。激振电流每沉1m记录一次，对土层变化处应特别说明，直到沉管至设计标高。
　　2、投料。⑴严格按施工配合比配制混合料，搅拌时间不得小于1min。混合料的搅拌须均匀，有较好的和易性和坍落度。⑵待沉管至设计标高后采用砼输送泵投料尽快投料，直到管内混合料面与钢管料口平齐；
　　3、拔管。⑴当混合料加至钢管投料口平齐后，开动电动机，沉管原地留振10s，然后边振动边拔管；⑵拔管速度按均匀线速控制，一般控制在1.2～1.5m/min左右，⑶当桩管拔出地面，确认桩符合设计要求后用粘土封顶，然后移机继续下一根桩施工。
　　4、桩头处理。水泥粉煤灰桩施工完毕，待桩体达到一定强度（一般为7天左右），方可进行基槽开挖。采用机械和人工联合开挖，先人工挖除桩体外侧宽约0.3米土方至设计桩顶标高，利用风镐凿除桩头砼至设计标高。后用推土机清除剩余土方0.5米，为保护好桩体质量，剩余0.20米土方用人工清理。
　　5、垫层铺设。采用0.6米厚度5-31.5cm级配碎石作为褥垫层。每0.2米分层摊铺，用20吨压路机分层静压。
　　四、施工过程质量控制要点
　　1、施工前应进行成桩试验，试桩数量宜为5-7根。CFG桩试桩成功，验收合格后，方可开始施工。
　　2、桩体施工应根据工程地质情况合理选择施打顺序，一般应隔行隔桩跳打，相邻桩之间施工间隔时间应大于7d，避免对已成桩造成损害。
　　3、混合料应拌合均匀。在施工中，每台班制作一组（3块）试块，经标准养生，测定其立方体抗压强度，应满足设计要求。
　　4、水泥粉煤灰碎石桩混合料坍落度按试桩试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制；每台班抽样检验3次。
　　5、水泥粉煤灰碎石桩沉管时间宜短，拔管速度控制在1.2-1.5m/min，不允许反插，以防止桩缩颈、断桩及桩身强度不均。
　　6、桩顶设不小于500mm保护桩长，CFG桩施工完成7d后，开挖至设计高程，截去保护桩长；CFG桩施工完成28d后方可进行碎石垫层施工。
　　7、冬季施工时混合料入孔温度不得低于5°C，对桩头和桩间土应采取保温措施。
　　8、在灌注砼前要对孔底进行夯实，以消除孔底因各种施工工艺可能使孔底存在部分扰动土和虚土，有利于发挥桩端摩阻力，提高复合地基承载力。
　　9、在成桩过程中要加强监测，如果发现桩顶上升量或侧向位移量较大且桩数量多，要及时采取逐桩静压或加大桩间间隔施工距离等措施，避免出现断桩对地基承载力产生不利的影响。
　　五、CFG桩质量检测结果
　　水泥粉煤灰碎石桩施工结束28天后，还应对以下指标进行检测。(1)桩身完整性检测。对桩进行低应变桩身完整性检测，桩身完整性随机抽取桩数的10%。(2)复合地基检验。采用多桩复合地基载荷试验进行处理效果检验。检验点数量可按处理面积大小取2～4点。经检测，桩身完整，桩基平均强度为9.35MPa，采用水泥粉煤灰桩进行地基处理后，复合地基承载力为402KPa，满足设计要求。在湿陷性系数偏高（III级以上）的黄土地域施做结构物（挡墙和桥涵基础等），地基承载力不满足设计要求，均可考虑采用水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG桩）进行复合地基处理，地基承载力大大提高可满足设计要求。
　　CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术。由于CFG桩改善了碎石桩的刚性，使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用，同时也能很好地发挥其端阻作用。CFG复合桩与桩基相比，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力。工程造价一般为桩基的1/2-2/3，经济效益和社会效益非常显著。
　　
　　参考文献：
　　[1]GB50204-2002“混凝土结构工程施工及验收规范”.北京：中国计划出版社，2002年.
　　[2]JGJ94-94“建筑桩基技术规范”北京：中国计划出版社，1994年.
　　[3]GB50202-2002“建筑基础工程施工质量验收规范”北京：中国计划出版社，2002年