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強度的樁。由樁、樁間土和褥墊層一起組成復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量關鍵的第一步，應綜合考慮地基條件、加固要求、環(huán)境保護、工程造價等多方面因素。在CFG樁復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，成樁質量可靠，但工藝復雜，成本較高。
對淤泥質土層等無堅硬土層和密實砂層的地質條件，且遠離城區(qū)或振動噪聲混凝土限制不嚴格的地方，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，先用長螺旋鉆孔達到設計的預定深度，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到強度和樁身承載力要求。
對部分存在的夾有硬土層地質條件的地區(qū)，靈敏度和密實度較高的土，如采用振動沉管法，會破壞土的結構強度，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構破壞而導致的地基強度降低。
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，當單獨使用CFG樁加固軟弱地基時，應截樁頭設樁帽，以提高樁的荷載分擔，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，樁頂標高宜高出設計樁頂標高不少于0.5m。截樁時，不得造成樁頂標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樁設計樁頂以上部分樁間土→截除樁頂設計標高以上樁頭(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）了解場地工程地質條件和水文條件
根據(jù)土層特點，制定詳細的施工組織計劃，對鉆頭和活門的結構進行改進。鉆頭結構應考慮適應硬土層鉆進的需要。
2）掌握機械設備的性能參數(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）做好標識，確保成孔深度不小于設計樁長；同時還要考慮施工工作面的標高的差異，核對實測地面與設計原地面的差異，做相應增減。
5）保證混凝土的質量
除保證強度外，施工過程中應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。嚴格執(zhí)行標準化作業(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
當鉆孔達到預定的深度以后，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，確保泵送混凝土時暢通。
五、CFG樁復合地基的施工要求
1）施工時應按設計配合比配制混合料，在攪拌機中加水攪拌，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計深度后，應準確掌握提拔鉆桿的時間，混合料泵送量應與拔管速度相配合，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按均勻線速度控制，拔管線速度應控制在1.2m/min～l.5m/min之間，如遇淤泥或淤泥質土，速度應盡可能放慢。
3）樁頂標高應超出設計樁頂標高不少于0.5m。施工中樁頂標高應高出設計樁頂標高，留有保護長度。成樁時樁頂不可能正好與設計標高完全一致，一般要高出樁頂設計標高一段長度，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時，施打新樁可能導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應做一組(3塊)試塊(邊長為150mm的立方體)，標準養(yǎng)護為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觀測新施工樁對已施工樁的影響，當發(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。
6）復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，預留人工開挖厚度應由現(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底面標高，且樁間土不受擾動。
7）褥墊層鋪設宜采用靜力壓實法，當基礎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）復合地基檢測必須在樁體強度滿足試驗荷載條件時進行，一般宜在施工結束14d～28d后進行。
9）復合地基承載力宜用單樁復合地基載荷試驗確定，試驗數(shù)量不應少于3個試驗點，抽取總樁數(shù)的0.5%～1%，進行低應變動力檢測樁身結構完整性。
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，樁位允許偏差為0.5倍樁徑；對條形基礎，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：操作手未按技術交底進行作業(yè)；旁站人員未對樁機進行有效監(jiān)控；技術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行實測，判定樁身的垂直度偏差是否滿足規(guī)范或設計要求。
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；放樁位時認真仔細，嚴格控制誤差。
樁機的水平度和垂直度在開鉆前和鉆進過程中注意檢查復核。
2短樁（見圖8）
主要原因：標識不清；施工隊伍偷工減料；旁站人員不足、控制不嚴，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識，為方便夜間施工控制，需用反光材料進行標識；標識的最小刻度一般為50cm或25cm；增加必要的旁站人員，進行現(xiàn)場培訓；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。
控制方法：在樁身強度達到設計強度的70%以上后，用小型挖掘機清除上覆土；建議電鋸進行切樁頭；褥墊層第一層施工時采用機械配合人工進行，大型機械不得進入地基處理區(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，未留相應的超灌長度。
控制方法：按作業(yè)指導書規(guī)定的提管速度嚴格控制；預留適當?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，嚴禁停泵。
圖11 樁身離析
6樁端未進入相應的持力層
主要原因：對瞬間電流控制目的不清，未按瞬間電流、樁長進行雙控。
控制方法：細化作業(yè)指導書和技術交底，對現(xiàn)場旁站、技術、管理人員進行培訓；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樁復合地基施工質量的控制措施
1深入了解地質情況，選用合理的成樁工藝
嚴格按施工要求，在施工過程中，施工工藝對CFG樁復合地基的質量至關重要，不合理的施工工藝將造成重大的質量問題，甚至導致質量事故，而要選擇確定合理的施工工藝必須深入了解地質情況。同時，CFG樁復合地基區(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，與土的性質具有密切關系，要視工程的具體情況而定。
在施工準備階段，應根據(jù)地質情況合理地選用施工機械，這是確保CFG樁復合地基施工質量的有效途徑。選擇好施工工藝后，要嚴格按要求施工，把握好施工要點和施工環(huán)節(jié)。在施工準備階段確定施工方案時，設計好相應的技術和質量保證措施，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，嚴重的產(chǎn)生縮頸和斷樁。此時，應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）當滿堂布樁時，不宜從四周轉向內(nèi)推進施工，宜從中心向外推進施工，或從一邊向另一邊推進施工。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硬樁體產(chǎn)生影響。此時，應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，應嚴格控制拔管速率，正常的拔管速率應控制在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，成樁質量容易控制。
5設置保護樁長
每根樁在加料時，要比設計樁長多加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。上部基礎施工時再將保護樁長剔除掉，確保成樁標高與設計標高一致。同時褥墊層鋪設應保證在樁頂以下30mm～50mm，即樁體嵌入褥墊層30mm～50mm。褥墊層鋪設宜采用靜力壓實法，當基礎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大于1%，對滿堂布樁基礎，樁位偏差不應大于0.4倍樁徑，對條形基礎，樁位偏差不應大于0.25倍樁徑，對單排布樁樁位偏差不應大于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。重點應做好施工場地和已打樁樁頂標高觀測，經(jīng)緯儀跟蹤進行樁軸線的控制，及時抽查澆筑質量，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）筏板基礎滿堂紅布樁的基礎不大于1/2D；
2）條基或獨立基礎：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后及時進行低應變對樁身質量檢測。檢測前，應做好各項準備工作，從而保證檢測工作有序、及時的進行。
檢驗主要包括CFG樁的數(shù)量、布局形式是否符合設計要求；CFG樁的樁身質量完整性應滿足設計要求，檢驗樁總數(shù)的10%；處理后的復合地基承載力、變形模量能否滿足設計要求及處理后的單樁承載力能否滿足設計要求，采用平板載荷試驗進行；樁頭處理是否符合設計要求，樁頭應平整，無破碎，干燥；排除基坑內(nèi)積水等。
九、結語
CFG樁復合地基是在碎石樁加固地基法的基礎上發(fā)展起來的一種地基處理技術，不僅能很好地發(fā)揮全樁的側阻作用，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)濟效益和社會效益。
CFG樁在施工過程中嚴格按照施工要求施工，并采取相應的質量控制措施：合理選擇打樁順序；準確定樁位；嚴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；設置保護樁長；拔管過程避免反插；控制樁的垂直度；注意成品保護等。CFG樁的施工質量有了保證，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。
