CFG桩在高速公路桥头深厚软土处理中的应用

王晓硕

（河北省交通规划设计院，河北 石家庄050011）

0 引言

在软土地基修建的高速公路，当车辆通行一段时间后，往往容易出现沉降现象。沉降量的大小随着软土深度、处理方法的不同而存在差异。但如果处理不当，容易引起较大的沉降差异，且随时间的推移还可能引起路基变形甚至开裂，对高速公路的正常运行带来严重的负面影响。路基沉降现象在桥梁与路基连接处表现尤为明显，且桥头沉降差异的处理工作更加困难，还容易引起桥头跳车现象的发生，严重影响车辆行驶的舒适度和安全性。因此，在施工中采取适当的方式对高速公路桥头深厚软土进行有效处理是施工单位的重要目标。

1 工程概述及处理方案的确定

某高速公路某路段分布着面积较广的软土。通过地质钻探和分析得知，该路段地层岩性主要为淤泥、粉质黏土，软土深度在14.5∼18.8m 之间，其天然含水量在28.7%∼57.3%之间，孔隙比在0.816∼1.497之间，压缩模量在2.34∼4.54之间。根据该项目工程的特点和施工要求，考虑施工进度和施工成本，并对各项指标进行对比分析，决定采用CFG桩进行桥头软土地基处理。

2 高速公路桥头深厚软土处理CFG桩的设计

2.1 材料要求

粗骨料采用坚硬且未风化的碎石，最大粒径不超过2.0cm。为提高成桩质量和施工效果，应优化集料级配，对碎石空隙可加入石屑填充。水泥采用32.5#普通硅酸盐水泥。

做好桩体材料的配合比设计，控制好水泥、粉煤灰、石屑、碎石的掺入比例，以确保桩体质量，同时将坍落度控制在30∼50mm为宜。

2.2 设计方案

在该桥头软土地基处理中，运用CFG 桩的处理方式，桩径0.40m，桩距2.0∼2.2m，桩端落在持力层上，从而充分发挥桩体强度，桩长视软土层厚度而定，桩体设计强度为6MPa，CFG 桩施工完成后铺设50cm砂垫层，从而形成复合地基。

CFG桩呈正方形布置，至路基坡脚处为止，桥头复合地基处理长度20m，桩距2.0m，在复合地基处理段与一般路基段之间设置10m 过渡段，桩距2.2m，台前处理长度1.5H，（H为桥台填土高度），桩距2.2m。处理过程中运用变间距法，使得路段的工后沉降均匀过渡，防止了处理方法本身带来的沉降。

2.3 断面沉降量计算

在两侧桥头路基选取3个计算断面，分别位于桥头过渡段、处理段与台前处理段，大桩号桥头路基填高5.1m，小桩号填高4.6m，具体的断面沉降量计算如表1所示。

表1 桥头路基沉降计算表

通过分析该计算值可以得知，桥头路基过渡段沉降小于0.2m，路基处理段沉降小于0.1m，台前段小于0.1m，沉降值都小于设计值，满足施工设计的要求，适应了桥头软土地基处理的需要，能够有效的减少路基沉降，具有良好的处理效果。

3 高速公路桥头深厚软土处理CFG桩的施工

3.1 施工方法

施工中，为控制工程质量，提高软土路基的处理效果，需按照以下施工工艺流程和方法进行。

（1）控制原材料质量

做好材料采购工作，严格把关材料质量。因此，需做到逐个检查运料车上材料的质量，对于已进入施工现场的材料，也要做好抽检工作，以确保材料质量合格。

严格按照配合比要求进行水泥混凝土设计，拌和时间应在90s以上，以确保混合料的质量。

不同的农药针对不同的虫害或者病害，作用机理一般不同。即使有同类的农药作用会累加，也还是根据其“残留量有多大”，而不是根据“有多少种”来判断是否有害。也就是说，如果每种农药的残留量都低于国家标准，那么危害就可以忽略；如果残留量超标，那么即使只有一种农药，也是不合格产品。

（2）控制成桩施工质量

沉管过程中，需时刻关注施工仪器电流表的变化情况，同时以电流变化和下沉速度为依据，实现对软土地层变化情况、软土层的大致深度和厚度的判断。另外，还须控制好拔管的速度，以提高施工效果。

拨管前，管内混凝土混合料应与进料口齐平，且做到边拔管边补充混凝土，并及时记录管内水泥混凝土的高度。其高度应至少高出地面2m，以确保管内压力和成桩质量。每根桩施工完成后，需记录该桩的混凝土用量，以确保其满足设计要求。另外，还需对成桩孔口的淤泥、浮浆立即清理，并用中粗砂封顶。

（3）控制施工工序

应先施工袋装砂井，再施工CFG 桩。在袋装砂井施工时应采用隔桩跳打的方法。施工中，还需注意以下事项：

①安排专人对施工完毕的CFG 桩进行观察，并判断当前施工对其可能带来的影响；

②在已成桩顶部设置高程观测点，并且相邻桩施工前后应测量观测点高程，判断桩顶是否上升，如果桩顶上升大于10mm，该桩可能出现断桩现象，应重新施工。

（4）施工检验

3.2 质量检验

（1）CFG桩施工质量标准

施工完成后，CFG桩需进行28d养护，具体的施工质量标准如表2 所示。对其质量进行检验时，应参照此质量标准进行，以确保CFG 桩的施工质量。

表2 CFG桩施工质量标准

（2）相关指标检验

检验桩间土承载力时，采用标准贯入、静力触探等方法。进行物理力学指标检验时，可采用钻孔取样方法进行。

检验完成后，需分析处理前后数据指标，以判断CFG桩复合地基处理效果。

（3）施工检测

施工前将混合料搅拌均匀，并留取一定的样品装入试模，检验其28d的抗压强度，实现对混合料强度的检验。

（4）单桩和复合地基检验

包括低应变对桩身质量的检测、静荷载试验。前者检测数量是桩根数的5%，后者是桩根数的0.5%。

4 高速公路桥头深厚软土处理CFG桩的运用效果

为掌握CFG 桩的运用效果，确保施工安全的顺利进行，需在路基处理段中线与路肩边缘设置沉降板，并在坡脚处设置测斜仪，从而动态监测施工过程。发现问题时，应立即采取处理措施，以保证施工安全的顺利进行。

通过观测，竣工验收及通车运行后的沉降观测数据见表3。

表3 桥头路基处理段沉降观测表

通过分析表3监测所得的数据可知，该桥头软土路基经过CFG 桩处理后，从施工到通车运行后，两侧桥头路基总沉降分别为0.078m 和0.062m，都小于0.1m，满足设计要求。按照该方法进行处理的软土地基，通车运行1年后，没有出现桥头跳车现象，满足了软土路基处理的实际需要，达到了预期的处理效果。

5 结论及展望

桥头路基是连接路基与桥梁的过渡段，为提高处理效果，须根据具体情况选用恰当的处理方法。如果处理方法不当，往往容易引起桥头跳车现象的发生，因而对软土地基处理的要求较高。在软土路基处理的实际工作中，由于桥梁为刚性构造，其沉降基本可以忽略，但为了提高处理效果，最好选择偏刚性的复合地基处理方式。结合具体工程实例分析CFG 桩施工的运用及处理效果，结果表明CFG 桩能够实现对桥头路基沉降的有效控制，也能防止桥头跳车现象的发生，具有良好的运用效果。今后在类似工程施工中运用，需注意以下问题。

（1）方案选用应综合考虑技术、经济因素

在具体工程运用中，如果软土深度不同，施工工期要求不一样，在选择处理方案时，应该综合考虑技术、经济因素。在确保工期顺利完成，沉降变形控制效果良好的前提下，应选用造价更低的方案，以节约工程建设成本。

（2）路基处理过渡段的设置

在对桥头软土地基进行处理时，应设置路基处理过渡段，桩间距比桥头路基处理段可适当放大，从而防止桥头路基与一般路基间的差异沉降过大。另外，桥台台前的一定范围内也要进行处理。上述工程台前处理范围为1.5H（H为桥头填土高度），其他工程桥台台前处理范围可以此为参考。

（3）类似工程可以参考与借鉴

CFG 桩处理深度在14~20m 之间的桥头软土路基，工后沉降满足要求，能够有效防止桥头跳车现象的出现，具有良好的软土路基处理效果。同时施工工期较短，成本较低，具有良好的软土路基处理效果，能够为类似工程施工提供借鉴与启示。

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