公路CFG桩设计及施工、检测要点

王 莹

(辽宁省交通科学研究院有限责任公司 沈阳市 110015)

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，其加固软弱地基主要有三种作用：桩体作用、挤密作用、褥垫层作用。初始状态，在荷载作用下，CFG桩压缩性明显小于周围软土，因此复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中；桩顶设置的褥垫层可保证桩、土共同承担荷载，确保桩间土始终参与受力。

1 CFG桩特点

(1)CFG桩的特点是高强度、大桩距、桩长长；

(2)CFG桩适用于处理十字板抗剪强度不小于20kPa的软土地基，适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基；

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(3)为发挥CFG桩高强度的特点，CFG桩要求其桩端一定要打入持力层；

(4)CFG桩的配合比应根据成桩要求的混合料坍落度和桩体设计强度确定：坍落度宜为30～50mm，桩体的设计强度应取28d无侧限抗压强度；

本届黄河国际论坛的主题是“流域可持续发展及河流用水权保障”，论坛围绕主题设立流域综合管理、健康河流与环境流量、应对气候变化、流域管理工作和新技术、水管理与公众参与等五大分论坛，同时召开了12个政府间合作及国际组织相关专题会议。国际水利相关新技术、新成果、新设备展览在论坛期间并行举办。

(6)相邻桩的间距不应大于4倍桩径，一般为1.5～3.0m；

设备：不锈钢托盘；不锈钢盆；纱布；蒸锅；烘箱；微波干燥机；不锈钢粉碎机；200目筛；量筒；温度计；电子分析天平，德国赛多利斯；电热恒温干燥箱，陕西欣鹏教育科技有限公司；数控恒温水浴锅，陕西欣鹏教育科技有限公司；真空冷冻干燥机，宁波新芝Scientz-18ND；手动压片机，上海有建电子科技有限公司 。

(5)桩体强度宜为5～20MPa；

(7)桩径应根据成桩设备条件确定，振动沉管成桩宜0.35～0.6m；

(8)CFG桩最大桩长不宜大于30m；

(9)CFG桩桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层材料宜采用中砂、粗砂、级配砂石和碎石等，最大粒径不宜大于3cm。

2 CFG桩设计要点

CFG桩的直径与长度、间距应经沉降和稳定验算确定；用于小型构造物下的CFG桩复合地基承载力和单桩承载力可按式(4)、式(5)和式(6)计算。

2.1 整体稳定性验算

软土地基路堤的稳定验算宜采用圆弧滑动法中的有效固结应力法、改进总强度法，其中，CFG桩复合地基的路堤整体抗剪稳定安全系数计算中，复合地基内滑动面上的抗剪强度应采用复合地基抗剪强度τps。τps可按式(1)计算。

τps=mτp+(1-m)τs

下午四点光景的太阳烤得路面都烫脚，高木没走两步，就一身大汗；梨花却一阵阵地发冷，她双臂裹着身体，越走越缩；走到麦村与谷村交界的大寨河边，梨花扶住桥头的石柱蹲下身来，她不想再走了。河面上有不少蜻蜓在飞舞，有红的，有白的……沿着河道飞来飞去。满头大汗的高木抓起桃花的手，却被她身上的冰冷触了一下；他一愣，就被梨花挣脱了手。梨花慢慢地直起身来，继续往前走。高木默默地跟在她身后，愣愣的，没说一句话。

(1)

由图3b可见，1954—2010年花期相对湿度呈减小趋势，倾向率为0.6%/10 a，且通过了α=0.05的显著性检验。1954—2010年花期平均相对湿度为78.2%。其中，1954—1970年平均相对湿度为79.9%，较平均值偏高1.7个百分点；1971—2010年花期平均相对湿度为77.5%，较平均值偏低0.7个百分点。

τp—桩体部分的抗剪强度(kPa)；

肾脏集合管癌(collecting duct carcinoma，CDC)是众多肾细胞癌病理亚型中极为罕见的一种，约占肾细胞癌的1%～2%[1]，恶性程度高，预后差，大部分患者发现时已有肾外转移。由于该类型肿瘤罕见，国内既往少有超过10例的相关文献报道，且较少有学者将此类型肿瘤的临床、影像及病理学特征结合起来进行临床研究，本文通过回顾性分析我院于2008年8月至2017年8月期间收治的12例肾集合管癌患者的临床资料，结合随访信息，以求达到全面认识肾集合管癌的目的，更好地完成对CDC的诊治。

τs—地基土的抗剪强度(kPa)；

m—桩土面积置换率。

在制定出台促进土地流转和规模经营发展的政策措施时，要牢记农民是农村改革创新的主体，农民是承包地的主人，承包经营权是农民最重要的财产权益。土地是否流转、如何流转，应当由承包户自己做主，任何组织和个人都不能包办代替，更不能搞强迫命令。

2.2 沉降计算

在实际工程中，CFG桩处理后的地基沉降计算大多采用复合地基的理论进行计算；CFG桩复合地基的沉降计算应包含复合地基加固区的沉降量S1和下卧层的沉降量S2。

(1)复合地基加固区的沉降S1采用复合压缩模量，按式(2)和式(3)计算。

(2)

Eps=mEp+(1-m)Es

(3)

式中：Δpi—地基中各分层中点的附加应力(kPa)；

Δhi—地基中各分层的初始厚度(m；)

大、中桥桥头路基纵向30m及台前锥坡、小桥桥头路基纵向15m的范围内采用了CFG桩加管桩的处理方案；横向最外2排桩采用PHC管桩，其他部分采用CFG桩；桩间距d=1.5m，CFG桩长15.0m，桩径0.5m。桥台位置布桩时,应注意留出桥台灌注桩的位置,即施工时适当调整与灌注桩有冲突的桩位，保证CFG桩、管桩与桥台钻孔灌注桩的中心距大于2.5倍的钻孔灌注桩直径。

Ep—桩体压缩模量(kPa)；

Es—土体压缩模量(kPa)。

(2)加固区下卧层的沉降S2可按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007)中相关规定进行计算。

2.3 CFG桩复合地基承载力

(1)CFG桩复合地基承载力应通过现场复合地基载荷试验确定，也可以按照以下公式估算。

(4)

式中：fspk—复合地基承载力标准值(kPa)；

Ra—单桩竖向承载力标准值(kPa)；

AP—桩的截面积(m2)；

β—桩间土承载力折减系数；

fsk—处理后桩间土承载力标准值(kPa)。

(2)CFG桩单桩竖向承载力标准值应通过现场载荷试验确定，也可按下式估算，取式(5)和式(6)二者较小值：

城市道路关系到城市间的交往、居民的出行、城市的形象等，所以长期以来都受到社会各界的关注，各地政府努力地控制城市道路质量。现阶段中，我国的城市道路建设虽然取得了不少成就，但还是面临着不少问题，软土地基在长期使用后会出现沉降、塌陷等问题，严重影响了道路的正常使用。这主要是因为在城市道路施工过程中，没有采取合适的技术手段对软土地基进行有效地加固。为了让城市道路能够继续为城市发展服务，施工方需要重视软土地基问题，选择合适的软土加固技术，提高地基的密实度，提高地基荷载力，从而保证城市道路的正常使用和城市的快速发展。

Ra=Up∑qsili+αqpAp

但在实施PBL教学过程中，国内医学高校大多面临以下困惑：一方面青睐于现代医学教育理念可以通过PBL的教学模式实现，以及它对医学生多项学习能力提升的重要作用，众多院校热情高涨，对改革持积极态度；另一方面，在具体实践过程中，受招生规模大、教学资源有限、新媒体技术参差不齐、对PBL理解的差异等综合因素影响，国内医学院校难以支撑课程体系的颠覆性改变，PBL实际教学效果也有待进一步检验[10]。对传统的教学如何去糟粕取精华，将新型的教学模式与现代化的信息技术良好的结合，值得我们继续探究。

(5)

Ra=ηfcuAp

(6)

式中：Up—桩的周长(m)；

qsi—桩侧第i层土的侧阻力特征值(kPa)，可参照岩土工程勘察报告；

2.产值年平均增长率。农村化学品规模企业2002—2011年10年间产值年平均增长率由大到小分别是石油加工、炼焦及核燃料加工业(12.76%)，有色金属冶炼及压延加工业(8.34%)，化学原料及化学制品制造业(7.96%)，医药制造业(6.26%)，化学纤维制造业(5.99%)以及纺织业(3.99%)。其中，有4类农村化学品规模企业产值年平均增长率超过全国相应企业产值平均增长率，分别是石油加工、炼焦及核燃料加工业，有色金属冶炼及压延加工业，化学原料及化学制品制造业以及医药制造业；其中石油加工、炼焦及核燃料加工业产值年平均增长率接近全国相应企业产值年平均增长率2倍。

qp—桩端地基土未经修正的承载力特征值(kPa)，可参照岩土工程勘察报告；

li—第i层土的厚度(m)。

CFG桩的骨料采用碎石、石屑，掺入石屑作为填隙料；水泥采用32.5级硅酸盐水泥，不允许使用矿渣类水泥；粉煤灰选用电厂收集的粗灰；褥垫层位于CFG桩顶，采用厚70cm级配良好的碎石。

η—桩身强度折减系数；

fcu—与CFG桩桩身配合比相同的室内试块在标准养护条件下90d龄期的抗压强度平均值(kPa)。

3 工程实例

某一级公路，路基两侧多为水田，表层为粉质粘土，其下为淤泥质粘土，地基承载力较低，设计时在大、中、小桥桥台处采用了CFG桩处理。

3.1 路线地质

(1)粉质粘土：黄灰色，湿-饱和，软塑，有砂感；该层位于表层，厚约3.0～5.1m不等，其力学指标为fa0=110～130kPa，qik=25～35kPa，平均值(直剪)Φq=10.8度，Cq=12.6 kPa，α0.1-0.2=0.497(1/ MPa)，Es0.1-0.2=4.15MPa

(2)淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑，含云母，含贝壳，手感细腻，该层在路基范围内均有分布，厚约7.6～9.2m不等，位于粉质粘土的下部，为软弱的下伏层，对于高填路堤，会引起过度沉降或侧向滑移的剪切破坏，其力学指标为fa0=70～90kPa，qik=15～20kPa，平均值(直剪)Φq=4.75度，Cq=6.28kPa，α0.1-0.2=1.02(1/MPa)，Es0.1-0.2=2.14MPa。该层下部为粉土：黄灰或灰色，湿，中密，fa0=130～140kPa，qik=30～35kPa。

根据地勘资料，淤泥质粘土工程地质条件较差，对高填路堤的稳定性和沉降有不利影响；表层的粉质粘土粉粒含量较高，易翻浆，应对地基进行适当处理再填筑路基。

式中：τps—复合地基抗剪强度；

3.2 桥头及锥坡CFG桩处理方案

考虑本工程地质情况较差，为避免桥头与路基相接处产生不均匀沉降而导致严重的桥头跳车，设计中在桥头及台前锥坡采用了CFG桩加管桩的处理方案。

3.2.1设计原则

Eps—桩土复合压缩模量(kPa)；

图1

3.2.2CFG桩材料要求及配合比设计

α—桩端天然地基土的承载力折减系数；

混合料的配合比应保证试件28d抗压强度大于12MPa，强度等级为C15。为使混合料具有好的和易性，应保证坍落度控制在30～50mm范围之内。

根据不同水泥、粉煤灰掺量的配合比试验得出混合料的抗压强度R与灰水比C/W的正比曲线。在相同水泥掺量的情况下，随着粉煤灰/水泥之比(F/C)减小，水灰比W/C也相应的减小，即随着粉煤灰掺量的减少，混合料的需水量在保证坍落度30mm的情况下相应减少。

3.2.3CFG桩施工要点

克什米尔地区一直是印度和巴基斯坦的争议地区，其归属权之争由来已久，导致政局一直不稳定。20世纪中期的两次印巴战争使得矿区无法勘探和开掘，本计划于1990年实施的新矿区开发项目也因政治动乱而没能进行。同时由于地理环境也比较特殊——平均海拔超过4000米，人类生存条件恶劣，常年处于低温严寒状态，适宜开采的时间每年仅2-3个月。加之山上基本设施匮乏，大型开采机械又无法运到山上，这些因素都造成克什米尔蓝宝石开采成本巨大。以至于克什米尔矢车菊、皇家蓝，很多人也只闻其名不见其物！

(1)施工前应按设计要求在试验时进行配合比试验；施工时按配合比配置混合料；

(2)采用振动沉管灌注法成桩，施工设备采用振动沉管打桩机；沉管灌注成桩施工拔管速度宜为1.2～1.5m/min，如遇淤泥质图，拔管速度应适当减慢；

(3)施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m；

(4)在施工过程中应遵循规范进行，严禁出现缩径、断桩现象；

(5)桩施工时按隔桩跳打的顺序施工，施打新桩与已打桩间隔的时间不应少于7d；

(6)褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土含水量较低时，也可采用动力夯实法，压实度不大于90%。

3.2.4质量检测要点

(1)施工质量检验应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、压实度和桩体试块抗压强度等；

发射台的发射天线基本都在60米以上，在当地也算是最高的建筑了，天线即作为发射体，也是最好的引雷体，因此遭受雷击的几率比较高，特别是雷电高发区，经常遇到雷电损坏匹配网络和发射机部件的事故，因此，在天馈线匹配网络中一定要增加避雷装置，确保发射系统的安全。图4是三种防雷网络原理图。

(2)CFG桩施工完成28d后，对桩身质量采用低应变法和取芯法检测，采用两种方法抽检的总频率应不少于总桩数的10%，其中采用取芯法检测的比例不应少于总桩数的0.5%。根据低应变法的检测结果，对桩身质量进行评价。

既确保集团公司一体化运行不受大的冲击，又能很好实现市场化运作，使集团公司真正以市场为导向，以效益最大化为目标组织生产经营。

(3)在成桩28d后进行荷载试验，检测CFG桩的单桩承载力及复合地基承载力抽检频率应为总桩数的0.2%～0.5%，且不应少于3根桩；检测后的结果应达到设计要求。

(4)CFG桩桩距、桩径、桩长和垂直度也应满足设计和规范。

4 结语

CFG桩复合地基介于柔性桩和刚性桩之间，可通过调整桩距、桩径和单桩强度等改变复合地基的刚柔强度，是一种半刚性复合地基，可有效提高地基承载能力，是一种潜力较大的复合地基处理技术，具有良好的挤密、置换和支撑效果。相比碎石桩等柔性桩，能提供更高的承载能力；相比预应力管桩等刚性桩，造价更具有优势。

因此CFG桩用于公路软土地基处理及小型构造物基底处理，具有较高的技术经济性，值得广泛推广和使用。