袁學(xué)峰

大唐內(nèi)蒙古鄂爾多斯綜合利用高鋁粉煤灰年產(chǎn) 28萬 t鋁硅鈦部分項目采用 CFG樁復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基技術(shù)雖在全國廣泛推廣應(yīng)用,但在施工過程中,因現(xiàn)場的水文條件、地質(zhì)條件復(fù)雜、砂層厚、地層變化大,在灌料過程中發(fā)生樁體側(cè)向澎出、樁頂下沉,產(chǎn)生竄孔;又如發(fā)生鉆孔到預(yù)定標(biāo)高后,怕鉆頭活門打不開,先提 30 cm～50 cm再灌料,導(dǎo)致樁端有虛土,承載力偏低等質(zhì)量問題。為了更好地推廣CFG樁復(fù)合地基技術(shù)在鄂爾多斯等特殊地域的應(yīng)用,特別是通過處理工程發(fā)生的一些質(zhì)量問題,對CFG樁長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工工法進(jìn)行了總結(jié),并就存在的幾個質(zhì)量問題作一探討。

1 地質(zhì)原因

根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況,結(jié)合地質(zhì)勘察報告,綜合分析施工區(qū)域地質(zhì)條件以及水文條件,影響施工的地質(zhì)因素主要如下:

1)人類活動:因場區(qū)的回填、碾壓、整平,改變了原地表水的徑流、排泄方式,使場區(qū)的水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜;

2)地形地貌:施工區(qū)位于庫布齊沙漠東北部的黃河南岸二級階地上,滾動沙丘以新月形沙丘鏈及沙壟為主,有梁灘相間出現(xiàn),造成本區(qū)域下部分持力層(泥巖、砂巖部分)起伏呈波浪形;

3)氣候季風(fēng):本地區(qū)屬典型的中溫帶大陸性季風(fēng)氣候,由于受季風(fēng)影響,在持力層上方形成了多年風(fēng)積粉細(xì)砂,顆粒極為細(xì)小;

4)區(qū)域水位:區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜,地下水主要賦存在粉細(xì)砂層中。因粉細(xì)砂透水性好,雨季期間地表水易快速的通過粉細(xì)砂滲入地下,被持力層的泥巖隔水層阻隔,地下水位上升,造成水位變化幅度較大。

2 長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工工法

2.1 工法特點

1)施工工藝完善、簡便、可操作性強(qiáng);

2)施工質(zhì)量能夠很好的控制,滿足設(shè)計及驗收標(biāo)準(zhǔn)的要求;

3)進(jìn)度穩(wěn)定,控制措施完善,工期保證性強(qiáng)。

2.2 適用范圍

本工法適應(yīng)于粘性土、粉土、砂石以及對噪聲或泥漿污染要求嚴(yán)格的場地。

2.3 施工工藝

1)材料要求。

CFG樁樁體材料為普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、碎石、石屑,按C15混凝土配比,混合料 28 d強(qiáng)度不小于 10MPa。

水泥:按檢驗規(guī)定檢測強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時間,抽樣檢測一組,監(jiān)理單位見證檢驗。

粗細(xì)骨料:按檢驗規(guī)定檢驗含泥量、顆粒級配、抽樣檢測一組,監(jiān)理單位見證檢驗。

檢驗數(shù)量:同一產(chǎn)地、品種、規(guī)格、批號的水泥,每 200 t為一批,不足 200 t時也按一批計。同一產(chǎn)地、品種、規(guī)格且連續(xù)進(jìn)場的粗、細(xì)骨料,分別每 400m3為一批,當(dāng)不足 400m3時也按一批計。各種原材料每批抽樣檢驗 1組。

檢驗方法:檢查產(chǎn)品質(zhì)量證明文件。在水泥庫抽樣檢驗水泥強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時間,在料廠抽樣檢驗粗、細(xì)骨料的含泥量、篩分試驗顆粒級配。

2)施工設(shè)備及機(jī)具要求。

選用長螺旋鉆機(jī)的原則:設(shè)備型號應(yīng)符合設(shè)計樁徑、設(shè)計加固深度的要求。

3)施工工藝流程圖見圖 1。

3 存在問題的探討

3.1 如何避免樁端產(chǎn)生虛土

長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝的最大優(yōu)點是樁端無虛土,這對提高樁的承載力和減少地基變形都是有利的。但施工操作不當(dāng),也會導(dǎo)致樁端產(chǎn)生虛土、樁無端阻。

樁端產(chǎn)生虛土的情況主要有兩種:1)怕鉆頭活門打不開,先提 30 cm～50 cm再灌料,使得葉片上的土可能落到孔底,嚴(yán)重影響樁端土端阻的發(fā)揮。2)樁端為飽和粉土、砂土和卵石層時,水頭較高或為承壓水,采用側(cè)開的常規(guī)鉆頭,閥門外的水壓力大于鉆桿管內(nèi)混合料對閥門產(chǎn)生的側(cè)壓力,閥門打開,此時大量虛土落在孔底,導(dǎo)致樁無端阻(見圖 2)。

為克服側(cè)開式常規(guī)鉆頭的缺點,閆雪峰、趙風(fēng)穩(wěn)發(fā)明了下開式專利鉆頭(專利號 ZL00263200.4),這種鉆頭的特點是閥門下開,見圖 3,即不再發(fā)生閥門打不開的情況,避免了樁端產(chǎn)生虛土。

3.2 如何防止飽和粉土、粉細(xì)砂的剪切液化

在有松散飽和粉土、粉細(xì)砂的場地,采用長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝,成孔時螺旋葉片對周邊土產(chǎn)生擾動和剪切作用,當(dāng)剪切作用累計到一定程度后,土體發(fā)生液化,導(dǎo)致剛打完處于流動狀態(tài)樁的樁周土喪失對樁的側(cè)向約束能力,樁體側(cè)向澎出、樁頂下沉,產(chǎn)生竄孔,液化區(qū)域連成片甚至導(dǎo)致基坑失穩(wěn)或周邊建筑物傾斜開裂、道路破壞。

本工程起初也是采用側(cè)開式常規(guī)鉆頭,由于經(jīng)常發(fā)生閥門打不開,36 h打了 3根樁,后改用下開式專利鉆頭,不再出現(xiàn)閥門打不開的情況,施工順利完成,沒有出現(xiàn)異常情況?？梢娺x用下開式專利鉆頭,防止在同一樁位多次復(fù)鉆,對提高施工效率和防止飽和粉土的剪切液化是有效的技術(shù)措施之一。

此外,諸如降飽和粉土、粉細(xì)砂中的水、采用小葉片螺旋鉆桿成孔、控制日成樁數(shù)量、混合料采用較小的坍落度和采用大樁距大樁長的設(shè)計參數(shù)都是可行的技術(shù)措施。

4 結(jié)語

通過以上措施的實施,長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注樁施工過程中產(chǎn)生斷樁和竄孔的質(zhì)量問題得到了成功解決,為在鄂爾多斯特殊地質(zhì)條件下進(jìn)行CFG樁施工奠定了基礎(chǔ)。

[1]閆明禮,張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實踐[M].北京:中國水利水電出版社,2000.

[2]蘇建偉.CFG樁復(fù)合地基在施工中的質(zhì)量控制[J].山西建筑,2009,35(6):238-239.