摘要：從CFG 樁的特點(diǎn)、工藝流程、施工質(zhì)量難點(diǎn)及預(yù)防措施等方面淺談其在建筑工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：CFG 樁；長(zhǎng)螺旋鉆；復(fù)合地基；預(yù)防措施；應(yīng)用

1 工程概況

某新建項(xiàng)目11#樓工程，總建筑面積14145m2，地上十八層，地下2 層，地基基礎(chǔ)采用CFG 樁進(jìn)行處理。本工程CFG 樁設(shè)計(jì)樁徑400mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)21m，C20 混凝土，樁數(shù)529根。

2 CFG 樁

CFG 樁是水泥粉煤灰碎石樁（Cement fly-ash Gravel）的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加適量水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的可變強(qiáng)度樁，適用于處理黏性土、粉土、砂土和淤泥質(zhì)土、雜填土等地基。通過(guò)調(diào)整水泥摻量及配比，其強(qiáng)度等級(jí)在C5-C25 之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG 樁和樁間土一起，通過(guò)褥墊層形成CFG 樁復(fù)合地基共同工作。與樁基礎(chǔ)或樁-箱基礎(chǔ)相比，CFG 樁一般不用設(shè)鋼筋籠，可節(jié)約大量鋼材，從而降低工程造價(jià)，并且還可利用工業(yè)廢料粉煤灰和石屑作摻和料，進(jìn)一步降低了工程造價(jià)[1]。CFG 樁不需要排泥，不污染環(huán)境，施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快；CFG 樁灌注的砼具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度和良好的和易性，使其在振動(dòng)沉管中不易離析，泌水，從而保證樁身施工質(zhì)量，由于粉煤灰不斷發(fā)生水化反應(yīng)，使樁身砼的后期強(qiáng)度增大，這對(duì)CFG 樁承受上部荷載有了可靠保證；CFG樁復(fù)合地基承載力提高幅度大，沉降沉降變形小，加固軟土地基效果顯著，具有廣泛的適應(yīng)性；普遍應(yīng)用于工業(yè)廠(chǎng)房和民用住宅的地基處理和加固[2]。CFG 樁復(fù)合地基技術(shù)采用的施工方法有：長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁，長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成柱，振動(dòng)沉管灌注成樁等。本工程采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁。

3 工藝流程

3.1 測(cè)量放線(xiàn)

利用全站儀根據(jù)建設(shè)單位提供的坐標(biāo)控制點(diǎn)引出現(xiàn)場(chǎng)控制坐標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)圖紙標(biāo)注尺寸計(jì)算出樁位坐標(biāo)，直接放出樁位點(diǎn)。用水準(zhǔn)儀將高程引至現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)置永久控制點(diǎn)。繪制測(cè)量復(fù)核簽證單，經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可合格后方可進(jìn)行下步施工。

3.2 鉆進(jìn)就位、成孔

樁機(jī)就位前再次校核樁位，樁位校正無(wú)誤后樁機(jī)再就位。調(diào)整底盤(pán)平整度，確定樁位無(wú)誤后，使鉆桿軸線(xiàn)垂直對(duì)準(zhǔn)孔位中心位置；用水準(zhǔn)儀測(cè)出地面標(biāo)高，確定鉆桿入土深度，并在主立桿上標(biāo)記準(zhǔn)確位置。鉆孔過(guò)程中應(yīng)及時(shí)清理樁孔周邊鉆出的泥土，其間如發(fā)現(xiàn)鉆桿偏斜、樁位不準(zhǔn)等情況應(yīng)立即停鉆上提，重新定位、調(diào)直后再鉆，直至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。鉆到預(yù)定深度后，應(yīng)該進(jìn)行空轉(zhuǎn)清土然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，提升鉆桿。注意在空轉(zhuǎn)清土?xí)r不得加深鉆進(jìn)；提鉆時(shí)不得回轉(zhuǎn)鉆桿。

3.3 混凝土運(yùn)送

本工程采用商品混凝土，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-2002）》及有關(guān)規(guī)定要求，施工前必須檢查施工砼配合比及坍落度，在成樁過(guò)程中隨機(jī)抽樣，每天至少有一組試塊。

3.4 泵送壓灌砼成樁

CFG 樁鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，開(kāi)始泵送混凝土，當(dāng)鉆桿芯管充滿(mǎn)混凝土后開(kāi)始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。控制混合料泵送量與拔管速度相匹配，不得停泵待料。當(dāng)提鉆速度遠(yuǎn)小于混凝土泵送量時(shí)，造成鉆頭閥門(mén)出口阻力增大，這時(shí)鉆桿內(nèi)和輸送管路上混凝土輸送壓力增大，在泵送壓力的作用下，混凝土容易發(fā)生泌水離析，導(dǎo)致堵管。拔管速率太快可能導(dǎo)致樁徑偏小或縮頸斷樁，而拔管速率過(guò)慢又會(huì)造成水泥漿分布不勻，樁頂浮漿過(guò)多，形成混合料離析現(xiàn)象，導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不足?？朔捎谔徙@速度和混凝土泵送量不協(xié)調(diào)而造成堵管，就要使提鉆速度和混凝土泵送量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即實(shí)現(xiàn)鉆頭同樁孔中混凝土料面相對(duì)位置的動(dòng)態(tài)平衡，其次要掌握提鉆時(shí)機(jī)，當(dāng)鉆頭進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后停止鉆進(jìn)，開(kāi)始泵送砼，待輸送管及鉆桿芯管充滿(mǎn)混凝土后，應(yīng)及時(shí)提鉆，否則在泵送壓力作用下容易將鉆頭處水泥漿液擠出，使鉆頭閥門(mén)處產(chǎn)生干硬性混凝土塞體，使管路堵塞。故施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制拔管速率。正常的拔管速率應(yīng)控制在1.2~1.5mm/min，一般樁頂浮漿可控制在10cm 左右。

坍落度的大小對(duì)CFG 樁施工質(zhì)量影響也很顯著，坍落度過(guò)大，會(huì)形成樁頂浮漿過(guò)多，形成混凝土的離析和泌水，導(dǎo)致混凝土流動(dòng)性降低，頻繁堵管。長(zhǎng)螺旋管內(nèi)泵壓混合料成樁施工的坍落度宜為160～200nm，成樁過(guò)程宜連續(xù)進(jìn)行，應(yīng)避免因后臺(tái)供料慢而導(dǎo)致停機(jī)待料。施工中每根樁的投料量不得少于設(shè)計(jì)灌注量。每根樁在加料時(shí)，要比設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)多加0.5m 樁長(zhǎng)的料。上部用土封頂，增大混合料表面的高度，即增加了自重壓力，可提高混合料抵抗周?chē)翑D壓的能力。

3.5 移機(jī)

當(dāng)上一根樁施工完畢后，鉆機(jī)移位，由于CFG樁排出的土較多，可將臨近的樁位覆蓋，或因鉆機(jī)支撐時(shí)支撐腳壓在樁位旁使原標(biāo)定的樁位發(fā)生移動(dòng)，因此，下一根樁施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸線(xiàn)或周?chē)鷺兜奈恢脤?duì)需施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，保證樁位準(zhǔn)確。

3.6 棄土清運(yùn)

CFG 樁施工完畢，待樁體達(dá)到一定強(qiáng)度，一般七天左右，方可進(jìn)行開(kāi)槽清土。清土?xí)r可采用機(jī)械和人工聯(lián)合清運(yùn)。采用挖掘機(jī)清土?xí)r，須嚴(yán)格控制標(biāo)高，防止挖斷工程樁和擾動(dòng)樁工作面以下保護(hù)土層，禁止在打樁工作面上行走，挖掘機(jī)清理玩大片棄土后，人工將樁身保護(hù)樁長(zhǎng)大部分挖除，或使其與樁身斷開(kāi)，一般留下30厘米的保護(hù)樁長(zhǎng)，打樁棄土清運(yùn)完畢后，其下50厘米保護(hù)土層采用人工挖除。

3.7 樁頭處理

棄土工作完畢后，需將樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上樁頭截?cái)啵紫日页鰳俄敇?biāo)高位置，在同一水平面按同一角度對(duì)稱(chēng)放置2個(gè)或4個(gè)鋼釬，用大錘同時(shí)擊打，將樁頭截?cái)啵詈貌捎媒貥稒C(jī)截樁，其次，樁頭截?cái)嗪?，用鋼釬、手錘等將樁頂從四周向中間修平至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，允許偏差為0-±20厘米。

3.8 褥墊層的處理

CFG樁復(fù)合地基檢驗(yàn)完畢且滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，可進(jìn)行褥墊層施工。褥墊層材料多為粗砂、中砂或碎石，也可為細(xì)石混凝土，碎石粒徑多為8-20毫米，其厚度一般為10-30毫米，具體情況根據(jù)施工圖紙酌定。

4 施工質(zhì)量難點(diǎn)及預(yù)防措施

4.1 堵管

堵管是長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝常遇到的主要問(wèn)題之一。它直接影響CFG 樁的施工效率，增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還會(huì)造成材料浪費(fèi)。特別是故障排除不暢時(shí)，使已攪拌的CFG 樁混合料失水或結(jié)硬，增加了再次堵管的幾率，給施工帶來(lái)很多困難。

堵管的原因及預(yù)防措施：1）嚴(yán)格控制混合料配合比。當(dāng)混合料中的細(xì)骨料和粉煤灰用量較少時(shí)，混合料和易性不好，常發(fā)生堵管。因此，要注意混合料的配合比，尤其要注意將粉煤灰摻量控制在70～90 kg/m3 的范圍內(nèi)，坍落度應(yīng)控制在160～200 mm之間。2）施工操作不當(dāng)。鉆孔進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后，開(kāi)始泵送混合料，管內(nèi)空氣從排氣閥排出，待鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時(shí)提鉆。若提鉆時(shí)間較晚，在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出，容易造成管路堵塞。3）冬期施工措施不當(dāng)。冬期施工時(shí)，混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護(hù)，防凍措施不力，常常造成輸送管或彎頭處混合料的凍結(jié)，造成堵管。冬施時(shí)，有時(shí)會(huì)采用加熱水的辦法提高混合料的出口溫度，但要控制好水的溫度，水溫最好不要超過(guò)60 ℃，否則會(huì)造成混合料的早凝，產(chǎn)生堵管，影響混合料的強(qiáng)度。4）設(shè)備缺陷。彎頭曲率半徑不合理也能造成堵管。彎頭與鉆桿不能垂直連接，否則也會(huì)造成堵管?；旌狭陷斔凸芤ㄆ谇逑矗駝t管路內(nèi)有混合料的結(jié)硬塊，還會(huì)造成管路的堵塞。

4.2 竄孔

竄孔主要是由于被加固土層中有松散的飽和粉土及粉細(xì)砂或鉆桿鉆進(jìn)過(guò)程中剪切作用使土體受到擾動(dòng)或能量積累土體產(chǎn)生液化。

預(yù)防措施：1）在工程樁施工前，應(yīng)先做不少于2 根試驗(yàn)樁，并在豎向全長(zhǎng)鉆取芯樣，檢查樁身混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度和樁身垂直度，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，修訂施工工藝。2）采取隔樁、隔排跳打方法。3）根據(jù)地質(zhì)具體情況，合理選擇樁間距，一般以4 倍樁徑為宜，若土的擠密性好，樁距可以取得小一些。4）減少在竄孔區(qū)域的打樁推進(jìn)排數(shù)，減少對(duì)已打樁擾動(dòng)能量的積累。5）合理提高鉆頭鉆進(jìn)速度。

4.3 樁頭空芯

樁頭空芯主要是施工過(guò)程中，排氣閥不能正常工作所致。鉆機(jī)鉆孔時(shí)，管內(nèi)充滿(mǎn)空氣，泵送混合料時(shí)，排氣閥將空氣排出，若排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排出，就會(huì)導(dǎo)致樁體存氣，形成空芯。為避免樁頭空芯，施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。

4.4 樁端不飽滿(mǎn)

主要是因?yàn)槭┕ぶ袨榱朔奖汩y門(mén)的打開(kāi)，先提鉆后泵料所致。這種情況可能造成鉆頭上的土掉入樁孔或地下水浸入樁孔，影響CFG 樁的樁端承載力。為杜絕這種情況，施工中前、后臺(tái)工人應(yīng)密切配合，保證提鉆和泵料的一致性。

4.5 縮頸或斷樁

主要原因是由于灌裝填料配比有誤及攪拌時(shí)間不夠；冬施混合料保溫措施不當(dāng)；拔管速度控制不好；開(kāi)槽機(jī)樁頂處理不好。

預(yù)防措施：1）要嚴(yán)格按不同土層進(jìn)行配料，攪拌時(shí)間要充分，每盤(pán)至少3 min。2）做好成孔、攪拌、壓灌、提鉆各道工序的密切配合，提鉆速度應(yīng)與混凝土泵送量相匹配，嚴(yán)格掌握混凝土的輸入量大于提鉆產(chǎn)生的空孔體積，使混凝土面經(jīng)常保持在鉆頭以上1m，以免在混凝土中形成充水的孔洞。3）控制拔管速度，一般1～1.2 m/min。用浮標(biāo)觀(guān)測(cè)(測(cè)每米混凝土灌量是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)灌量)以找出縮頸部位，每拔管1.5～2.0 m，留振20 s左右(根據(jù)地質(zhì)情況掌握留振次數(shù)與時(shí)間或者不留振)。4）施工中要詳細(xì)、認(rèn)真地做好施工記錄及施工監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)縮頸或斷樁，可采取擴(kuò)頸方法（如復(fù)打法、翻插法或局部翻插法），或者加樁處理。

4.6 施工中局部實(shí)際灌量小于設(shè)計(jì)灌量

主要原因是由于開(kāi)始拔管時(shí)樁尖活瓣被粘性土抱著張不開(kāi)，材料不能順利流出；樁間距過(guò)?。换炷脸跄蟛殴嗳?。預(yù)防措施：1）在沉管前灌入一定量的粉煤灰碎石混合材料，起到封底作用。2）確定實(shí)際灌量的充盈系數(shù)（按規(guī)范規(guī)定的1.1～1.3 選用）。3）用浮標(biāo)觀(guān)測(cè)檢查控制填充材料的灌量，否則應(yīng)采取補(bǔ)救措施，并作好詳細(xì)記錄。

5 結(jié)束語(yǔ)

近些年來(lái)，有些建筑物不得不在不良地基上修建，當(dāng)?shù)鼗休d力和變形不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求需要時(shí)，需要進(jìn)行處理。另外，隨著建筑造型的復(fù)雜化，建筑物的荷載日益增大和不均勻，對(duì)形變的要求也越來(lái)越高，即使一些良好的地基，也可能在某些特定條件下需要進(jìn)行處理。而現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的鉆孔灌注樁、振動(dòng)沉管灌注樁等固有的缺陷十分突出，主要表現(xiàn)在施工速度慢，場(chǎng)地污染嚴(yán)重，成樁質(zhì)量難以保證，材料浪費(fèi)大，容易出現(xiàn)各種弊病， CFG樁復(fù)合地基處理表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)，其承載力高、施工快捷、造價(jià)低廉、噪音小、無(wú)泥漿污染，是一種較為理想的地基處理技術(shù)。CFG樁目前已成為高層、超高層建筑工程的主要地基處理形式，隨著應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的堵管、竄孔、縮頸、斷樁等問(wèn)題的逐漸解決，CFG樁技術(shù)將進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。CFG樁技術(shù)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的推廣前景，在建筑史上，定能書(shū)寫(xiě)新的篇章。

參考文獻(xiàn)

[1]任鵬， 鄧榮貴， 于志強(qiáng). CFG樁復(fù)合地基試驗(yàn)研究[J]. 巖土力學(xué) ， 2008，29(1)

[2]丁銘績(jī). 高速鐵路CFG樁樁板復(fù)合地基工后沉降數(shù)值模擬[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué)，2008， 29(3)