鄭 和 平

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都　610091)

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CFG樁復(fù)合地基施工技術(shù)

鄭 和 平

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都610091)

CFG樁能夠提高地基承載力，滿足工程沉降要求，結(jié)合工程實(shí)例，介紹了CFG樁施工技術(shù)。

CFG樁；鉆孔；質(zhì)量控制

1　概　述

所承建的建筑物為一類高層剪力墻住宅結(jié)構(gòu)，最大建筑高度58.4 m。場(chǎng)地地形西高東低，場(chǎng)地標(biāo)高最大高差約11 m，地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，地貌單元屬黃河沖積平原。

2　CFG樁復(fù)合地基方案

基礎(chǔ)持力層為第2、3層土,天然地基承載力特征值fak=140/140 kPa，不滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)建筑物和場(chǎng)地地基土層主要物理力學(xué)指標(biāo)特征值，設(shè)計(jì)采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG)進(jìn)行地基處理，設(shè)計(jì)樁徑為400 mm。

當(dāng)基礎(chǔ)承受垂直荷載作用時(shí)，樁和樁間土間均要發(fā)生沉降變形，而樁的彈性模量遠(yuǎn)大于土，致使樁的沉降變形小于土。為了使樁與樁間土共同承受上部荷載作用，設(shè)計(jì)在樁頂與基礎(chǔ)間鋪設(shè)了200 mm厚、4∶6級(jí)配砂石褥墊層，以提高樁間土的承載力，減少?gòu)?fù)合土層的沉降變形。

3　CFG樁施工

3.1材料及配合比

根據(jù)試樁成果，樁身材料采用C25素混凝土，沿樁身全長(zhǎng)混凝土的充盈系數(shù)定為1.1～1.2。

3.2施工過程中的重、難點(diǎn)

CFG樁在施工中容易出現(xiàn)堵管、排氣閥未完全打開、混凝土下料時(shí)拔管過快等情況而造成樁體縮頸、樁頭空芯、樁端不飽滿等質(zhì)量缺陷，進(jìn)而影響承載力。由于樁身為素混凝土，在水平外力作用下容易脆斷。進(jìn)行樁間土開挖、鑿樁頭、褥墊層回填時(shí)皆有可能造成淺層斷樁質(zhì)量問題而影響其承載力，故控制灌注混凝土質(zhì)量和樁體成型后的保護(hù)是CFG樁施工的重難點(diǎn)。

3.3施工工藝流程

地表處理→樁位放樣→樁機(jī)就位→鉆桿垂直度檢查與調(diào)整→鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高→停鉆→鉆桿內(nèi)填滿混合料→邊提鉆邊泵壓灌注混合料→清土→移機(jī)到下一樁位→樁間土開挖→樁頭處理→樁體完整性檢查、樁體承載力抽檢→CFG樁驗(yàn)收。

3.4施工設(shè)備選型

根據(jù)工程地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)、施工及工期要求，選用了三套QLB600型步履式長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔，然后用HBT60混凝土輸送泵進(jìn)行混凝土灌注。

長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度后，在鉆桿暫不提升的情況下，將普通細(xì)石混凝土通過高壓泵及泵管從鉆桿頂部向鉆頭進(jìn)行壓灌，按計(jì)量控制鉆桿提升速度，邊壓灌混凝土邊上提鉆桿，直至混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高(包括超灌長(zhǎng)度)為止。該工藝無(wú)泥漿、無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染且施工速度快，較其他機(jī)械鉆孔具有極大的優(yōu)越性。

3.5平整場(chǎng)地

施工前預(yù)留保護(hù)層，工程樁施工時(shí)樁頂預(yù)留2 m厚覆土，防止施工期間破壞先打好的基樁、擾動(dòng)樁間土。場(chǎng)地平整后的高低誤差<100 mm。

3.6樁機(jī)就位鉆孔、灌注成樁

鉆機(jī)就位前，再次校對(duì)樁位的準(zhǔn)確性，保證3根以上的臨樁校核。樁位復(fù)核無(wú)誤后，鉆機(jī)就位，就位誤差≤10 mm，對(duì)中調(diào)平保證垂直度≤1%。

鉆機(jī)鉆孔：

(1)用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使鉆頭螺旋葉片旋轉(zhuǎn)切削土體，土塊隨螺旋葉片上升，經(jīng)排土器排出。開始鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)采用高轉(zhuǎn)速低進(jìn)入的工藝，使輸土方便且鉆進(jìn)阻力小、效率高。在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)盡量避免鉆桿晃動(dòng)，以免擴(kuò)大孔徑，造成浪費(fèi)。

(2)鉆進(jìn)過程中，經(jīng)常檢查鉆機(jī)的平整度和鉆桿的垂直度，并根據(jù)地層巖性選擇適宜的鉆進(jìn)速度和轉(zhuǎn)速，保證切削下來(lái)的土體能及時(shí)地被旋帶出來(lái)，確保成孔速度及質(zhì)量。

(3)深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，先自檢，再報(bào)監(jiān)理復(fù)檢，合格后方可壓灌混凝土。

采用跳躍式施工，隔一打一，不得連續(xù)施工。根據(jù)鉆機(jī)的具體情況，一般鉆4～5個(gè)孔移動(dòng)一次鉆機(jī)。

灌注混凝土：①鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，將混凝土輸送軟管兩端分別與鉆桿頂部及混凝土輸送泵連接，將普通細(xì)石混凝土由輸送泵以一定的壓力經(jīng)輸送軟管、長(zhǎng)螺旋鉆桿內(nèi)腔向孔底壓灌。施工第一根樁時(shí)，先攪兩斗與混凝土同比例的水泥砂漿進(jìn)行輸送，然后再輸送混凝土；輸送泵壓采用10～12 MPa，提鉆速度采用1.2～2 m/min。②提升鉆桿：邊向孔內(nèi)壓灌混凝土，邊提升鉆桿；應(yīng)按計(jì)量控制鉆桿的提升速度及高度，直至混凝土達(dá)到高于設(shè)計(jì)的樁頂標(biāo)高，嚴(yán)禁過速提鉆，以防出現(xiàn)斷樁和縮頸，過砂層時(shí)尤其要注意。③根據(jù)設(shè)計(jì)要求，控制混凝土的灌注高度，樁頂標(biāo)高以上超灌0.5 m(試樁超灌1.5 m)，以保證樁頭質(zhì)量。

3.7樁間土開挖

采用小型挖掘機(jī)(斗寬0.6 m)開挖樁間土，人工配合清理樁周土和基面浮土，確保樁間土開挖過程中對(duì)樁的保護(hù)。

3.8鑿樁頭

樁頭采用電鋸進(jìn)行切割，切割機(jī)選擇較大半徑切片以保證切割深度，然后人工用大錘將樁頭截?cái)啵瑖?yán)禁直接用大錘敲斷樁頭。

3.9樁的檢測(cè)

(1)樁身完整性檢測(cè)。

CFG樁樁身完整性采用低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判定樁身的完整性。檢驗(yàn)數(shù)量：不少于總樁數(shù)的10%。

(2)CFG樁混合料強(qiáng)度。

每臺(tái)班制作混合料標(biāo)準(zhǔn)立方體試件1組，經(jīng)28 d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行試件抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判定其質(zhì)量情況。

(3)CFG樁復(fù)合地基靜力載荷試驗(yàn)。

分別進(jìn)行單樁、復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，計(jì)算其沉降與承載力。檢驗(yàn)數(shù)量：分別不少于總樁數(shù)的1%，且不少于3根。

3.10褥墊層鋪筑

褥墊層鋪筑時(shí)，大型機(jī)械不得進(jìn)入地基處理區(qū)，采用塔機(jī)在地基處理區(qū)將材料吊入基坑內(nèi)，人工配合鋪散，靜力壓實(shí)。

4　CFG樁施工質(zhì)量控制

4.1堵管

堵管直接影響CFG樁的施工效率，特別是故障排除不暢時(shí)，使已攪拌的CFG樁混凝土失水或結(jié)硬，從而增加了再次堵管的幾率。

堵管原因包括：

(1)混合料配合比不合理，攪拌質(zhì)量有缺陷；

(2)施工操作不當(dāng)；

(3)施工時(shí)氣溫高，管壁漿液容易凝固；

(4)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，維修時(shí)間過長(zhǎng)，混凝土出現(xiàn)初凝：

(5)鉆機(jī)移位鉆下一個(gè)孔時(shí)，因鉆進(jìn)時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致管內(nèi)混凝土初凝。

防治措施：

(1)配合比必須保證混凝土的和易性，控制混凝土施工坍落度，保證混凝土泵送性能；

(2)施工時(shí)在管內(nèi)填充混凝土后及時(shí)提鉆；

(3)施工時(shí)在管壁覆蓋草袋灑水濕潤(rùn)，降低管道溫度。

4.2樁頭空芯

主要是因排氣閥不能正常工作所致，鉆機(jī)鉆孔時(shí)，管內(nèi)充滿空氣；泵送混凝土?xí)r，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。

防治措施：勤檢查排氣閥工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。

4.3縮頸

產(chǎn)生的原因：

(1)提升速度過快；

(2)輸送壓力不夠；

(3)地層松軟；

(4)鉆頭直徑達(dá)不到要求而縮徑(直徑小于設(shè)計(jì)的樁徑)。

防治措施：

(1)根據(jù)泵量，選擇適宜的提升速度；

(2)檢查輸送泵，確保輸送壓力；

(3)在軟地層中應(yīng)特別放慢提升速度，開鉆前認(rèn)真研究地質(zhì)情況，弄清各層的地層巖性及埋深，做到心中有數(shù)；

(4)每隔一段時(shí)間應(yīng)測(cè)量鉆頭大小，施工中要有備用鉆頭。

5　檢測(cè)成果

針對(duì)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)和單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)兩項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)。

5.1單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)

通過試驗(yàn)得知：最大加荷1 560 kN，最大沉降43.95 mm，單樁豎向極限承載力為1 430 kN，滿足CFG復(fù)合地基設(shè)計(jì)要求。

5.2單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)

壓板面積2.25 m2，最大加荷747 kPa，最大沉降25.97 mm，單樁復(fù)合地基承載力為373 kPa，滿足CFG復(fù)合地基設(shè)計(jì)要求。

6　結(jié)　語(yǔ)

CFG樁復(fù)合地基屬于剛性復(fù)合地基，具有承載力提高幅度大、地基變形小、適用范圍廣等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。只要在施工過程中嚴(yán)格控制各工序，就可以避免縮頸、斷樁、空芯等影響承載力的質(zhì)量缺陷。通過對(duì)成樁進(jìn)行的檢測(cè)得知復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。CFG樁可用于多種基礎(chǔ)形式，是一項(xiàng)值得在類似工程中推廣的地基處理技術(shù)。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-05-20

TV553；TU753.3

B

1001-2184(2016)04-0074-02

鄭和平(1973-)，男,湖北長(zhǎng)陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事建筑工程施工技術(shù)工作.