孟祥科 余海
摘 要:CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁),采用機械成孔后,將石屑、碎石、砂、粉煤灰摻少量的水泥,加水攪拌形成的一種密實樁體。它具有可用性強、施工便捷、工程造價低廉等特點,目前已經廣泛應用于各行業(yè)地基處理領域。本文介紹了水泥粉煤灰攪拌樁的施工工藝及技術特點,對常見質量問題的成因進行分析,并針對性地提出預防措施。對于在不同地區(qū)、不同場地地層條件下,保證CFG樁施工質量達到要求具有借鑒價值。
關鍵詞:CFG樁 復合地基 施工技術 質量控制措施
中圖分類號:TU753.3 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2018)04(c)-0077-02
CFG(C-Cement,F-Flyash,G-Gravel)樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱,最早由中國建筑科學研究院于20世紀80年代提出,在碎石樁的基礎上開發(fā)的一種新型剛性樁體,構成樁體的主要材料包括石屑、砂、粉煤灰、水泥,加水攪拌后形成密實的樁體。樁體與樁間土體共同作用,構成復合地基,共同承擔上部荷載。加固處理后,地基承載力可達到200kPa以上。由于CFG樁體材料主要為粉煤灰(工業(yè)廢料)、無需設置鋼筋籠,并能與樁間土共同作用充分發(fā)揮地基土承載能力,工程造價不到鋼筋砼樁基的一半,具有施工速度快、質量容易控制等特點。
CFG樁適用于加固粘性土、粉土、砂土及素填土(已完成固結)等,對于塑性指數較高的飽和軟黏土地基要慎用。CFG樁樁長應根據場地地質條件、承載力要求確定,一半情況不超過25m;樁中心距一般為樁徑的3~5倍(通常取350~600mm);褥墊層厚度一般為150~300mm。
1 CFG樁成孔施工工藝
CFG樁的施工可根據設計結合現場地質情況及周邊環(huán)境情況選擇長螺旋鉆桿成孔灌注成樁,長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁,振動沉管灌注成樁,泥漿護壁鉆孔灌注成樁等適宜的方法施工[1-2]。上述施工方法具有各自的特點,適用于不同的地層。
1.1 長螺旋鉆桿成孔灌注成樁
長螺旋鉆桿成孔灌注成樁工藝適用于黏性土、粉土、素填土、稍密及密實的砂土,粒徑不大的礫砂層。施工時由電動機提供動力,鉆桿底部的螺旋葉片不停旋轉使得土層被切割,切下的土屑通過旋轉的葉片被提升到地表從而排除孔外。成孔過程中不需進行護壁,施工時無噪聲污染,對環(huán)境影響較小,施工速度快。長螺旋鉆孔灌注成樁要避免地基加固范圍內有地下水影響,防止成孔時出現塌孔現象。
1.2 長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁
長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁工藝適用于黏性、粉土、砂土,厚度不超過5m的卵石層(卵石含量≤30%),以及需要嚴格控制噪聲、環(huán)境保護要求高的場地。施工設備主要由長螺旋鉆機、混凝土泵和混凝土攪拌機三部分組成,是我國近期大量使用的一種新工法,其屬于非擠土成樁工藝。具有鉆進速度快、無噪聲污染、無環(huán)境污染等諸多優(yōu)勢,對場地周邊建筑和環(huán)境影響較小。
1.3 振動沉管灌注成樁
振動沉管灌注成樁適用于淤泥質土、黏性土、粉土、素填土、1~2m粉細砂地層,不宜在中粗砂較厚的砂層及厚層的硬塑、堅硬黏性土、厚層卵石土層中采用。成樁工藝是通過振動方法將樁管沉入地層中成孔,然后人工或機械將混合料由樁管內部灌注成樁。它具有無污染綠色環(huán)保、工程造價低、施工快捷的特點。
1.4 泥漿護壁鉆孔灌注成樁
泥漿護壁鉆孔灌注CFG成樁工藝是指在樁孔成孔時利用泥漿護壁,通過正、反循環(huán)由泥漿把渣土帶到孔外,然后下入導管通過導管把混合料灌入孔內的成樁工藝。適用于砂土層、粒徑較小的卵石土層、黏土層等能通過泥漿護壁成孔的地層,不宜在厚層的粉細砂、卵石20~30cm含量50%以上的地層使用,該成樁工藝適用于對環(huán)境污染要求較低而對噪聲污染控制嚴格的場地。
2 CFG施工過程中常見質量問題
CFG樁在施工過程中,由于施工工藝不同及地質條件不同,可能會出現各種質量問題。常見的施工質量問題主要包括:樁成孔傾斜、孔底虛土較厚、灌料堵管、竄孔、斷樁、樁頭浮漿較厚等。
2.1 樁斜孔、孔底虛土
CFG樁在成孔的過程中可能會發(fā)生成孔傾斜從而導致樁的傾斜的情況。導致斜孔出現的主要原因是由于鉆機安放不穩(wěn)或者鉆機鉆桿的垂直度不夠,孔底虛土是由于孔底為砂土層或砂層,虛土為稀砂土狀,在鉆桿提升時不跟隨鉆桿提出地面而留在孔底形成虛土。
2.2 灌料堵管
CFG樁發(fā)生堵管的主要原因如下。
(1)混合料注漿管路密封性能不好,造成導管進水或混凝土中的水分流失出去,造成混凝土的離析,砂石分離造成搭橋而堵管。
(2)管道在使用前未清洗干凈。
(3)混凝土供應不及時。
2.3 竄孔
竄孔現象易發(fā)生回填較厚較短的地層和易液化的飽和粉土、粉細砂層中。
2.4 斷樁
發(fā)生斷樁的主要原因:
(1)在混合料灌注時發(fā)生堵管,經處理后繼續(xù)灌注而未與前期的混合料連接上而造成斷樁。
(2)地質條件原因,地下水豐富易產生斷樁。
(3)混合料灌注時拔管速度快造成拔出下部混合料料面。
(4)在清理樁間土時,挖掘機碰撞轉身造成上部斷樁。
3 CFG樁的質量檢驗
3.1 施工檢驗記錄
在成樁施工時要記錄好施工班報表及灌注記錄表,要詳細記錄樁號、成孔時間、成孔深度、樁徑、成孔傾斜度、混合料灌注時間、灌注量、成樁樁頂標高、充盈系數都必須詳細記錄。混合料的按規(guī)范進行試塊取樣待養(yǎng)護期滿后送實驗室檢測。
3.2 復合地基質量檢驗
CFG樁的質量檢驗采用單樁低應變檢測以檢測樁身完整性。承載力檢測采用復合地基靜載荷試驗。試驗數量嚴格按國家有關規(guī)范執(zhí)行。
4 結語
CFG樁復合地基技術在鐵路路基、高層建筑地基處理等領域應用較為廣泛,了解 CFG樁施工工藝及施工技術的特點,掌握 CFG樁施工中的常見質量問題及預防措施,對于保證 CFG樁的成樁質量有著重大的意義。
參考文獻
[1] 程宏生.CFG樁復合地基設計理論與應用[D].中南大學,2010.
[2] 劉利民.談CFG樁施工工藝及常見問題處理[J].山西建筑,2012,38(34):71-73.
[3] 李明生.CFG樁長螺旋鉆機施工工藝及質量安全控制[J].四川建材,2011,37(6):150-151.