張紅濤
(北京市地質(zhì)工程公司 北京 100143)
CFG樁是近年來(lái)得到快速發(fā)展的復(fù)合地基處理技術(shù)。CFG樁以其能夠充分發(fā)揮樁間土的承載力,大幅度提高軟弱地基承載力,施工效率高,施工成本低,環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),并且在施工過(guò)程中能夠避免許多傳統(tǒng)施工的弊端,在多層以及小高層建筑中廣泛使用,目前已經(jīng)逐步適用于高層、超高層建筑之中。
CFG樁在北京及周邊地區(qū)同樣存在著普遍的應(yīng)用。在此次工程地基處理施工中應(yīng)用了CFG樁復(fù)合地面處理技術(shù),取得了良好的效果。
該建筑工程位于北京市,總建筑面積約4.96萬(wàn)m2,其中地上面積3.9萬(wàn)m2,地下總建筑面積1萬(wàn)m2,建筑內(nèi)容由主樓、配樓和純地下車庫(kù)組成,主樓地上19層,高80m,地下2層,高12.9m;配樓地上6層,高27.75m,地下2層,高9.9m?;用娣e約7000m2,采用上部3m為土釘墻,下部為“樁錨+旋噴樁”的支護(hù)、隔水形式,基坑主樓區(qū)域采用CFG樁復(fù)合地基處理。
施工區(qū)域地層按成因類型、沉積年代及其工程地質(zhì)特性差異,共劃分為9大層及亞層。其中表層為人工填土,其余各層為一般第四紀(jì)沉積層。表層一般為厚度1.00~6.20m的人工堆積之房渣土、碎石填土層及粘質(zhì)粉土素填土、粉質(zhì)粘土素填土層?,F(xiàn)已填埋的引水渠部位普遍厚度較大,整體厚約3.5~4.0m。人工堆積層以下地層主要為第四紀(jì)沉積之粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂。樁端持力層為細(xì)砂、中砂層。
地下水能夠直接影響巖土體的工程特性,也是影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性的重要因素。地下水對(duì)于地基的不均勻沉降以及承載力會(huì)產(chǎn)生較大的影響,因此在施工區(qū)域?qū)Φ叵滤谋O(jiān)測(cè)十分有必要。于施工區(qū)域內(nèi)量測(cè)到3層地下水,各層地下水水位情況及類型參見(jiàn)表1。
表1 地層地下水水位情況及類型
結(jié)合施工區(qū)域地層巖性條件以及施工質(zhì)量要求,項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題如下:
(1)本工程場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件相對(duì)較差,地下水分層及補(bǔ)給方式復(fù)雜,且地下水充沛施工降水需注意避免對(duì)周圍已有市政道路和已有建筑物造成不利影響。
(2)本工程基坑面積較為狹小,施工內(nèi)容涵蓋基坑支護(hù)及地基處理,其中主樓區(qū)域采用CFG樁復(fù)合地基。根據(jù)不同施工方式,科學(xué)布置現(xiàn)場(chǎng),合理安排工序銜接,組織機(jī)械設(shè)備,保障施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量。
CFG樁是由碎石、粉煤灰、砂或石屑摻水泥加水拌和形成的高粘強(qiáng)度樁,和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載力,工程造價(jià)一般為樁基的1/3~1/2,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)本工程的設(shè)計(jì)要求,結(jié)合本工程的巖土勘察報(bào)告,天然地基不滿足建筑物對(duì)地基承載力和地基沉降的變形要求,根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范及相關(guān)軟件計(jì)算,采用CFG樁復(fù)合地基處理方法以提高地基承載力及控制變形。CFG樁施工工藝采用長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓灌注成樁,設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2,示意圖如圖1所示。考慮到A、C區(qū)高于B、D區(qū)2m,現(xiàn)場(chǎng)CFG樁施工順序?yàn)锳、C區(qū)先施工,B、D區(qū)后施工。
表2 CFG樁設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)CFG樁長(zhǎng)范圍內(nèi)地層巖性,采用專用CFG樁施工的長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔,且根據(jù)具體情況連打或跳打,深度以達(dá)到設(shè)計(jì)深度為準(zhǔn),CFG樁施工工藝流程見(jiàn)圖2。
施工前必須先進(jìn)行材質(zhì)檢驗(yàn),按要求嚴(yán)格施工,保證樁體達(dá)到C30混凝土強(qiáng)度。為確保樁身質(zhì)量,必須做到以下幾點(diǎn):
圖1 CFG樁
圖2 CFG樁施工工藝流程
(1)依據(jù)鉆臂上刻劃標(biāo)記線嚴(yán)格控制鉆孔深度,依據(jù)地泵輸送混凝土速度控制提鉆速度。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,一邊泵送一邊拔管,拔管速率必須控制與泵送量相匹配,泵送料達(dá)到鉆桿芯管一定高度后,方可拔管,拔管速率要保證鉆頭始終埋在CFG樁混合料液面以下,避免進(jìn)水、夾泥等質(zhì)量缺陷的發(fā)生。
(2)依據(jù)配合比控制混凝土坍落度,混合料的坍落度采用160~200mm,定期檢查混合料坍落度,每個(gè)臺(tái)班至少檢查兩次。
(3)依據(jù)預(yù)定每盤(pán)樁料用量保證樁的實(shí)際澆注混凝土用量不得小于樁孔計(jì)算體積,且保證樁身混凝土不出現(xiàn)縮徑、夾泥、松疏和斷樁等現(xiàn)象。
(4)施工時(shí)要始終保持混凝土泵料斗內(nèi)的混合料液面在斗底面以上一定高度,以免泵送時(shí)吸入空氣,造成堵管。
技術(shù)質(zhì)檢人員每天檢查班報(bào)記錄,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題;此外每天進(jìn)行成孔延米、成樁延米以及累計(jì)成孔延米、成樁延米、累計(jì)灌注量等統(tǒng)計(jì)工作,以便掌握工程施工有關(guān)數(shù)據(jù),施工中成樁偏差控制如表3所示。
表3 成樁偏差控制
CFG樁施工結(jié)束后,對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。在B、D區(qū)出現(xiàn)了較多的具有局部縮徑及斷樁的缺陷樁?,F(xiàn)場(chǎng)承載力檢驗(yàn)和低應(yīng)變動(dòng)力檢驗(yàn)樁檢測(cè)結(jié)果,B、D區(qū)域的CFG樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
B、D區(qū)的斷樁和縮徑集中的地層為細(xì)砂、中砂層和粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土層。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)對(duì)樁棄土的觀察可以明顯發(fā)現(xiàn)B、D區(qū)的地下水比A、C區(qū)更加豐富。通過(guò)分析相關(guān)資料,B、D區(qū)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因?yàn)椋?/p>
(1)該區(qū)域地下情況復(fù)雜,地層中含有豐富的地下水,地下水的存在影響了樁身質(zhì)量。
(2)施工過(guò)程中拔管速度偏快,泵送混凝土料和拔管速度匹配不恰當(dāng),空氣未全部釋放出來(lái),混凝土未及時(shí)填充,導(dǎo)致樁身產(chǎn)生斷面裂隙。
(3)原設(shè)計(jì)方案中混凝土坍落度為160~180mm,坍落度偏小,影響施工灌注速度,造成混凝土放料困難。補(bǔ)樁時(shí)混凝土坍落度應(yīng)調(diào)整為180~220mm。
4.3.1 樁補(bǔ)方案
在距離已施工CFG樁凈距四倍樁徑處重新施工CFG樁,其樁長(zhǎng)等設(shè)計(jì)要求同原設(shè)計(jì)。
4.3.2 預(yù)防縮徑及斷樁措施
針對(duì)B、D區(qū)產(chǎn)生較多缺陷樁的情況,實(shí)施專項(xiàng)施工方案,采取以下措施預(yù)防縮徑及斷樁現(xiàn)象的產(chǎn)生:
(1)回填鉆機(jī)施工面時(shí)保證60cm回填厚度,嚴(yán)格把控回填土的質(zhì)量,如有需要現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備鋼板,保障鉆機(jī)施工時(shí)的垂直度。
(2)鉆具調(diào)整措施:受地層影響,B區(qū)和D區(qū)的樁缺陷部位普遍集中在樁頂標(biāo)高以下4~5m,針對(duì)此區(qū)域出現(xiàn)的問(wèn)題,提前將樁頂下6m范圍內(nèi)的鉆桿扇葉焊接直徑φ6.5mm光圓鋼筋,通過(guò)加粗鉆具來(lái)減小地層對(duì)縮徑和斷樁的影響。
(3)混凝土調(diào)整措施:將混凝土坍落度由160~200mm調(diào)整至180~220mm,同時(shí)嚴(yán)格控制每車混凝土的澆筑時(shí)間。
(4)施工工藝調(diào)整措施:樁頂標(biāo)高以下4~5m區(qū)域在避免產(chǎn)生抱鉆的情況下增加提鉆時(shí)的留停時(shí)間,同時(shí)合理控制混凝土泵送量。
(5)樁體達(dá)到7d養(yǎng)護(hù)齡期后方可開(kāi)始清理樁間土,清理樁間土?xí)r嚴(yán)禁挖掘機(jī)觸碰樁體,避免產(chǎn)生淺層斷樁。
本次采用低應(yīng)變反射波法對(duì)補(bǔ)樁樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)。為保障此次補(bǔ)樁區(qū)域施工質(zhì)量,對(duì)B、D區(qū)補(bǔ)樁施工的CFG樁全數(shù)檢測(cè)。使用低應(yīng)變基樁完整性分析軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析,通過(guò)分析結(jié)果綜合得出整個(gè)樁身的完整性結(jié)果。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果,該區(qū)域的CFG樁滿足設(shè)計(jì)要求。
(1)在地層復(fù)雜、地下水豐富的區(qū)域施工CFG樁時(shí),試樁試驗(yàn)是十分必要的。通過(guò)試樁確定設(shè)計(jì)參數(shù),能夠有效保障施工質(zhì)量,可以避免施工驗(yàn)收不合格帶來(lái)的施工成本損失。
(2)B區(qū)和D區(qū)的樁缺陷部位普遍集中在樁頂標(biāo)高以下4~5m,該區(qū)域?yàn)閮煞N硬度不同的地層交界面。施工時(shí)需要根據(jù)地層特點(diǎn),重點(diǎn)控制鉆機(jī)提鉆速度。遇到類似B區(qū)、D區(qū)地層,應(yīng)當(dāng)減小鉆機(jī)提鉆速度。
(3)地下水豐富的地層,澆筑條件類似水下灌注,CFG樁施工時(shí)可適當(dāng)增大混凝土坍落度,以免出現(xiàn)縮徑或斷樁。