林佳銘

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）復(fù)合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結(jié)強(qiáng)度樁，通過在基底和樁頂之間設(shè)置一定厚度的褥墊層，以保證樁、土共同承擔(dān)荷載，使樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基[1-6]。CFG樁復(fù)合地基施工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國各種類型工程，特別在較為復(fù)雜的巖溶地質(zhì)條件下，CFG樁復(fù)合地基在技術(shù)、工期及經(jīng)濟(jì)上相比其他處理方法有較大的優(yōu)勢(shì)。

我國巖溶分布地區(qū)十分廣泛。巖溶的廣泛分布及復(fù)雜性，使得巖溶地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)工程及地基處理相關(guān)研究尤為重要。但目前對(duì)巖溶地質(zhì)CFG復(fù)合地基的研究往往偏向于CFG復(fù)合地基本身的成樁工藝、質(zhì)量及過程控制，而忽略了CFG樁復(fù)合地基施工的前置處理措施。未經(jīng)前置處理的巖溶地質(zhì)，往往是CFG樁機(jī)倒塌安全事故及影響CFG樁成樁質(zhì)量的重要因素。通過超前鉆詳勘，結(jié)合具體的溶洞及土洞分布，采用注漿加固的前置處理措施，更能發(fā)揮CFG樁復(fù)合地基在巖溶地質(zhì)條件下的諸多優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況

1.1 建筑概況

背景工程位于廣州市花都區(qū)鳳凰路東西兩側(cè)，由A、B兩個(gè)地塊組成（圖1），總建筑面積約222 700 m2。A地塊由11棟（19層）住宅及幼兒園、垃圾房等配套設(shè)置組成，B地塊由4棟（2層）商業(yè)配套及3棟（12層）辦公樓組成。B地塊為整體2層地下室，A地塊大部分為整體2層地下室，局部1～3棟住宅樓為1層地下室。幼兒園（3層）為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁的獨(dú)立基礎(chǔ)。

圖1 項(xiàng)目效果圖（左側(cè)A地塊，右側(cè)B地塊）

1.2 地質(zhì)水文概況

勘察資料揭露，場(chǎng)地內(nèi)鉆探揭露地層有人工填土層（Qml）、第四系沖積層（Q4al）、石炭系基巖（C）。地層由上而下分布為素填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土、粉砂、中粗砂、圓礫砂礫、強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、微風(fēng)化灰?guī)r等。其中圓礫砂礫的承載力特征值為220 kPa，樁側(cè)摩阻力特征值為50 kPa。強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r的承載力特征值為400 kPa，樁側(cè)摩阻力特征值為100 kPa。

場(chǎng)地內(nèi)土洞發(fā)育，鉆孔見洞率達(dá)4.3%，高1.60～ 12.10 m，高度偏大，平面分布較為孤立，均為空洞，利于水流侵蝕作用。施工過程中須特別注意地面塌陷的問題。

場(chǎng)地內(nèi)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，形態(tài)主要以溶洞為主。溶洞初勘鉆孔見洞率45.5%，高0.30～17.50 m。場(chǎng)地基巖表面溶蝕，形成由溶槽、溶溝、石牙組成的微小起伏面。溶洞內(nèi)部現(xiàn)狀大部分無充填物，少數(shù)充填紅褐色粉質(zhì)黏土及少量棱角狀灰?guī)r碎屑。溶洞均位于地下水位以下。鉆探時(shí)遇溶洞后有明顯漏漿現(xiàn)象，故推測(cè)溶洞連通性較好。由于多為空洞，故地下水流作用強(qiáng)烈（圖2）。

圖2 地塊溶洞初勘平面分布

本項(xiàng)目地處廣州花都區(qū)，雨量充沛，尤其是基坑施工正處于梅雨季節(jié)，地下水主要為地表水、孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水。場(chǎng)地地下水位較高，周邊河流眾多。雨季地下水位會(huì)上升，按最不利組合取值，抗浮設(shè)防水位高程取9.7 m。

1.3 CFG抗拔樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)概況

抗拔樁采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）復(fù)合地基?？拱螛稙殚L(zhǎng)螺旋泵壓混凝土灌注樁，采用水下C25混凝土，成樁直徑500 mm，采用合金鉆頭施工，以灰?guī)r面為樁端持力層，施工至巖面后要求磨鉆。鋼筋通長(zhǎng)布置，其中鋼筋錨入承臺(tái)長(zhǎng)度至少為40d（d為鋼筋直徑）。鋼筋采用倒插筋法施工，抗拔承載力特征值為250 kN，有效樁長(zhǎng)為7～32 m。

2 前置超前鉆詳勘施工

2.1 超前鉆施工概況

本工程原基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2個(gè)地塊樁基礎(chǔ)均采用旋挖樁，設(shè)計(jì)要求所有的灌注樁及預(yù)應(yīng)力管樁均需做超前鉆，根據(jù)超前鉆結(jié)果確定樁長(zhǎng)。后因旋挖樁在巖溶地質(zhì)條件下成樁效率極低，僅在A地塊1#～3#樓采用旋挖樁，后續(xù)的2個(gè)地塊樓棟樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)變更為CFG樁。本項(xiàng)目的周邊項(xiàng)目曾出現(xiàn)在CFG樁施工過程中，樁機(jī)因下伏土洞及溶洞坍塌而造成樁機(jī)倒塌事故。因此，本項(xiàng)目采取超前鉆，并根據(jù)地下室柱網(wǎng)尺寸（約7.8 m×8.0 m）進(jìn)行鉆探，在初勘溶洞分布密集位置進(jìn)行加密鉆探。開孔直徑要求采用100 mm。提前詳勘本項(xiàng)目地下溶洞、土洞分布情況，針對(duì)不同的類型作出處理分析判斷，確保CFG樁施工安全。

2.2 超前鉆施工技術(shù)要點(diǎn)

1）所有鉆孔柱狀圖須從設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高開始，結(jié)合巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告，標(biāo)注并描述工程樁樁側(cè)巖層（土層）和樁端巖層的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。

2）超前鉆深度：進(jìn)入微風(fēng)化灰?guī)r連續(xù)不小于4.5D（D為樁直徑）或不小于6.5 m即可終孔。

3）鉆孔完成后，未鉆測(cè)到土洞及溶洞的鉆孔，要求用M15水泥砂漿壓力灌漿封閉鉆孔。

4）查明鉆孔底巖層是否存在裂隙噴涌承壓水。

5）根據(jù)鉆探，記錄鉆探進(jìn)尺、不同巖性的分層厚度和采樣位置、土洞的埋藏深度、溶洞的頂板與底板厚度以及深度。

3 溶洞及土洞注漿施工

3.1 溶洞及土洞的處理方法分析

在溶洞及土洞地質(zhì)條件下，當(dāng)上部地層表面受到較大壓力時(shí)，可能造成地面塌陷、溶洞坍塌，從而嚴(yán)重危及地基施工安全。

超前鉆鉆探結(jié)果顯示，本項(xiàng)目溶洞中可能有富水的情況。在地下水豐富時(shí)，水玻璃加速凝固有利于保證注漿質(zhì)量，避免水泥漿無方向性流動(dòng)，控制流動(dòng)范圍。因此，本項(xiàng)目對(duì)溶洞進(jìn)行預(yù)處理，選用添加水玻璃的水泥水玻璃雙液漿，減少地下水對(duì)注漿的影響。水泥漿與水玻璃體積比1∶0.5；水泥漿水灰比1∶0.6。

本項(xiàng)目土洞主要在第四系沖積層，埋藏較淺，洞內(nèi)無空洞，超前鉆施工過程中存在地面塌陷及鉆機(jī)傾斜等現(xiàn)象，因此考慮土洞采用水泥漿（水灰比為1∶0.6）進(jìn)行注漿預(yù)處理。

3.2 溶洞及土洞的處理技術(shù)要點(diǎn)

1）注漿處理，利用超前鉆鉆孔尺寸，埋設(shè)φ48 mm注漿袖閥管，孔中同時(shí)埋設(shè)2根φ26 mm的出氣孔。

2）注漿管的長(zhǎng)度由超前鉆鉆孔確定，注漿套管嵌入基巖0.5 m。

3）雙液漿施工過程中發(fā)現(xiàn)冒漿時(shí)應(yīng)暫停注漿，孔口封堵后再進(jìn)行注漿，減少注漿壓力或加濃漿液。注漿壓力在一般灰?guī)r中為0.1～0.3 MPa，巖土界面逐步加大到0.3～0.5 MPa，最大1.5 MPa。

4）終注標(biāo)準(zhǔn)：注漿孔口壓力由小到大，逐漸上升到0.4 MPa左右，吸漿量不大于35 L/min，維持30 min；注漿鉆孔基巖完整，或多次注漿，孔口壓力超過1.5 MPa。

4 CFG抗拔樁復(fù)合地基施工

4.1 倒插筋的抗拔樁設(shè)計(jì)

經(jīng)過前置的超前鉆、溶洞及土洞的注漿加固后，復(fù)雜巖溶地質(zhì)地層相對(duì)較為穩(wěn)定，確保了地下成樁環(huán)境良好及地面樁機(jī)等眾多施工機(jī)械的運(yùn)行安全。倒插筋的抗拔樁抗拔鋼筋采用3φ28 mm，通長(zhǎng)布置，在相對(duì)穩(wěn)定的施工環(huán)境下，抗拔樁按照12 m插筋能滿足設(shè)計(jì)要求，超過12 m的抗拔樁按照12 m插筋，少于12 m的按照有效樁長(zhǎng)設(shè)置插筋，鋼筋錨入承臺(tái)長(zhǎng)度至少為40d（d為鋼筋直徑）。鋼筋需采用鋅基涂鍍，對(duì)鋼筋自由段進(jìn)行防腐處理。鋼筋自由段（樁頂至基礎(chǔ)底部分）刷瀝青船底漆、纏裹瀝青玻纖布不少于2層。經(jīng)過防腐蝕處理后，自由段上下應(yīng)埋入混凝土構(gòu)件內(nèi)50 mm以上（圖3）。

圖3 抗拔樁大樣

4.2 倒插筋施工

鋼筋籠制作及安放均在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，鋼筋籠加強(qiáng)環(huán)與豎向主筋進(jìn)行滿焊固定，在鋼筋籠吊點(diǎn)處應(yīng)加強(qiáng)，避免吊放時(shí)開焊。箍筋與主筋在每個(gè)交點(diǎn)處均應(yīng)點(diǎn)焊固定。

鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，在提鉆的同時(shí)利用混凝土泵通過鉆桿中心通道將混凝土灌注到設(shè)定標(biāo)高，再使用25 t汽車吊，采用兩點(diǎn)起吊法，將鋼筋一次起吊。鋼筋下放前，應(yīng)焊接好箍筋以及定位筋。起吊過程中必須保證垂直度，采用振動(dòng)錘于鋼筋籠上方將鋼筋籠振動(dòng)插入混凝土中，利用振動(dòng)錘的振動(dòng)力將鋼筋籠振入孔內(nèi)，嚴(yán)格控制鋼筋籠籠頂標(biāo)高。

振動(dòng)錘開始振動(dòng)下沉?xí)r應(yīng)先慢后快，并隨時(shí)觀察鋼筋籠的位置準(zhǔn)確性，一次性振動(dòng)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.3 穿越溶洞及土洞的處理技術(shù)

施工過程中，在個(gè)別樁基鉆孔時(shí)的成孔范圍內(nèi)沒出現(xiàn)溶洞或土洞，但在抗拔樁施工或混凝土澆筑時(shí)，混凝土面上升極緩或泵漿壓力驟降，有時(shí)孔內(nèi)泥漿面還伴有輕微的下降，此時(shí)可判斷為出現(xiàn)溶洞或土洞。

1）遇到淺層土洞，即在樁深12 m范圍內(nèi)，樁長(zhǎng)為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)或已到巖面，可提升到土洞位置，澆筑混凝土，直至填滿土洞。

2）當(dāng)樁身達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度12 m時(shí)，根據(jù)電流值可以判定鉆頭下方為溶洞或土洞，再將樁管直接下沉到下層巖面或者樁機(jī)的最大施工深度（24 m），澆筑混凝土填滿溶洞或土洞。

3）如果施工過程中遇溶洞或土洞時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土超灌現(xiàn)象，則超灌25 m3后即可停止，待混凝土初凝后，再在原位重新打樁。

5 結(jié)語

本文以廣州花都區(qū)鳳凰路項(xiàng)目為例，根據(jù)項(xiàng)目復(fù)合地基施工的實(shí)際情況，從超前鉆、溶洞及土洞預(yù)處理到倒插筋抗拔樁施工應(yīng)用，較為綜合地論述了CFG抗拔樁復(fù)合地基在巖溶地質(zhì)中的適用性。目的在于探討巖溶地質(zhì)條件下CFG復(fù)合地基成套綜合技術(shù)應(yīng)用，為CFG復(fù)合地基的推廣應(yīng)用和后續(xù)類似工程的施工提供參考借鑒。通過本工程的施工實(shí)踐，得出如下主要結(jié)論：

1）在巖溶復(fù)雜地質(zhì)條件下，CFG復(fù)合地基比旋挖樁及沖孔樁具有更高的成樁效率和更好的地質(zhì)適用性。

2）根據(jù)地下結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)尺寸進(jìn)行超前鉆施工，詳探地下巖溶分布狀況，可為后續(xù)注漿處理及CFG樁復(fù)合地基施工提供較為準(zhǔn)確的判斷依據(jù)及穩(wěn)定的施工環(huán)境。

3）利用超前鉆鉆孔對(duì)溶洞及土洞進(jìn)行注漿預(yù)處理，可確保大型機(jī)械的施工安全及樁基成樁效率和質(zhì)量。

4）抗拔承載力特征值為250 kN的抗拔樁復(fù)合地基，超過12 m的抗拔樁按照12 m插筋，小于12 m的按照有效樁長(zhǎng)設(shè)置插筋，能滿足設(shè)計(jì)要求。

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