郭勇志 陳傳嶺 何世棟

山東菏建建筑集團(tuán)有限公司 山東 菏澤 274000

引言

本文結(jié)合山西省孝義市金巖電力煤化工有限公司500萬噸/年焦化工程項(xiàng)目和孝義市鵬飛實(shí)業(yè)有限公司250萬噸/年焦化工程項(xiàng)目（地基處理均采用CFG樁復(fù)合地基），通過描述CFG樁復(fù)合地基的施工工藝、常見問題及預(yù)防措施，及其應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)和大型焦?fàn)t工程對(duì)沉降的要求（焦?fàn)t因自身重量大，對(duì)沉降要求尤為嚴(yán)格），進(jìn)一步反映其提高地基承載力，控制沉降方面的作用，由此說明CFG樁在工業(yè)建筑中的應(yīng)用價(jià)值[1]。

1 工程概況

孝義市金巖電力煤化工有限公司500萬噸/年焦化工程項(xiàng)目和孝義市鵬飛實(shí)業(yè)有限公司250萬噸/年焦化工程項(xiàng)目都位于孝義市1500萬噸/年焦化工業(yè)園區(qū)內(nèi)，其主要建筑分別為8座6.25m大型搗固焦?fàn)t及配套設(shè)施和4座6.25m大型搗固焦?fàn)t及配套設(shè)施；其焦?fàn)t類型相同，地基處理均為CFG樁復(fù)合地基處理。以金巖焦化工程2#焦?fàn)t為例，其采用樁徑400mm的CFG樁、樁長(zhǎng)均＞21m，樁距為1.2m，其復(fù)合地基承載力特征值要求為350kPa，單樁豎向承載力特征值要求為500KN；樁數(shù)為3015根（詳見表1）。褥墊層厚300mm，褥墊層鋪設(shè)要求為壓實(shí)后的褥墊厚度與虛鋪厚度之比不得大于0.9。

表1 2#爐CFG樁一覽表

2 CFG樁復(fù)合地基的施工工藝

2.1 施工工藝

2.1.1 CFG樁復(fù)合地基施工工藝：人員、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)→樁位測(cè)放→CFG樁試樁→按順序施工CFG樁→基槽開挖→截樁→樁基檢測(cè)→褥墊層鋪設(shè)。

2.1.2 單樁施工工藝：樁機(jī)就位→沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高→停振灌筑→振動(dòng)及搗實(shí)后拔管→留振10s→振動(dòng)拔管。

2.2 施工方法

2.2.1 設(shè)備選擇及測(cè)放樁位。CFG樁復(fù)合地基施工，成樁工藝包括長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁、振動(dòng)沉管灌注成樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁、錘擊或靜壓預(yù)制樁等成樁工藝。而本工程采用長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝。

根據(jù)工程樁位平面布置圖和測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行樁位施放。樁位定位點(diǎn)應(yīng)明顯且不易被破壞。根據(jù)施工規(guī)范要求，針對(duì)滿堂布樁基礎(chǔ)，其樁位偏差不大于0.4倍樁徑；針對(duì)對(duì)條形基礎(chǔ)，其樁位偏差大于0.25倍樁徑，對(duì)單排布樁樁位偏差不大于60mm。

2.2.2 樁機(jī)就位。CFG樁復(fù)合地基施工時(shí)，樁機(jī)就位后，應(yīng)采用樁機(jī)塔身的標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正其位置是否正確，樁機(jī)必須平整、穩(wěn)固，沉管必須垂直對(duì)準(zhǔn)樁中心位置，沉管垂直度偏差不得大于1%；控制鉆孔或沉管入土深度，保證樁長(zhǎng)偏差在±100mm范圍內(nèi)。

2.2.3 沉管至設(shè)計(jì)深度。沉管開始時(shí)，應(yīng)關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動(dòng)沉管至鉆頭觸及地面，啟動(dòng)樁機(jī)，開始鉆進(jìn)。一般為先慢后快，這樣便于及時(shí)修正。當(dāng)沉管存在搖晃或難鉆時(shí)，必須放慢進(jìn)尺，否則會(huì)導(dǎo)致樁孔偏斜及位移，甚至導(dǎo)致沉管、鉆具的損壞。沉管深度取決CFG樁的長(zhǎng)度，當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)在樁機(jī)塔身相應(yīng)位置處做醒目標(biāo)記。CFG樁施工時(shí)還必須考慮施工作業(yè)面標(biāo)高情況，作相應(yīng)增減，以保證施工樁長(zhǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2.4 灌筑及拔管。沉管到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)停鉆，此時(shí)開始泵送混合料，直到混合料與鋼管上部投料口處平齊。如果投料不足，可在拔管過程中進(jìn)行繼續(xù)投料，必須保證成樁密實(shí)度及標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)混合料與鋼管上部投料口平齊后，沉管需在原地留振10s，方可邊振邊拔管，拔管速度必須適當(dāng)，每提升1.5～2.0m，需留振20s左右。成樁必須連續(xù)進(jìn)行，應(yīng)避免因供料不足導(dǎo)致停機(jī)情況的發(fā)生，若施工中因不能連續(xù)灌筑，必須根據(jù)施工場(chǎng)地的土質(zhì)情況避開飽和砂土層和粉土層。樁管拔出地面確認(rèn)成樁質(zhì)量符合要求后，應(yīng)用粒狀材料或黏土封頂保護(hù)。施工樁頂標(biāo)高必須高出設(shè)計(jì)標(biāo)高，一般不宜小于0.5m；當(dāng)施工作業(yè)面與有效樁頂標(biāo)高距離較大時(shí)，宜增加混凝土灌注量，提高施工樁頂標(biāo)高，防止縮徑情況發(fā)生[2]。

2.2.5 移機(jī)。當(dāng)一根CFG樁施工完成，樁機(jī)需進(jìn)行移位。由于CFG樁施工時(shí)帶出的土比較多，容易將附近的樁位掩埋覆蓋，所以，當(dāng)下一根CFG樁施工時(shí)，必須對(duì)需施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，以保證樁位準(zhǔn)確，符合設(shè)計(jì)要求。施工時(shí)必須合理安排打樁順序，宜從一側(cè)向另一側(cè)或者由中心向兩邊順序施工，以避免樁機(jī)碾壓已施工的樁，造成斷樁。

2.2.6 基槽開挖。CFG樁施工完畢，樁體需經(jīng)過7d達(dá)到一定強(qiáng)度（一般為樁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%），始可進(jìn)行基槽開挖。基槽開挖包括CFG樁鉆孔土清運(yùn)和保護(hù)土層開挖兩部分。鉆孔土可采用機(jī)械清運(yùn)。如果保護(hù)土層厚度大于1.5m以上的，上部土層可采用機(jī)械開挖，但下部700mm范圍宜采用人工開挖方式，也可采用人工開挖和小型機(jī)械聯(lián)合開挖形式進(jìn)行,開挖時(shí)應(yīng)有專人進(jìn)行指揮，必須保證小型機(jī)械不碰撞樁體，還應(yīng)避免擾動(dòng)樁間土，損壞CFG樁頭部分。

2.2.7 截樁?；坶_挖完畢后，需進(jìn)行截樁，需將設(shè)計(jì)標(biāo)高以上樁頭進(jìn)行鑿除截?cái)?。樁頂?shí)際標(biāo)高應(yīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)高50mm。首先在樁上標(biāo)出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后采用截樁機(jī)進(jìn)行截樁；樁頭截?cái)嗪?，可采用鋼釬、手錘等工具，將樁頂多余部分從四周向中間修平到設(shè)計(jì)標(biāo)高，樁頂允許偏差為±20mm。截樁機(jī)截樁應(yīng)截透，不允許用鋼釬、手錘蠻力斷樁。若發(fā)現(xiàn)淺部斷樁時(shí)，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

2.2.8 褥墊層鋪設(shè)施工。CGF樁經(jīng)檢測(cè)完畢且符合設(shè)計(jì)要求后，方可褥墊層鋪設(shè)施工。褥墊層材料多為粗中砂或碎石，碎石粒徑多為8～30mm，其厚度一般為150～300mm。當(dāng)厚度大于200mm，宜分層鋪設(shè)。褥墊層施工時(shí)施工機(jī)械不能直接壓在CFG樁上。褥墊層施工宜采用靜力壓實(shí)法，對(duì)較干的褥墊層材料，可適當(dāng)灑水再進(jìn)行碾壓或夯實(shí)。

2.2.9 檢測(cè)、檢驗(yàn)。CFG樁復(fù)合地基施工過程中應(yīng)對(duì)水泥、粉煤灰、砂和碎石等原材料進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)施工樁數(shù)、CFG樁位偏差、施工混合料配合比、坍落度、提拔鉆桿速度、成孔深度、混合料灌入量、褥墊層鋪設(shè)厚度、夯填度、樁體試塊強(qiáng)度等進(jìn)行檢驗(yàn)。施工完成后需對(duì)樁頂標(biāo)高、樁位偏差、樁體施工質(zhì)量、地基承載力、褥墊層的施工質(zhì)量做檢測(cè)。其承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，宜在施工結(jié)束28d后進(jìn)行。樁的試驗(yàn)數(shù)量必須符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，有單樁強(qiáng)度檢驗(yàn)要求時(shí)，樁的試驗(yàn)數(shù)量必須按要求檢驗(yàn)。

3 CFG樁施工常見問題及預(yù)防措施

3.1 堵管

堵管情況是CFG樁成樁時(shí)常遇到的主要情況之一。它直接影響CFG樁的施工效率及質(zhì)量，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，造成材料浪費(fèi)。堵管原因主要由于混合料配合比不太合理、設(shè)備缺陷、和易性不好、混合料的坍落度、施工人員的操作不當(dāng)?shù)?。預(yù)防措施主要是混合料嚴(yán)格配合比配置。在施工前根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行配合比試驗(yàn)，施工時(shí)嚴(yán)格按配合比配制混合料。

3.2 竄孔

施工時(shí)沉管鉆進(jìn)過程中葉片剪切作用會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)，土體受剪切會(huì)發(fā)生液化或能變，從而出現(xiàn)竄孔情況。針對(duì)此情況，通?？刹扇〖哟髽毒嗟姆桨?。增大樁距的目的在于減少打樁機(jī)械對(duì)土體的剪切擾動(dòng)，避免不良影響。本工程采用隔排隔樁跳打施工方法，減少打樁的推進(jìn)排數(shù)，盡快離開已施工完成的樁體，減少對(duì)已施工樁的擾動(dòng)，保證樁的施工質(zhì)量[3]。

3.3 斷樁

斷樁是CFG樁施工過程中常見的通病之一，一般是因?yàn)榘喂芩俣忍?，而泵送混凝土跟不上拔管速度，鉆頭上的泥塊落入樁孔內(nèi)，或因采用大型機(jī)械開挖清理樁間土?xí)r，造成CFG樁的樁身淺層斷樁。本工程采用的主要預(yù)防措施：嚴(yán)格控制拔管的速度，在樁間土開挖時(shí)選擇合適的施工工藝及施工機(jī)械，截樁時(shí)采用切割片環(huán)切的施工工藝。

4 CFG樁復(fù)合地基應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

4.1 適用范圍廣，地基承載力提高幅度大

CFG樁復(fù)合地基施工技術(shù)可適用于砂土、粉質(zhì)黏土、黏土、淤泥質(zhì)黏土、粉土、松散填土等地基的地基處理。經(jīng)處理后，復(fù)合地基的地基承載力較原地基承載力提高的幅度在250%～300%。特別是針對(duì)天然地基承載力較低，但設(shè)計(jì)要求承載力較高的情況時(shí)，當(dāng)采用柔性樁復(fù)合地基一般難以滿足設(shè)計(jì)要求，而采用CFG樁復(fù)合地基則比較容易實(shí)現(xiàn)。

4.2 施工簡(jiǎn)便，成本較低，工期短

CFG樁成樁工藝采用長(zhǎng)螺旋鉆沉管泵送混凝土法時(shí)，沒有鋼筋籠制作等工序，沉管成樁一次完成、大大減少了成樁的時(shí)間，極大地降低了施工成本，提高了施工速度。

4.3 保護(hù)環(huán)境

CFG樁施工時(shí)，不需要采用泥漿護(hù)壁，無須泥漿外運(yùn)，既節(jié)約了資金，又降低了環(huán)境污染，對(duì)市區(qū)內(nèi)等環(huán)境要求較高的施工情況，非常適用。

4.4 工藝性好

由于大量采用粉煤灰，CFG樁體材料具有良好的流動(dòng)性與和易性，施工方便，易于控制施工的質(zhì)量。CFG樁可節(jié)約大量水泥、鋼材消耗，利用工業(yè)廢料、減少工程造價(jià)。

4.5 采用復(fù)合地基變形較小

相對(duì)于PHC樁，CFG復(fù)合地基模量大、建筑物沉降量小。CFG復(fù)合地基大量工程實(shí)踐表明，建筑物的沉降量一般可控制在20～40mm，如將CFG樁施工在較硬的土層上，可將地基沉降量控制在10mm以內(nèi)。這樣對(duì)于上部和中間有軟土層的地基，采用CFG樁施工，樁端放在下面好的土層上，可以獲得模量很高的復(fù)合地基，建筑物的沉降都不大，最大限度滿足建筑物沉降的要求。

5 結(jié)束語

現(xiàn)在建筑物遇到的復(fù)雜地質(zhì)情況使地基處理越來越重要，地基處理工程造價(jià)在整個(gè)工程總投資的比例也越來越大。而現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的成孔灌筑樁等技術(shù)固有的缺陷十分明顯，工程造價(jià)高、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)各種弊病等，而CFG樁表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)，樁體材料價(jià)格低，施工方便，承載力高，污染較小，是一種較為理想的地基處理技術(shù)。非常適用于工業(yè)建筑的地基處理。