長螺旋CFG樁施工中的幾個技術(shù)問題

柴 青

(河北省廊坊市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院,河北廊坊 065000）

長螺旋CFG樁施工中的幾個技術(shù)問題

柴 青

(河北省廊坊市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院,河北廊坊 065000）

為避免長螺旋CFG樁施工中產(chǎn)生質(zhì)量問題,施工中應(yīng)注意在樁位控制、樁基施工、混凝土質(zhì)量、冬季施工措施、褥墊層設(shè)置、成樁后防護等方面引起重視,針對以上幾個技術(shù)問題進行了經(jīng)驗總結(jié)和探討。

長螺旋CFG樁;施工質(zhì)量;技術(shù)問題

長螺旋CFG樁復(fù)合地基是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的一種新型的地基加固技術(shù),以其承載力提高幅度大、施工方便、施工效率高、對環(huán)境污染少、費用低、適應(yīng)性強等優(yōu)點,近年來得到了廣泛推廣和應(yīng)用,已成為應(yīng)用非常廣泛的一種樁型,筆者所在的河北廊坊地區(qū),除少數(shù)工程項目采用碎石樁、夯擴樁、旋噴樁、灌注樁等外,大部分工程項目的地基處理方式都采用CFG樁。

雖然該技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用的比較成熟,但在施工中如果不加以注意,也會產(chǎn)生一些質(zhì)量問題,如偏位樁差、縮徑、斷樁、夾泥、樁身空心、樁身裂縫、樁端不飽滿不密實、樁身混凝土強度不夠等。因此在施工中對以下技術(shù)問題需要引起重視。

1 樁位控制

1.1 樁孔定位及樁機就位

放樁位時要認(rèn)真仔細(xì),嚴(yán)格控制誤差。采用全站儀建立控制網(wǎng)點,再用極坐標(biāo)方法放樣定位,并進行閉合檢查;同時根據(jù)周圍樁對需施工樁的樁位進行復(fù)核,保證樁位準(zhǔn)確;開孔時先慢后快,防止樁孔位移。一般要求保證樁位偏差≯20 mm。

施工場地要平整壓實,鉆機墊襯穩(wěn)定,以防止鉆機在鉆進時傾斜,導(dǎo)致鉆孔偏斜超標(biāo)。鉆機就位后,應(yīng)用鉆機塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿,校正位置,使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心,確保CFG樁垂直度容許偏差≯1%。

1.2 選擇合理的樁間距

CFG樁因其樁身強度和樁長的可調(diào)性,所以在設(shè)計時一般應(yīng)遵循大樁長、大間距的設(shè)計理念。當(dāng)建筑荷載和地層條件滿足時,應(yīng)盡量大樁距布樁,這和跳打的作用是相同的。樁間距一般在3～5倍樁徑范圍內(nèi),如果樁距太大或太小,可調(diào)整樁長,使樁距控制在合理范圍內(nèi)。

CFG樁復(fù)合地基多用于建筑基礎(chǔ),以控制復(fù)合地基承載力為主,樁間距的設(shè)計按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79-2002）規(guī)定考慮。但如果用于高速公路等以控制工后沉降為主的工程中,樁間距設(shè)計時應(yīng)綜合考慮成樁效應(yīng)。

1.3 采取跳打的施工工藝

采取跳打措施,一方面是為了在離已打樁盡可能遠的地方施打下一根樁,減小已打樁樁周土受到重復(fù)擾動,并降低剪切擾動能量的疊加;另一方面,第一遍樁施打完,開始第二遍樁施工時,已打樁的樁身已達到一定的強度,對樁周土具有側(cè)限作用,同時已被擾動的樁周土也有所恢復(fù)。這樣可以減少竄孔現(xiàn)象的發(fā)生。

2 樁基施工

2.1 保證鉆機性能及鉆具質(zhì)量

施工過程中要保證鉆機性能良好,避免灌注過程中途停機,尤其要避免在砂土和粉土層內(nèi)停機,否則極易造成斷樁。

要對鉆桿、鉆頭的直徑進行檢查,控制其磨損程度;成孔中發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時,應(yīng)放慢進尺,防止擴徑。

2.2 選擇適宜的鉆進速度和提升速度

在遇到飽和粉土層時應(yīng)加快鉆進速度,從而減小對樁周土體的擾動時間。

鉆桿的提升速度要適宜,應(yīng)保證提鉆速度和混合料的泵送速度相匹配,不能太快也不能太慢。提鉆速度太快,而泵送混合料沒有跟上,不連續(xù)泵送,將造成縮徑或斷樁。提鉆速度過低,常出現(xiàn)高壓管路堵塞甚至管路崩開等故障,易使泵送質(zhì)量降低并進一步造成樁身質(zhì)量缺陷,進而產(chǎn)生斷樁。適宜的提鉆速度應(yīng)使鉆頭埋在混合料中的深度在1 m左右,使泵送混合料的壓力對鉆桿起到一定的頂升作用。提升速度一般為1.5～3 m/min,在含水砂層段內(nèi),應(yīng)適當(dāng)放慢提升速度。

2.3 選擇合理的提鉆方式

目前施工過程中,提鉆時多數(shù)采取螺旋鉆具停止回轉(zhuǎn)直接提鉆的方式。但直接提鉆會使螺旋葉片上的土體被孔壁壓密成“柱塞”,在提升鉆具時,會產(chǎn)生很大的阻力,造成較大的抽吸作用,這樣容易使鉆孔塌陷或鉆機失穩(wěn)。因此,建議在提鉆的同時最好保持鉆具回轉(zhuǎn)。

2.4 選擇合理的泵送高度

泵送混凝土的高度控制不當(dāng),停泵時間過早,混凝土的灌注僅靠自重下落,而當(dāng)混凝土因自重產(chǎn)生對樁周土的壓力小于土體的側(cè)限作用時,就容易使樁周土體向樁體收縮,形成縮徑。所以應(yīng)將停泵高度控制在樁頂標(biāo)高以上10 cm左右,以保證混凝土在泵送壓力下灌注。

3 混凝土質(zhì)量的控制

3.1 混合料配合比

混凝土料中碎石粒徑要優(yōu)化級配,以10～30 mm為主,5～10 mm和30～40 mm的碎石量不可太多,碎石的吸水性能不宜太強。砂料以中砂為宜,水泥采用325或425普通硅酸鹽水泥,粉煤灰宜為Ⅱ級以上。優(yōu)化選擇外加劑,建議使用早強型減水劑。

配合比中關(guān)鍵是水灰比和砂率。水灰比一般0.7～0.75;砂率最能影響混凝土的和易性,砂率一般為40%,在不影響樁體強度情況下砂率可偏大一些。

3.2 混凝土的坍落度

離析樁多是在攪拌混凝土環(huán)節(jié)造成的,必須經(jīng)常檢查混凝土的坍落度,不符合要求的混凝土禁止使用。一般坍落度應(yīng)控制在160～200 mm。坍落度太大,易造成泌水、離析、樁頭夾泥,泵壓作用下,骨料與砂漿分離。

4 冬季施工的技術(shù)措施

CFG樁在我國北方地區(qū)應(yīng)用非常普遍。隨著建筑施工技術(shù)的進步以及工期的要求,除非氣溫極低,目前北方地區(qū)多數(shù)工程冬季都不停工。冬季施工前必須做好充分準(zhǔn)備,在施工過程中采取嚴(yán)格的冬季施工措施。一般情況下,連續(xù)10天的平均氣溫低于5℃或當(dāng)日最低氣溫低于-3℃時,即按冬季施工要求執(zhí)行。

4.1 混凝土的攪拌

(1）拌制CFG樁混合料用的骨料要清潔,質(zhì)地堅硬,不含冰、雪等凍結(jié)物及易凍裂礦物質(zhì)。

(2）混凝土中加入防凍劑,防凍劑溶液要有專人配制,嚴(yán)格掌握設(shè)計的摻量。

(3）嚴(yán)格控制水灰比,由骨料帶入的水分及防凍劑溶液中的水,均應(yīng)從拌和水中扣除。

(4）根據(jù)不同的溫度采取適宜的措施:氣溫低于0℃時,骨料用巖棉被等覆蓋;氣溫低于-5℃時,用熱水拌和混凝土,并延長混合料攪拌時間以加強攪拌效果,攪拌時間比常溫延長50%左右;氣溫低于-10℃時,要搭設(shè)攪拌棚,四面圍擋并采用保溫材料如草簾、草袋、鋸末等進行覆蓋,骨料移入暖棚或采取加熱措施;氣溫低于-15℃時,停止攪拌混凝土。

4.2 混凝土的澆筑

冬季施工混凝土的澆筑方法與常溫相同,但泵管和混凝土泵要采取保溫措施。泵管一般采用阻燃草簾被進行包裹覆蓋,混凝土泵搭設(shè)保溫棚,以減少熱量損失。摻防凍劑的混凝土拌和物出機溫度一般不得低于10℃,入模溫度不得低于5℃。澆筑時,嚴(yán)格按操作規(guī)程進行施工。

4.3 混凝土的養(yǎng)護

混凝土澆筑完畢后,立即覆蓋。一般用1層塑料膜加2層草袋,可根據(jù)氣溫情況進行增減,進行蓄熱養(yǎng)護,以保證混凝土的質(zhì)量。在溫度低于0℃條件下養(yǎng)護不得澆水,外露表面必須覆蓋。初期養(yǎng)護溫度不得低于防凍劑的規(guī)定溫度,否則應(yīng)采取保溫措施。

5 褥墊層的設(shè)置

CFG樁復(fù)合地基褥墊層的作用是確保樁土共同承擔(dān)荷載,充分發(fā)揮樁間土承載力,調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比,減少基底應(yīng)力集中,減少地基沉降。褥墊層厚度的確定要考慮樁土應(yīng)力比、建筑物的允許沉降量等參數(shù)。褥墊層厚度過小,樁對基礎(chǔ)將產(chǎn)生顯著的應(yīng)力集中,而且樁間土承載力不能充分發(fā)揮;褥墊層厚度過大,會導(dǎo)致樁、土應(yīng)力比接近1,此時樁承擔(dān)的荷載太少,復(fù)合地基承載力提高不大。根據(jù)大量工程的實踐,褥墊層厚度取10～30 cm為宜,多數(shù)工程取為20 cm。褥墊層應(yīng)寬出基礎(chǔ)墊層輪廓線外緣10 cm左右。

褥墊層材料為級配砂石,粒徑為5～15 mm,最大粒徑≯30 mm。

褥墊層的夯填度(夯實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）≯0.9為宜。

6 成樁后的防護

截樁頭時要找出樁頂標(biāo)高位置,在同一水平面對稱放置2個鋼釬,用大錘同時擊打,將樁頭截斷。嚴(yán)禁用大錘直接橫向錘擊,鋼釬向斜下方擊打或用一個鋼釬單向擊打,以免造成樁體淺部裂縫,甚至造成樁身斷裂。

成樁后在樁體尚未達到一定強度時盡量避免樁體附近的機械行走。

要及時清除成孔形成的孔口渣土,減輕孔口的不利堆載,有利于樁周土體的穩(wěn)定。

7 結(jié)語

CFG樁復(fù)合地基施工技術(shù)雖然已經(jīng)比較成熟,但該技術(shù)也有其適用性,設(shè)計時要考慮當(dāng)?shù)貙嶋H地層情況和施工經(jīng)驗,施工時必須嚴(yán)格遵守規(guī)范、規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定,依據(jù)設(shè)計精心組織施工,避免引起各種質(zhì)量事故。

以上提出的幾點應(yīng)注意的技術(shù)問題,只是筆者積累的一些點滴經(jīng)驗,希望對施工人員有所借鑒。

[1] 閻明禮,張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實踐[M].北京:中國水利水電出版社,2003.

[2] 周紅軍.CFG樁復(fù)合地基在河北廊坊地區(qū)的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2008,35(6）:55-57.

[3] 趙秀紹.CFG樁施工引起工程環(huán)境問題的試驗研究與有限元分析[D].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢）,2006.

[4] 孫瑞民,楊鳳靈,鄧小濤.CFG樁施工產(chǎn)生環(huán)境問題的機理分析及應(yīng)對措施[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2009,36(2）: 24-28.

[5] 陳果,于躍生,趙繹鈞.長螺旋鉆機施工CFG樁常見質(zhì)量問題及應(yīng)對措施[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2009,36(1）:62 -64,67.

[6] 王榮彥.CFG樁在鄭州市區(qū)的應(yīng)用及存在問題探討[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2007,34(12）:46-47.

[7] 崔承武,熊宗喜,鄭小體,等.CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)在北京澳洲康都住宅小區(qū)中的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）, 2007,34(12）:42-45.

[8] 賈瑞杰,隆威,於法明.CFG樁復(fù)合地基褥墊層的合理厚度確定方法研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2006,33(4）:5-7.

[9] 裴冬忙,唐彤芝,汪拾金.CFG樁復(fù)合地基加固高速公路深厚軟基若干問題研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2006,33 (2）:18-22.

[10] 潘廣燦,張金來.鄭州某長螺旋成孔CFG樁質(zhì)量事故原因分析[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2005,32(11）:27-28.

Techn ical Problem s in Long SpiralCFG Pile Construction

CHA IQ ing(Urban and Rural Planning andDesing Institute ofLangfang City Hebei Province,Langfang Hebei 065000,China）

In long spiralCFG pipe construction,attention should be paid on pile position control,pile foundation construc-tion,concrete quality,construction measures in winter,thickness of cushion and protection after pile-forming to avoid ap-pearing quality problems.The experience summary and the discussion on above issueswere made in this paper.

long spiral CFG pipe;construction quality;technical problem

TU473

:A

:1672-7428(2010）06-0059-03

2010-03-31

柴青(1967-）,女(漢族）,北京人,河北省廊坊市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院工程師,工民建專業(yè),從事建筑施工及設(shè)計工作,河北省廊坊市。