應(yīng)用CFG樁與粉噴樁長(zhǎng)短樁結(jié)合處理軟土地基施工工藝

張 蕾

（太原市熱力公司，山西 太原 030001）

太原市某熱源廠主體長(zhǎng)77.5 m，寬15.5 m，施工場(chǎng)地為原舊建筑及倉(cāng)庫(kù)，場(chǎng)地上部原建筑物已拆除，但地下分布較多障礙物且無(wú)法提供該場(chǎng)地舊有地下構(gòu)筑物施工圖。而且場(chǎng)地地下水位較高，水位在自然地坪下-1.5 m處。原設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)采用伐板基礎(chǔ)，樁采用CFG正三角形布樁。但在清除擬建建筑處地下障礙物（有原混凝土硬化地面、站臺(tái)柱砼獨(dú)立基礎(chǔ)、砼儲(chǔ)油罐）后，擬建場(chǎng)地中央形成了直徑為17 m，深度為6 m的水坑?？拥讟?biāo)高已低于設(shè)計(jì)CFG樁有效樁頂標(biāo)高1.5 m。將水坑抽完水回填土后，該部分場(chǎng)地抗變形能力性能較弱，CFG樁機(jī)無(wú)法進(jìn)入場(chǎng)地施工，不能保證CFG樁施工安全和質(zhì)量。隨后該單位提出處理方案，利用增加粉噴樁短樁處理該場(chǎng)地，結(jié)合原CFG樁長(zhǎng)樁組成復(fù)合地基。設(shè)置粉噴樁（干噴）可迅速提高場(chǎng)地地基抗變形能力，便于后續(xù)CFG樁施工，同時(shí)可以增強(qiáng)場(chǎng)地復(fù)合地基的承載能力。經(jīng)設(shè)計(jì)院計(jì)算、認(rèn)可、同意該處理方案。施工后CFG單樁和復(fù)合地基載荷試驗(yàn)均滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了良好的地基處理效果。

1 工藝原理及適用范圍

該技術(shù)應(yīng)用CFG樁和粉體噴射攪拌樁（簡(jiǎn)稱粉噴樁）形成復(fù)合地基，充分發(fā)揮CFG樁的高承載力性能和粉噴樁的抗變形性能，并且通過褥墊層的設(shè)置發(fā)揮樁間土的承載力。

圖1 CFG樁+粉噴樁處理軟土地基示意圖

圖2 工藝流程

粉噴樁加固地基的機(jī)理是利用粉體噴射樁機(jī)在鉆孔過程中，用高壓空氣將粉狀固化劑以霧狀噴入被加固的軟土中，憑借機(jī)械上特制的鉆頭葉片的旋轉(zhuǎn)，使固化劑與原位軟土就地強(qiáng)制攪拌混合；固化劑吸水后進(jìn)行一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使樁位原土由軟變硬，形成整體性好、水穩(wěn)性強(qiáng)和承載力高的新樁體；這種樁體與樁間土相互作用形成比天然軟土地基承載力有大幅度提高的復(fù)合地基。使場(chǎng)地復(fù)合地基抗變形能力有明確提高，并有一定的隔水作用，便于后續(xù)CFG樁基施工。

CFG樁、粉噴樁兩種施工增強(qiáng)體與天然地基土體組成三元復(fù)合地基，既能發(fā)揮CFG樁高承載力的特點(diǎn)，又因CFG樁的插入而使粉噴樁的側(cè)限約束作用得到增強(qiáng)。同時(shí)，由于設(shè)置了粉噴樁，上部地基土的變形能力得到改善，提高土體的抗剪強(qiáng)度，避免CFG樁產(chǎn)生刺入破壞。

該工藝技術(shù)適用于地下水位較高地區(qū)處理黏性土、粉土、沙土和樁端具有相對(duì)硬土層、承載力標(biāo)準(zhǔn)值不低于70 kPa的淤泥質(zhì)土；地下水位較高的非欠固結(jié)人為不良填土地基；土層上部為正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基，地基土的天然含水量大于30%時(shí)。

2 工藝流程介紹及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

若根據(jù)地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)布樁形式，CFG樁采用隔樁跳打施工，場(chǎng)地分兩（三）遍施工完成，第一遍鉆出的泥土、淤泥應(yīng)及時(shí)清運(yùn)出場(chǎng)地，為第二遍施工創(chuàng)造有利條件。

2.2 施工操作要點(diǎn)

2.2.1 場(chǎng)地標(biāo)高控制

（1）粉噴樁施工前進(jìn)行平整場(chǎng)地和標(biāo)高測(cè)量計(jì)算，確定粉噴樁樁端標(biāo)高。計(jì)算粉噴樁與CFG樁共同作用段長(zhǎng)度、粉噴樁單獨(dú)加固土體段長(zhǎng)度、CFG樁設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高上空樁長(zhǎng)度。

（2）粉噴樁施工完畢后對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，再次測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高。確保后續(xù)CFG樁施工標(biāo)高正確。

（3）若CFG樁采用隔樁跳打施工，場(chǎng)地分兩（三）遍施工完成，第一（二）遍鉆出的泥土、淤泥清運(yùn)出場(chǎng)地后，在第二（三）遍CFG樁施工前要進(jìn)行場(chǎng)地標(biāo)高測(cè)量，計(jì)算CFG樁入土深度和空樁長(zhǎng)度。

2.2.2 粉噴樁施工

（1）定位：平整場(chǎng)地，整套設(shè)備安裝就位，噴粉樁機(jī)自動(dòng)縱橫向移動(dòng)，鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位。

（2）預(yù)攪鉆進(jìn)下沉：?jiǎn)?dòng)攪拌機(jī)電機(jī)，鉆頭正向旋轉(zhuǎn)，實(shí)施鉆進(jìn)作業(yè)。為了不堵塞鉆頭上的噴射口，鉆進(jìn)過程中不噴固化料，只噴射壓縮空氣，即確保順利鉆進(jìn)，又減小負(fù)載扭矩。隨著鉆進(jìn)，使被加固的軟土體在原位受到攪動(dòng)，鉆至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高后停鉆。

（3）噴粉攪拌提升：當(dāng)深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)，再次啟動(dòng)攪拌機(jī)，反向旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，同時(shí)打開發(fā)送器前面的控制閥，按需要量向被攪動(dòng)的疏松土體中噴射固化料——水泥粉（或石灰粉），邊提升、邊噴射、邊攪拌，盡量達(dá)到攪拌均勻，使軟土與固化料充分混合，噴射量與控制閥的開放大小成正比，與鉆頭的提升速度成反比。

（4）重復(fù)攪拌：攪拌機(jī)噴灰反轉(zhuǎn)提升至原地面以下50 cm時(shí)，關(guān)閉空壓機(jī)，防止粉體被帶出地面而向空中飛散污染環(huán)境。為使軟土和固化劑攪拌均勻，再次將攪拌機(jī)鉆進(jìn)下沉，直至設(shè)計(jì)深度，再將攪拌機(jī)按規(guī)定速度反轉(zhuǎn)提升出地面。

（5）移位：利用噴粉樁機(jī)的步履功能移動(dòng)鉆機(jī)至新孔位重復(fù)以上過程。

2.2.3 CFG樁施工

（1）樁機(jī)就位必須鋪墊平穩(wěn)，鉆塔垂直、穩(wěn)定、牢固，鉆尖對(duì)準(zhǔn)樁位。

（2）開鉆前必須檢查鉆頭上的契形出料活門是否閉合，嚴(yán)禁開口鉆進(jìn)。

（3）鉆進(jìn)過程中，未達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高不得反轉(zhuǎn)提升鉆桿，如因特殊情況需要提升鉆桿或反轉(zhuǎn)，應(yīng)將鉆桿提升到地面，對(duì)鉆頭活門重新清洗、疏通、閉合。

（4）施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求由試驗(yàn)室進(jìn)行混合料配比試驗(yàn)，根據(jù)選擇機(jī)型進(jìn)行塌落度的選擇。長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工的坍落度宜為160 mm～200 mm。

（5）開始鉆進(jìn)或穿過軟硬土層交界處時(shí)，應(yīng)保證鉆桿垂直，緩慢進(jìn)入；在含有磚頭、瓦塊的雜填土層或含水量較大的軟塑黏性土層中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)盡量減少鉆桿晃動(dòng)，以免擴(kuò)大孔徑。

（6）鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)注意觀察電流值變化在正常工作狀態(tài)（≤200A）。

（7）開動(dòng)混凝土輸送泵，提前將拌合好的混凝土充滿整個(gè)輸送管道，并將混凝土儲(chǔ)滿輸送泵料斗。

（8）壓力灌注與鉆桿提升速度應(yīng)配合好，一般提升速度是當(dāng)聽到空心鉆桿中有混凝土落聲時(shí)提升鉆桿為宜，以確保樁徑。

（9）壓力灌注時(shí)混凝土的泵送應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。泵斗內(nèi)混凝土容量應(yīng)高出進(jìn)料口50 mm以上，以防吸進(jìn)空氣造成堵管。當(dāng)料斗混凝土低于進(jìn)料口時(shí)應(yīng)及時(shí)通過口哨或其他警示音通知鉆機(jī)停止提升鉆桿，待混凝土補(bǔ)充足量后再進(jìn)行壓力灌注、提鉆。

（10）鉆進(jìn)過程中，操作人員與指揮人員要密切注意鉆進(jìn)情況，如遇卡鉆、鉆桿劇烈抖動(dòng)、鉆桿偏斜等異常情況，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采用相應(yīng)措施解決后方可繼續(xù)作業(yè)。

（11）樁體垂直度嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求及GB50202-2002規(guī)范要求控制，為保證有足夠的工作面和提高成樁質(zhì)量，鉆出的泥土要及時(shí)清運(yùn)。

（12）成樁樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計(jì)樁頂不少于50 cm。成樁過程中應(yīng)注意做好混合料試塊，每臺(tái)機(jī)械每天應(yīng)做一組（3塊）試塊（邊長(zhǎng)為150×150×150 mm立方體），標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，測(cè)定其為立方體抗壓強(qiáng)度。

（13）施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%，對(duì)滿堂布樁基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑；對(duì)條形基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.25倍樁徑；對(duì)單排布樁樁位偏差不應(yīng)大于60 mm。

2.2.4 褥墊層

（1）樁頂和基礎(chǔ)之間按設(shè)計(jì)要求設(shè)置褥墊層，褥墊層材料宜用中砂、粗砂、級(jí)配砂石或碎石等，最大粒徑不宜大于30 mm。

（2）褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實(shí)法，當(dāng)基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時(shí)，也可采用動(dòng)力夯實(shí)法，夯填度（夯實(shí)后的褥墊層厚度與虛填厚度的比值）不得大于0.9。

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 粉噴樁施工

（1）打樁前場(chǎng)地平整不宜對(duì)擬建場(chǎng)地土方進(jìn)行開挖后施工，保留一定深度的土方以確保后續(xù)施工CFG成樁的有效樁頂上部保護(hù)樁體長(zhǎng)度，避免CFG樁在施工過程中樁機(jī)碾壓對(duì)周圍先成樁有效樁體的上端造成破壞。

（2）施鉆前應(yīng)進(jìn)行測(cè)量放線，準(zhǔn)確定出各樁位中心，打短木樁作出標(biāo)記，并在木樁周圍撒上白石灰粉以醒目，便于施鉆過程中尋找。

（3）在施工過程中，每根樁都必須準(zhǔn)確測(cè)量鉆進(jìn)深度，確保樁頂及樁底標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

（4）噴粉樁適宜在含有地下水的土層中施工，但在任何情況下的鉆進(jìn)和制樁過程中，均不得隨意向孔中注水。

（5）嚴(yán)格防止地下水或其他水滲入套管等輸送混合料的通道中，以免堵塞通道，影響噴粉質(zhì)量。防止方法是鉆頭一入土就不停地送氣。假若造成堵塞，則應(yīng)起升鉆桿，拆下鉆頭，用鉛絲通開。

（6）向固化劑罐中送料時(shí)，應(yīng)在罐口裝過濾網(wǎng)，防止紙屑、灰塊、雜物、金屬碴等掉進(jìn)罐內(nèi)。

（7）鉆架必須保持豎直，以保證樁體的垂直度。在每一根樁開鉆前，必須檢查鉆頭是否對(duì)準(zhǔn)樁位中心，不得偏位。

（8）制樁過程中時(shí)刻應(yīng)注意施工情況，避免發(fā)生供氣不足，噴粉不夠、斷噴、噴嘴堵塞等不良現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。

（9）每根樁的樁體制作應(yīng)一氣呵成，不得在噴粉過程中間歇、中斷。應(yīng)根據(jù)樁長(zhǎng)和固化料摻入比計(jì)算出一根樁的噴灰量。當(dāng)然，每根樁的用灰入罐量應(yīng)稍高于計(jì)算用量，以防因噴灰不均勻造成儲(chǔ)灰量不足。

（10）鉆進(jìn)速度不宜過快，確保使原位土攪拌后疏松透氣。提升鉆頭時(shí)應(yīng)均勻慢速，保證摻入料與原位土充分混合。嚴(yán)格控制固化劑噴入量，每延長(zhǎng)米的固化劑噴入量與設(shè)計(jì)值誤差應(yīng)小于3%。

（11）應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，記錄所有噴粉樁的樁號(hào)，成樁時(shí)間、設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、實(shí)際樁長(zhǎng)、設(shè)計(jì)樁徑、實(shí)際樁徑、固化劑實(shí)際噴入量、樁底標(biāo)高、樁頂標(biāo)高等。成樁時(shí)間記錄必須按制樁程序（鉆進(jìn)、提升、復(fù)攪）詳細(xì)記錄，時(shí)間記錄誤差不得大于5 s，樁深記錄誤差不得大于5 cm。

3.2 CFG樁施工

（1）在CFG樁施工時(shí)，樁機(jī)應(yīng)緩慢移動(dòng)，避免對(duì)前面施工的粉噴樁樁體造成較大破壞。

（2）混凝土進(jìn)場(chǎng)后首先檢驗(yàn)塌落度并做好試塊。

（3）樁位偏差：樁位偏差不大于50 mm，為達(dá)到要求，應(yīng)進(jìn)行兩次樁位復(fù)測(cè)，校正樁尖位置，以及成樁后進(jìn)行樁位偏差檢驗(yàn)。

（4）樁頭處理：樁頂標(biāo)高應(yīng)大于設(shè)計(jì)標(biāo)高的0.5 m以上，在開挖時(shí)可采用人工或者人工和機(jī)械聯(lián)合開挖，但是在人工和機(jī)械聯(lián)合開挖時(shí)應(yīng)預(yù)留人工開挖厚度，具體厚度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。以保證機(jī)械開挖造成的斷裂部位不低于基礎(chǔ)底面標(biāo)高，樁間土不受到擾動(dòng)。

（5）質(zhì)量檢驗(yàn)：按設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基檢測(cè)在樁體強(qiáng)度滿足試驗(yàn)荷載條件時(shí)進(jìn)行，一般宜在施工結(jié)束4周后進(jìn)行檢測(cè)；復(fù)合地基承載力宜用單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，試驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)；對(duì)高層建筑或重要建筑，抽取總樁數(shù)的10%進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，檢測(cè)樁身結(jié)構(gòu)完整性。

4 總結(jié)

采用水泥作固化劑制成的噴粉樁，由于水泥與原位土混合后，原位土變成較密實(shí)的水泥土，大大降低軟土的滲透系數(shù)，可有效地起到阻水作用，避免坑壁流砂發(fā)生。同時(shí)，由于噴粉樁下端入土深度較長(zhǎng)，切斷了地下水的滲透途徑，使得基坑降水漏斗變陡，減小了由于降水量大對(duì)周圍環(huán)境的危害，從而使基坑排水作業(yè)簡(jiǎn)便化，有利于基坑的施工。

CFG施工前先加入粉噴樁短樁，粉噴樁加固工藝合理，施工簡(jiǎn)單、技術(shù)可靠、成本低廉、施工快、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、工期短、占地面積小，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)周圍建筑物無(wú)影響，加固效果好，它可以直接在含有地下水的地層中施工成型。施工過程中只向土層中噴射固化料干粉無(wú)需向地層中注入附加水分，不但減少了施工污染，而且使固化料能夠充分吸收軟土中的水分，從而增強(qiáng)加固效果。