CFG樁樁帽現(xiàn)澆與預(yù)制的對(duì)比與分析

許金海

1 工程概況

京滬高速鐵路 DK872+502～DK874+507段路基,全長(zhǎng)2 005 m,地基處理采用CFG樁復(fù)合地基處理,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)約為8 m～20 m,樁徑一般為0.5 m。為了保證樁頂對(duì)路基基底墊層應(yīng)力的擴(kuò)散,樁頂采用擴(kuò)大樁頭的形式。擴(kuò)大樁頭的施工方法是在挖除CFG樁樁頭后,于樁頂施工樁帽。

2 CFG樁樁帽施工方案

采用現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合的方法施工樁帽。為了預(yù)制方便,將擴(kuò)大樁頭改為頭頂與底均為100 cm的柱狀,高度為40 cm。

3 現(xiàn)澆與預(yù)制樁帽施工工藝對(duì)比

3.1 現(xiàn)澆樁帽與預(yù)制樁帽外形尺寸對(duì)比

現(xiàn)澆樁帽與預(yù)制樁帽的外形見(jiàn)圖1,圖2。

預(yù)制樁帽為圓柱形,直徑1 m,高度0.4 m,下部設(shè)直徑0.55 m,深度0.05 m的凹槽,用于和下部樁頭的連接咬合,樁帽上部留有用于吊裝的預(yù)埋件;現(xiàn)澆樁帽為倒圓臺(tái)形,上口直徑1 m,下口直徑0.5 m,高度0.6 m。

3.2 現(xiàn)澆樁帽與預(yù)制樁帽施工工序?qū)Ρ?/h3>

現(xiàn)澆樁帽與預(yù)制樁帽的施工工序見(jiàn)圖3,圖4。

分析說(shuō)明如下:

1)預(yù)制樁帽的制作需要提供必要的場(chǎng)地,對(duì)于大規(guī)模的生產(chǎn),需要建立預(yù)制廠(chǎng),現(xiàn)澆樁帽不存在預(yù)制廠(chǎng)的建立。

2)模板制作與使用周轉(zhuǎn)?，F(xiàn)澆樁帽采用的模板(鋼帶制作的圓環(huán))只是用于控制樁帽頂口形狀,并不用于控制樁帽基坑內(nèi)的幾何尺寸,模板制作簡(jiǎn)單,施工中混凝土初凝后即可拆除用于下個(gè)樁帽施工,周轉(zhuǎn)較快;預(yù)制樁帽的模板采用鋼板制作,針對(duì)樁帽底口凹槽及吊裝預(yù)埋件需經(jīng)額外加工,制作成本較高,且施工中要求預(yù)制樁帽達(dá)到一定強(qiáng)度后方可拆模,模板周轉(zhuǎn)較慢。

3)樁帽基坑的開(kāi)挖、樁頭鑿除、樁頭清理。預(yù)制樁帽開(kāi)挖直徑1 m,深度0.4 m的圓柱體樁帽基坑,開(kāi)挖后鑿除0.37 m左右的CFG樁樁頭;現(xiàn)澆樁帽開(kāi)挖上口直徑1 m,下口直徑0.6 m左右倒圓臺(tái)體樁帽基坑,開(kāi)挖后鑿除0.6 m左右的CFG樁樁頭。以上兩種開(kāi)挖方式,人工挖深度較小的圓柱體比挖深度較大的倒圓臺(tái)體樁坑相對(duì)容易,樁帽坑形狀也較易控制,且鑿除預(yù)制樁帽樁頭比鑿除現(xiàn)澆樁帽樁頭速度快(據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì),兩個(gè)工人組成的班組鑿除預(yù)制樁帽處的CFG樁混凝土樁頭約45個(gè)/工日～50個(gè)/工日,而同樣的班組鑿除現(xiàn)澆樁帽處的CFG樁混凝土樁頭約25個(gè)/工日～30個(gè)/工日)。

4)混凝土的拌和與運(yùn)輸。兩種樁帽基本上不存在差別,施工中采用商品混凝土,生產(chǎn)與運(yùn)輸通常情況下均能夠滿(mǎn)足樁帽施工的需求。

5)混凝土的澆筑。以目前兩種樁帽的施工工藝,澆筑施工中動(dòng)用的主要機(jī)械設(shè)備大體相當(dāng),均為1輛～2輛混凝土罐車(chē),2根7.5 k W振搗棒,1臺(tái)20 kW發(fā)電機(jī)。施工現(xiàn)澆樁帽的情況如下:每個(gè)班組在同時(shí)施工兩個(gè)或更多樁帽的情況下至少需要15名工人;預(yù)制樁帽混凝土澆筑施工所需的人工與之相比很少,通常只需要4人即可。兩者相比較,以目前的施工工藝,對(duì)于澆筑相同數(shù)量的樁帽,預(yù)制樁帽的生產(chǎn)效率比現(xiàn)澆樁帽高出很多。但采用長(zhǎng)臂混凝土輸送泵車(chē)進(jìn)行現(xiàn)澆樁帽施工時(shí),可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率。

6)樁帽的模板周轉(zhuǎn)與養(yǎng)生?，F(xiàn)澆樁帽的模板由于只是用于控制樁帽的上口形狀,對(duì)樁帽的主體成型沒(méi)有作用,在施工中,當(dāng)混凝土達(dá)到初凝后,即可拆除用于下個(gè)樁帽的施工,模板的周轉(zhuǎn)效率比較高;預(yù)制樁帽的模板必須等混凝土養(yǎng)生后并達(dá)到一定強(qiáng)度方可拆模,當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模比較小時(shí),模板周轉(zhuǎn)比較慢,我部施工中,由于僅計(jì)劃施工225個(gè)預(yù)制樁帽,因此加工模板只有30套,在養(yǎng)生條件良好、氣溫較高的情況下,48 h后才可以拆模;現(xiàn)澆樁帽通常情況下,12 h后即可拆除模板。

樁帽混凝土的養(yǎng)生情況,由于預(yù)制樁帽是在預(yù)制場(chǎng)地集中制作,相對(duì)而言養(yǎng)生條件比較好;而現(xiàn)澆樁帽因?yàn)楸容^分散,養(yǎng)生比較麻煩,效果也不是非常好。

7)樁帽吊裝?，F(xiàn)澆樁帽不存在倒運(yùn)吊裝過(guò)程,而預(yù)制樁帽存在由預(yù)制廠(chǎng)向施工現(xiàn)場(chǎng)倒運(yùn)吊裝的問(wèn)題。預(yù)制樁帽吊裝通常需要?jiǎng)趧?dòng)力8人以上。就實(shí)際施工的情況看,預(yù)制樁帽的工作量主要集中在吊裝這一環(huán)節(jié),從預(yù)制場(chǎng)到樁帽坑需要大量人工配合,且吊裝本身存在一定安全隱患,對(duì)人員可能造成傷害。我部施工中,因?yàn)轭A(yù)制樁帽僅用于經(jīng)濟(jì)比選,工程數(shù)量不大,所以采用農(nóng)用拖拉機(jī)運(yùn)輸,小型挖掘機(jī)吊裝,若預(yù)制樁帽進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),則大噸位的運(yùn)輸汽車(chē)和吊車(chē)是必須的。

3.3 綜合分析

結(jié)合實(shí)際施工情況,預(yù)制樁帽雖然可以通過(guò)集中澆筑、集中養(yǎng)護(hù)更好地保證樁帽本身的澆筑質(zhì)量。但是,一方面在前期準(zhǔn)備過(guò)程中(預(yù)制廠(chǎng)建立、模板加工)投入過(guò)大,另一方面額外增加吊裝工序,使得施工組織難度加大,而且安裝質(zhì)量難以保證;現(xiàn)澆樁帽就目前的施工工藝、施工進(jìn)度和施工質(zhì)量上與預(yù)制樁帽有點(diǎn)差別,但是可提升的空間比較大,而且施工工序簡(jiǎn)潔,施工組織簡(jiǎn)便。因此從施工工藝角度對(duì)比評(píng)價(jià),現(xiàn)澆樁帽具有更大的優(yōu)勢(shì)。

4 現(xiàn)澆樁帽與預(yù)制樁帽質(zhì)量控制對(duì)比

4.1 混凝土澆筑方面

從目前的施工中看,預(yù)制樁帽模板規(guī)格統(tǒng)一,加工場(chǎng)地平整,養(yǎng)護(hù)措施容易到位,因此,現(xiàn)場(chǎng)已施工完成的預(yù)制樁帽質(zhì)量較高;現(xiàn)澆樁帽的施工過(guò)程受外界因素干擾較大。所以,單從樁帽澆筑施工的環(huán)節(jié)看,控制預(yù)制樁帽的質(zhì)量比控制現(xiàn)澆樁帽更容易。

4.2 樁頭與樁帽的連接

預(yù)制樁帽與樁頭之間的連接主要依靠樁帽底部凹槽與樁頭上部之間5 cm的咬合,因此樁頂必須鑿平打磨,以保障良好連接;但在施工中發(fā)現(xiàn),CFG樁成型過(guò)程中受各種情況影響,樁徑大小會(huì)出現(xiàn)一定的偏差,樁帽安裝質(zhì)量難以控制,樁徑出現(xiàn)負(fù)偏差的樁,安裝后個(gè)別出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象;出現(xiàn)正偏差的樁,則無(wú)法安裝,需要修鑿樁徑,費(fèi)時(shí)費(fèi)工。受澆樁混凝土與浮漿的影響,樁頭浮漿鑿除后,出現(xiàn)薄層接樁難以解決,安裝樁帽出現(xiàn)程度不同的高低不平,直接影響褥墊層的施工厚度。樁帽與樁間土存在的間隙,回填難以密實(shí)。

4.3 綜合分析

通過(guò)以上分析,預(yù)制樁帽僅在混凝土澆筑質(zhì)量方面有一定的優(yōu)勢(shì),但從CFG樁復(fù)合地基處理的設(shè)計(jì)意圖角度看,這種優(yōu)勢(shì)不明顯,混凝土強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)因?yàn)檫B接方面的薄弱而體現(xiàn)不出優(yōu)勢(shì)。在其他方面,現(xiàn)澆樁帽均存在很大的優(yōu)勢(shì),尤其在連接和工后質(zhì)量等方面。因此,在質(zhì)量控制方面,現(xiàn)澆樁帽明顯優(yōu)于預(yù)制樁帽。

5 施工組織與工期對(duì)比

CFG樁復(fù)合地基處理在樁帽施工這個(gè)環(huán)節(jié),主要是人工作業(yè)。相比現(xiàn)澆樁帽而言,預(yù)制樁帽增加了吊裝連接這一環(huán)節(jié),從我部施工試驗(yàn)段的情況看,吊裝預(yù)制樁帽需要額外增加較大的成本,尤其是機(jī)械投入比較大,且圍繞吊裝后可靠連接需要做大量的工作,而施工質(zhì)量卻得不到明顯保證。從施工組織的角度講,增加一道成本較大的工序,對(duì)整個(gè)樁帽施工起到了一定的滯后作用,且由于吊裝存在安全問(wèn)題,對(duì)施工管理將提出更高的要求。但是采用預(yù)制樁帽,可以在CFG樁施工前即可大規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn),同時(shí)有足夠的時(shí)間等待強(qiáng)度達(dá)標(biāo),相對(duì)不受工期進(jìn)度的制約。在大規(guī)模生產(chǎn),且工期要求比較高的情況下,可以節(jié)省一定的時(shí)間。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析,現(xiàn)澆樁帽可以很好地達(dá)到CFG樁復(fù)合地基處理的預(yù)期效果,且相對(duì)于預(yù)制樁帽而言,在施工難度、施工組織、人力機(jī)械、成本各方面均有一定優(yōu)勢(shì),現(xiàn)階段施工建議優(yōu)先采用現(xiàn)澆樁帽施工方案,同時(shí)保留預(yù)制樁帽,對(duì)現(xiàn)澆樁帽施工進(jìn)行補(bǔ)充,確保后續(xù)施工緊跟,滿(mǎn)足工期要求。

[1]劉 芳.CFG樁復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(19):93-94.