CFG樁復(fù)合地基施工方法及問題探討

孟秀英

0 引言

某辦公樓位于鄭州市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，總建筑面積23 043.52m2，地下1層，地上11層，局部地上12層，建筑高度46.35m，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)乙級(jí)，抗震設(shè)防烈度 7度，建筑結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系，地基采用CFG樁復(fù)合地基。工程設(shè)計(jì) CFG樁共 1 388根，樁位布置呈矩形，樁間距為1 400mm×1 300mm和1 350mm×1 300mm，樁徑400mm，施工樁長(zhǎng)16m，有效樁長(zhǎng)15.5m，地基承載力特征值為200 kPa，樁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，復(fù)合地基承載力特征值不小于300 kPa，單樁承載力特征值為450 kN。

工程所處地貌單元屬于山前沖擊鄭州西部?jī)A斜平原區(qū)，CFG樁端落在粉土上，粉土層埋深為 24.50m，其下為粉質(zhì)粘土。

1 施工準(zhǔn)備

1.1 井點(diǎn)降水

辦公樓地基基礎(chǔ)埋深 -8.6 m。地下水埋深靜止水面位于-6.0m～-6.5m之間，年變幅為2m左右，為無壓潛水型。采用 12眼管井降水，分布在大樓基坑開挖線的南北向兩側(cè)，其中北側(cè)管井的間距為18.12m，南側(cè)管井間距為16.8m，井深為24m左右，井管選用內(nèi)徑為300mm的無砂濾水混凝土管，井內(nèi)安裝2.0寸潛水泵抽水，水位控制在-16m，每天觀測(cè) 1次 ～3次管井水位。

1.2 基坑開挖

辦公樓基坑開挖長(zhǎng)102m，寬40.6m，采用分層開挖，先開挖至-5.629m處，進(jìn)行CFG樁施工;CFG樁基施工完成后進(jìn)行降水并進(jìn)行第二次開挖。在基坑四周軸線以外留置 2.5m寬的工作面，便于打樁機(jī)械就位施工。開挖采用兩臺(tái)履帶式 1.5m3反鏟挖土，配以 6臺(tái)自卸汽車運(yùn)土。根據(jù)土質(zhì)情況，按照 1∶1.25的放坡系數(shù)放坡，并輔以人工修坡，當(dāng)挖至離基底標(biāo)高 50mm時(shí)用人工挖除剩余土方。

1.3 設(shè)備與材料

主要設(shè)備為2臺(tái)SZKL600BB型步履螺旋鉆機(jī)、2臺(tái)JS-500型混凝土攪拌機(jī)、2臺(tái) HBT-40A型混凝土輸送泵。樁基混凝土等級(jí)為C20，5mm～25mm碎石，砂子為中砂，32.5普通硅酸鹽水泥，水膠比為0.51，其坍落度控制在160mm～200mm。

2 施工方法

2.1 施工工藝

測(cè)量放線→鉆機(jī)就位→鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高→泵送混凝土充滿鉆桿芯→邊提升鉆桿邊泵送混凝土→成樁→鉆機(jī)移位打下一根樁→清理樁間土→樁頭處理→驗(yàn)樁、驗(yàn)槽→褥墊層施工及驗(yàn)收→CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)驗(yàn)收。

2.2 施工過程

2.2.1 測(cè)量放線

在挖好的基坑里按照樁位平面圖實(shí)地測(cè)放樁位，不同部位樁間距分別為1 400mm×1 300mm，1 350mm×1 300mm，打入地下30 cm并灌入白灰，插上鋼筋，便于找樁，編寫測(cè)量放線記錄。

2.2.2 鉆孔

鉆機(jī)就位時(shí)要求平整、穩(wěn)固，鉆頭對(duì)中，與地面保持垂直，誤差控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)，鉆機(jī)鉆架垂直度偏差控制在 1%以內(nèi)，按梅花形的布孔用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)。為保證樁孔垂直度，開孔時(shí)輕壓慢轉(zhuǎn)，控制好鉆桿的傾斜度，采用正常鉆進(jìn)參數(shù)鉆進(jìn)。施工中經(jīng)常檢查鉆頭直徑，以防磨損而減小樁身直徑。鉆頭直徑控制在不小于400mm，達(dá)到設(shè)計(jì)深度16m后成孔完成。

2.2.3 混凝土灌注及拔管

CFG樁成孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止鉆進(jìn)，用混凝土泵車向鉆管內(nèi)灌注 C20混凝土，當(dāng)鉆桿芯管充滿混凝土后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵送，提升速度不能大于混凝土的泵送速度，成樁的拔管速度控制在1.2m/min～1.5m/min，成樁過程要連續(xù)進(jìn)行，避免停機(jī)待料的情況發(fā)生。每根樁在加料時(shí)，比設(shè)計(jì)長(zhǎng)度所需混凝土量多加0.5m～0.8m樁長(zhǎng)混凝土量，成樁后樁頂浮漿厚度控制在 200mm以內(nèi)。成樁后用水泥袋蓋好樁頭，加強(qiáng)保護(hù)。

2.2.4 移管及清樁

當(dāng)上一根樁施工完畢后，移機(jī)進(jìn)行下一根樁施工，按照梅花形的順序進(jìn)行施工。施工時(shí)及時(shí)清理打孔排出的土，并對(duì)需施工的樁位進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，確保施工樁位準(zhǔn)確。在CFG樁全部施工完成 28 d后，進(jìn)行樁間土清理開挖。采用 2臺(tái)小型挖機(jī)和 2臺(tái)小型自卸汽車進(jìn)行開挖和土方運(yùn)輸，人工配合開挖，采用分區(qū)、分段、分層開挖。嚴(yán)格控制超挖，不得擾動(dòng)建基面以下的原狀土，當(dāng)挖至高于設(shè)計(jì)高程50 cm時(shí)，采用人工開挖。

2.2.5 樁頭處理

用水準(zhǔn)儀將設(shè)計(jì)樁頭標(biāo)高標(biāo)在樁身上，在同一水平面同一角度對(duì)稱放置 2個(gè)或 4個(gè)鋼釬，用大錘同時(shí)擊打鋼釬截?cái)喽嘤嗟臉额^。鋼釬不能向斜下方或單方向擊打，避免樁體承受彎矩造成樁體斷裂或產(chǎn)生裂縫，樁頂標(biāo)高控制偏差0mm～20mm。

當(dāng)斷樁或標(biāo)高不夠時(shí)，將斷樁挖出，挖至斷裂部位后，清除樁頭松動(dòng)混凝土及泥土，用水沖洗干凈后鑿毛，按 400mm直徑用鋼板立模、支撐固定，用C20混凝土澆灌至設(shè)計(jì)標(biāo)高，樁的外圍采用與褥墊層相同的砂石進(jìn)行回填壓實(shí)。

2.2.6 砂石褥墊層施工

砂石褥墊層中碎石摻量不小于 50%，碎石粒徑小于 30mm，砂∶石=3∶7(體積比)。褥墊層虛鋪厚度為225mm，壓實(shí)系數(shù)控制在0.87～0.9，每邊寬出基礎(chǔ)周邊 400mm，墊層采用小平板振壓 2遍～3遍達(dá)到密實(shí)，壓實(shí)后褥墊層厚度為 200mm，砂石的最佳含水率控制在 8%～10%，當(dāng)達(dá)不到時(shí)適當(dāng)灑水或晾曬。

需下挖的電梯井和集水井處，其斜邊的褥墊層部分，采用 C15素混凝土，厚度為50mm。電梯井、集水井坑上部與正常褥墊層交界處，用混凝土砌塊磚砌筑，高度為200mm。

2.3 質(zhì)量控制

測(cè)量放線要準(zhǔn)確，樁位偏差控制在 0.4倍的樁徑，施工的垂直偏差控制在 1%;做好水泥、砂、石、外加劑等材料檢測(cè)試驗(yàn);澆筑過程中監(jiān)控混凝土質(zhì)量，確保混凝土的和易性和坍落度;施工時(shí)每工作日制作一組混凝土試塊，做好記錄和養(yǎng)護(hù);鉆頭提升保持勻速，提升速度不得大于混凝土澆筑速度。

3 問題探討

3.1 縮徑或斷樁

拔管速度太快或是泵送混凝土不連續(xù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縮徑或斷樁;提鉆速率過低，會(huì)出現(xiàn)高壓管路堵塞甚至管路崩開等故障，造成樁身混凝土質(zhì)量缺陷，甚至產(chǎn)生斷樁。因此，要控制拔管速度(1.2m/m in～1.5m/min)，每拔管1.5m～2.0m，留振20 s。當(dāng)出現(xiàn)縮徑或斷樁時(shí)，可采取擴(kuò)徑方法，如復(fù)打法、翻插法或局部翻插法，也可以進(jìn)行加樁處理。

3.2 樁身混凝土離析

混凝土坍落度較大，在泵壓作用下，骨料與砂漿分離，會(huì)造成泌水、離析;混凝土泵送不連續(xù)，在飽和砂土、飽和粉土層中停泵待料時(shí)易造成混合料離析。要控制好混凝土坍落度(160 mm～200mm)，保證混凝土澆筑連續(xù)。當(dāng)因混凝土離析造成樁身質(zhì)量缺陷時(shí)，采用復(fù)打、翻插等擴(kuò)徑方法處理。

3.3 樁體裂縫

樁體裂縫一般發(fā)生在離樁頂 1m左右的位置。主要原因是: 1)在進(jìn)行鑿樁頭處理時(shí)，用大錘橫向錘擊力量太大;2)樁間土機(jī)械開挖過程中碰撞樁體;3)樁體尚未達(dá)到一定強(qiáng)度，機(jī)械行走擠壓使樁體裂縫;4)樁頂混凝土密實(shí)度不夠也易產(chǎn)生裂縫。故鑿樁頭時(shí)用力不可過大，采用小型機(jī)械或人工開挖樁間土，在樁體尚未達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)盡量避免樁體附近的機(jī)械行走。當(dāng)樁體出現(xiàn)裂縫時(shí)，采用灌注水泥漿或鑿除接樁處理。

4 結(jié)語(yǔ)

CFG樁復(fù)合地基廣泛應(yīng)用于各種建筑地基，在工程開工前，要做工藝試樁，以確定合理的施工工藝，并按照設(shè)計(jì)混合料的配合比在工藝試樁時(shí)進(jìn)行試配，以確定最優(yōu)配合比。施工時(shí)嚴(yán)格按照工藝要求施工，加強(qiáng)施工過程控制，做好施工記錄，避免或減少問題的發(fā)生。

[1] JGJ 94-94，建筑樁基技術(shù)規(guī)程[S].

[2] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 閻明禮，張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2001.

[4] 習(xí)先萍.淺談CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑，2010，36(2):153-154.