淺析CFG樁復(fù)合地基施工中常見問題及質(zhì)量控制措施

【摘要】CFG樁復(fù)合地基是在碎石樁加固地基法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種地基處理技術(shù)，近幾年得到了廣泛應(yīng)用。本文對(duì)CFG樁施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問題進(jìn)行了討論。

CFG樁復(fù)合地基即水泥粉煤灰碎石樁（Cement Fly ashGrav el Pile，簡稱CFG樁或CFGP），是由碎石、石屑（或砂）、粉煤灰摻適量水泥加水拌和后形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，樁、樁間土和褥墊層一起形成的復(fù)合地基。

一、堵管

堵管是長螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁成樁工藝常遇到的主要問題之一。它直接影響CFG樁的施工效率，增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還會(huì)造成材料浪費(fèi)。產(chǎn)生堵管有如下幾種原因：（1）混合料配合比不合理。當(dāng)混合料中的細(xì)骨料和粉煤灰用量較少時(shí)，混合料和易性不好，常發(fā)生堵管。因此混合料配合比要注意這兩種材料的摻入量，特別是注意粉煤灰摻量宜控制在60～80kg／m3。（2）混合料攪拌質(zhì)量有缺陷。在CFG樁施工過程中，混合料由混凝土泵通過剛性管、高強(qiáng)柔性管、彎頭達(dá)到鉆桿芯管內(nèi)?；旌狭显诠芫€內(nèi)是以圓柱體形狀，借助水和水泥砂漿潤滑層與管壁分離后通過管線的。因此所設(shè)計(jì)和攪拌的混合料必須確保混合料圓柱體能順利通過剛性管、高強(qiáng)柔性管、彎管和變徑管而到達(dá)鉆桿芯管內(nèi)。坍落度太大的混合料，易產(chǎn)生泌水、離析，在管線內(nèi)水浮到上面，在泵壓的作用下，水先流動(dòng)，骨料與砂漿分離，摩擦力劇增，從而導(dǎo)致堵管。坍落度太小，混合料在輸送管內(nèi)流動(dòng)性差，也容易造成堵管。施工時(shí)坍落度宜控制在16～20cm，若混合料可泵性差，可適量摻入泵送劑。攪拌好的混合料通過溜槽注入到混凝土泵儲(chǔ)料斗時(shí)，需經(jīng)一定尺寸的過濾柵：有時(shí)過濾柵不起作用，可能將混入到粗骨料中的大塊石或片石漏入混凝土泵儲(chǔ)料斗，泵送混合料時(shí)，大塊石或片石可能在管線內(nèi)或動(dòng)力頭內(nèi)腔管處堵塞，造成堵管。（3）設(shè)備缺陷。彎頭是連接鉆桿與高強(qiáng)柔性管的重要部件，當(dāng)泵送混合料時(shí)，彎頭曲率半徑以及彎頭與鉆桿的連接形式，對(duì)混合料的正常輸送起著至關(guān)重要的作用。若彎頭的曲率半徑不合理，會(huì)發(fā)生堵管；彎頭與鉆桿垂直連接，也將發(fā)生堵管。正確的連接方式如下圖所示。

混合料輸送管無論是剛性管還是高強(qiáng)柔性管，若施工結(jié)束后清洗不徹底，管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生混合料結(jié)硬塊體，會(huì)妨礙潤滑砂漿流動(dòng)，以至造成堵管。此外，管接頭不牢固，墊圈破損，也會(huì)導(dǎo)致水泥砂漿流失，造成堵管。在高水頭下，鉆頭閥門進(jìn)水，泵入混合料后，使混合料離析，在鉆頭閥門處形成碎石散體，堵塞閥門，也無法保證混合料從閥門處下落。（4）施工操作不當(dāng)。鉆桿進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后，開始泵送混合料，管內(nèi)空氣從排氣閥排出，待鉆桿芯管及輸送管充滿混合料、介質(zhì)是連續(xù)體后，應(yīng)及時(shí)提鉆，保證混合料在一定壓力下灌注成樁。若注滿混合料后不及時(shí)提鉆，混凝土泵一直泵送，在泵送壓力下會(huì)使鉆頭處的水泥漿液擠出，同樣可使鉆頭閥門處產(chǎn)生無水泥漿的干硬少漿的混合料塞體，使管線堵塞，混合料不能下落。

二、竄孔

在飽和粉土、粉細(xì)砂層中施工常遇到這種情況，打完1號(hào)樁后，接著打相鄰的2號(hào)樁時(shí)，隨著鉆桿的鉆進(jìn)，發(fā)現(xiàn)已打完尚未結(jié)硬的1號(hào)樁樁頂突然下落，有時(shí)甚至達(dá)2m以上，當(dāng)2號(hào)樁泵入混合料時(shí)，能使l號(hào)樁下降的樁頂開始回升，泵入2號(hào)樁的混合料足夠多時(shí)，l號(hào)樁樁頂恢復(fù)到原標(biāo)高。工程中稱這種現(xiàn)象叫竄孔。實(shí)踐表明，竄孔發(fā)生的條件為：被加固土層中有松散飽和粉土、粉細(xì)砂；鉆桿鉆進(jìn)過程中葉片剪切作用對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)；土體受剪切擾動(dòng)能量的積累，足以使土體發(fā)生液化。大量工程實(shí)例證實(shí)，當(dāng)被加固土層中雖然有松散粉土、粉細(xì)砂，但沒有地下水，施工未發(fā)現(xiàn)有竄孔現(xiàn)象；被加固土層有松散粉土、粉細(xì)砂且有地下水，但樁距很大，每根樁成樁時(shí)間很短，也很少發(fā)生竄孔；只是在樁距較小，樁的長度大，成樁時(shí)間長，成樁時(shí)一次移機(jī)施打周圍樁數(shù)量過多時(shí)才發(fā)生竄孔。鑒于此，工程中常用如下的方法防止竄孔：對(duì)有竄孔可能的被加固地基盡量采取大樁距的設(shè)計(jì)方案，增大樁距目的在于減少新打樁對(duì)已打樁的剪切擾動(dòng)，避免不良影響。改進(jìn)鉆頭，提高鉆進(jìn)速度；減少在竄孔區(qū)域打樁推進(jìn)排數(shù)，如將一次打4排改為2排或l排。盡快離開已打樁，減少對(duì)已打樁擾動(dòng)能量的積累；必要時(shí)采用隔樁、隔排跳打方案，但跳打要求及時(shí)清除成樁時(shí)排出的棄土，否則會(huì)影響施工進(jìn)度。發(fā)生竄孔后一般采取如下方法處理：當(dāng)提鉆灌注混合料到發(fā)生竄孔土層時(shí)，停止提鉆，連續(xù)泵送混合料直到竄孔樁混合料液面上升至原位為止。對(duì)采用上述方法處理的竄孔樁，需通過低應(yīng)變檢測或靜載試驗(yàn)進(jìn)一步確定其樁身完整性和承載力是否受到影響，就作者在兩個(gè)工程50余根樁的試驗(yàn)研究，低應(yīng)變檢測結(jié)果表明樁身完好，單樁靜載試驗(yàn)檢測承載力與其它樁相同，滿足設(shè)計(jì)要求。

三、鉆頭閥門打不開

施工過程中，發(fā)現(xiàn)有時(shí)鉆孔到預(yù)定標(biāo)高后，泵送混合料提鉆時(shí)鉆頭閥門打不開，無法灌注成樁。閥門打不開一般有兩個(gè)原因：鉆頭構(gòu)造缺陷，如當(dāng)鉆頭閥門蓋板采用內(nèi)嵌式時(shí)，有可能有砂粒、小卵石等卡住，導(dǎo)致閥門無法開啟；當(dāng)樁端落在透水性好、水頭高的砂土或卵石層中時(shí)，閥門外側(cè)除了土側(cè)向壓力外，主要是水的側(cè)壓力（水側(cè)壓力系數(shù)為1）很大。閥門內(nèi)側(cè)的混合料側(cè)壓力小于閥門外的側(cè)壓力，致使閥門打不開。當(dāng)鉆桿提升到某一高度后，側(cè)壓力逐漸減小，管內(nèi)混合料側(cè)壓力不變，當(dāng)管內(nèi)側(cè)壓力大于管外側(cè)壓力時(shí)，閥門打開，混合料突然下落。這種情況在施工中經(jīng)常發(fā)生。閥門打不開多為這種情況。對(duì)這一問題，可采用改進(jìn)閥門的結(jié)構(gòu)型式或調(diào)整樁長令樁端穿過砂土，進(jìn)入粘性土層的措施，來避免這一情況發(fā)生。

四、樁體上部存氣

截樁頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別樁樁頂部存有空間不大的空心。主要是施工過程中，排氣閥不能正常工作所致。眾所周知，空氣無孔不入，鉆桿成孔鉆進(jìn)時(shí)，管內(nèi)充滿空氣，鉆孔到預(yù)定標(biāo)高開始泵混合料，此時(shí)要求排氣閥工作正常能將管內(nèi)空氣排出。若排氣閥被混合料漿液堵塞，不能正常工作，鉆桿管內(nèi)空氣無法排出，就會(huì)導(dǎo)致樁體存氣并形成空洞。為杜絕樁體存氣，必須保證排氣閥正常工作。施工時(shí)要經(jīng)常檢查排氣閥是否發(fā)生堵塞，若發(fā)生堵塞必須及時(shí)采取措施加以清洗。

五、先提鉆后泵料

有些施工單位施工時(shí)，當(dāng)樁端達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，為了便于打開閥門，泵送混合料前將鉆桿提拔30cm，這樣操作存在下列問題：有可能使鉆頭上的土掉進(jìn)樁孔；當(dāng)樁端為飽和的砂卵石層時(shí)，提拔30cm易使水迅速填充該空間，泵送混合料后，混合料不足以使水立即全部排走，這樣樁端處的混合料可能存在漿液與骨料分開現(xiàn)象。這兩種情況均會(huì)影響CFG樁的樁端承載力的發(fā)揮。某工程設(shè)計(jì)樁長為11.5～14.5m不等，樁端進(jìn)入中砂或卵石層，且進(jìn)入深度不小于40cm。施工操作采用提拔30cm再泵送混合料，從施工完畢后的單樁和單樁符合地基檢測試驗(yàn)Q-s和p-s曲線（見下圖）可以看出，曲線存在明顯的臺(tái)階，這主要是由于樁端處存有虛土或樁端混合料離析造成的端阻力減小，隨著荷載的不斷增加，樁端虛土或散體材料進(jìn)一步被壓實(shí)，端阻進(jìn)一步發(fā)揮，承載力又進(jìn)一步提高。

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[2]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 【關(guān)鍵詞】CFG樁復(fù)合地基；施工技術(shù)；問題