CFG樁在南水北調(diào)中線工程中的應(yīng)用

□付 軍 □鞠向楠

(南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南直管項(xiàng)目建設(shè)管理局)

1.工程概況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠沙河南～黃河南鄭州一段1標(biāo)設(shè)計(jì)樁號(hào) SH（3）201+000～SH（3）206+000標(biāo)段長(zhǎng) 5 km，標(biāo)段內(nèi)共有各種建筑物12座，其中兩座較大的賈魯河倒虹吸、賈峪河倒虹吸，按南水北調(diào)中線一期設(shè)計(jì)要求和施工期限要求，施工方需要對(duì)其軟基要求采用CFG樁處理，并且包含CFG在冬季施工。

2.C FG樁施工主要工藝流程詳情

CFG樁簡(jiǎn)稱水泥粉煤灰碎石樁 (Cement FⅠying-ashGravelpile)，由水泥、粉煤灰、石屑或砂、碎石、加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。本標(biāo)段的CFG施工工藝流程為：場(chǎng)地平整—測(cè)量定位—鉆機(jī)就位—鉆到設(shè)計(jì)孔深—停鉆—泵送混合料—邊灌料邊提鉆至設(shè)計(jì)要求—移至下根位置。包括以下具體的施工步驟和技術(shù)要求。

2.1 鉆機(jī)就位

在場(chǎng)地平整好并測(cè)量定位后，將長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)就位，使鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，樁位偏差應(yīng)控制在20cm以內(nèi)，鉆桿的垂直度控制采用在鉆架上兩個(gè)相互垂直的方向上掛垂球的方法測(cè)量。每根樁施工前均要由旁站人員進(jìn)行樁位對(duì)中及垂直度的檢查，確保CFG樁垂直度偏差≤1%。檢查合格后才可開(kāi)鉆，并記錄好樁位偏差值和垂直度。

2.2 混合料攪拌要求

混合料的攪拌要求應(yīng)按配合比進(jìn)行配料，計(jì)量要準(zhǔn)確，上料順序?yàn)椋妊b碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加劑，量后加砂。使水泥、粉煤灰和外加劑夾在砂、石之間，不易飛揚(yáng)和粘附在筒壁上，也易于攪拌均勻。每盤(pán)料攪拌時(shí)間不應(yīng)＜60s,混合料的塌落度控制在16～20cm,在泵送前混凝土泵料斗、攪拌機(jī)攪拌筒應(yīng)備好熟料。運(yùn)輸采用混凝土罐車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，在運(yùn)輸過(guò)程中泵送車必須慢速旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁停轉(zhuǎn)，在每次卸料前必須采用運(yùn)輸車強(qiáng)制攪拌30s，防止混凝土發(fā)生離析，在施工過(guò)程中安排專人及時(shí)對(duì)原材料進(jìn)行檢測(cè)其含水量并及時(shí)調(diào)整施工配合比，并對(duì)混凝土進(jìn)行和易性檢測(cè)，滿足要求后方可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。

2.3 鉆進(jìn)成孔關(guān)鍵技術(shù)

鉆孔開(kāi)始時(shí)關(guān)閉鉆頭閥門(mén)，向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)鉆進(jìn)。一般應(yīng)先慢后快，這樣既減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時(shí)糾正。在成孔的過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應(yīng)放慢進(jìn)尺，否則較易導(dǎo)致樁孔偏斜、位移，甚至使鉆桿及鉆具損壞。鉆孔的深度應(yīng)比設(shè)計(jì)深度超出0.5m即進(jìn)入砂卵石層0.5m為準(zhǔn)。當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)預(yù)定高程時(shí)，于動(dòng)頭底面停留位置相應(yīng)的鉆機(jī)塔身處作醒目標(biāo)志，作為施工時(shí)控制樁長(zhǎng)的依據(jù)，并還需考慮施工工作面的標(biāo)準(zhǔn)高差，做相應(yīng)增減。

2.4 拔管壓灌成樁

長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)至設(shè)計(jì)深度后應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿時(shí)間，混合料泵送量應(yīng)與提拔管速度相配合，遇到飽和砂土和粉土?xí)r，不準(zhǔn)停泵待料。停止鉆進(jìn)，向鉆桿芯管泵送混合料灌注，當(dāng)鉆桿芯管中孔充滿混合料后，開(kāi)始提升鉆桿，壓灌混合料。一邊泵送，一邊拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料?；旌狭瞎嘧⑦^(guò)程中應(yīng)保持混合料面始終高于鉆頭面約15～25cm，拔管速度應(yīng)控制在1.2～1.5m/min。用秒表控制拔管速度，并做好記錄。每根樁的投料量不小于設(shè)計(jì)灌注量。施工樁頂高程一般應(yīng)高出設(shè)計(jì)高程50cm，灌注成樁后樁頂蓋土封頂進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.5 移樁注意事項(xiàng)

棄土清運(yùn)：采用人工清運(yùn)，將棄土裝推車運(yùn)至集渣點(diǎn)后由1m3挖掘機(jī)裝15t自卸汽車運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)。

其下保護(hù)層50cm采用人工開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)不得擾動(dòng)基底土層，防止形成橡皮土，并嚴(yán)格控制標(biāo)高，不得超挖和回填。

樁頭處理：保護(hù)層清除后將樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上樁頭截?cái)?，具體要求如下：找出樁頂標(biāo)高位置，在同一水平面按同一角度對(duì)稱放置2個(gè)或4個(gè)鋼釬，用大錘同時(shí)打擊，將樁頭截?cái)?。?yán)禁用鋼釬向斜下方向擊打，以免樁頭承受一定的彎矩，造成樁身斷裂。樁頭截?cái)嗪?，用鋼釬、手錘將樁頂從四周向中間修平至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。（樁頂標(biāo)高允許偏差0～+20mm）

2.6 褥墊層的鋪設(shè)

樁間土保護(hù)土層和CFG樁完畢并滿足設(shè)計(jì)要求后，可進(jìn)行褥墊層的鋪設(shè)施工。褥墊層的材料多為粗砂、中砂或碎石，最大粒徑≤20mm，因卵石合力弱不宜選用卵石。施工擾動(dòng)容易使褥墊層厚度不均勻。褥墊層的設(shè)計(jì)厚度一般為20cm。施工時(shí)先虛鋪，并用平板振搗器振實(shí)，對(duì)干的砂、石材料虛鋪后可適當(dāng)灑水再進(jìn)行振實(shí)。

3.C FG樁的冬季施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工前場(chǎng)地要求

場(chǎng)地要求平整、預(yù)留的保護(hù)層需大于凍結(jié)深度，最小保護(hù)層≥50cm，通往場(chǎng)地的道路和坡道需采取防滑措施。

3.2 對(duì)材料的要求

水泥：應(yīng)優(yōu)先采用水化熱較高的普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥。骨料：要求清潔、質(zhì)地堅(jiān)硬，各項(xiàng)物理指標(biāo)均符合規(guī)范要求，不得含有冰雪和凍塊。外加劑：所拌制水泥和粉煤灰碎石樁的混合料加入適量的外加劑，可防止混合料早期受凍。亦可在使混合料在負(fù)溫條件下硬化，常用的冬季施工外加劑有氯巖類粉劑防凍劑。施工時(shí)按要求摻量直接撒在水泥上面和水泥同時(shí)投入進(jìn)行攪拌均勻。保溫材料：保溫材料應(yīng)根據(jù)工藝特點(diǎn)、施工條件、氣溫情況進(jìn)行選擇，并優(yōu)先利用地方材料：如草簾、草袋、鋸末、膨脹珍珠巖等。

3.3 拌合要求

對(duì)原材料進(jìn)行加熱，應(yīng)優(yōu)先加熱水即將拌和用水加熱到40℃，而砂、石不加熱，泵送能正常進(jìn)行，混合料的入孔溫度可達(dá)到5℃，并適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。

3.4 運(yùn)送的要求

混合料采用泵送。泵管線應(yīng)保溫，剛性管多采用保溫材料覆蓋進(jìn)行保溫，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)采用多層草袋包扎或覆蓋管線。彎頭可采用巖棉管或塑料布外裹包扎進(jìn)行保溫。

4.C FG樁施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)

在拔管泵送混合料的過(guò)程中，鉆桿必須停止轉(zhuǎn)動(dòng)，嚴(yán)禁邊拔管邊轉(zhuǎn)動(dòng)。施工過(guò)程中隨時(shí)觀察混合料的塌落度，記錄針對(duì)不同塌落度的灌注情況。在試樁過(guò)程中，抽樣做混合料試塊，每根據(jù)做一組（3塊）試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后測(cè)其抗壓強(qiáng)度。清土和截樁，不得造成樁頂以下的樁身斷裂和擾動(dòng)樁間土。在混凝土灌注前檢查運(yùn)輸車輛的油量，不能滿足要求的不能進(jìn)行灌注作業(yè)，避免出現(xiàn)灌注過(guò)程中停工待料的現(xiàn)象，保證一臺(tái)鉆機(jī)兩輛罐車。在地下水比較豐富的地段，提鉆前需開(kāi)動(dòng)混凝土輸送泵，將管內(nèi)的混凝土填充滿。提鉆的過(guò)程中嚴(yán)禁旋轉(zhuǎn)鉆頭，避免泥土掉入樁中形成斷樁，提至樁頂后亦需停置10～30 s，泵送混凝土保證樁頭質(zhì)量。首次提鉆的高度在0.5 m左右，必須在此位置停置10～30s，待管道內(nèi)混凝土填滿后再勻速提鉆灌注。在提鉆灌注過(guò)程中，提鉆放料和混凝土泵的配合要協(xié)調(diào)，統(tǒng)一指揮，三者之間要有必要的聯(lián)系工具，以保證配合一致。

5.結(jié)語(yǔ)

南水北調(diào)中線許多建筑物工程中使用CFG樁，其施工工序多，工藝復(fù)雜，因此在施工過(guò)程中必須深入研究其工法，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理和質(zhì)量控制。目前CFG樁處理的該段地基效果較好，未出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)的沉降指標(biāo)，可為類似工程借鑒。