CFG樁復(fù)合地基處理在淤泥質(zhì)土中的應(yīng)用研究

呂德君

摘 要：針對(duì)蘭永沿黃河一級(jí)公路淤泥質(zhì)土的特性，我們從三個(gè)要點(diǎn)：成樁質(zhì)量控制、施工工藝調(diào)整、鉆進(jìn)和提鉆的速度控制進(jìn)行了深入的研究，從地質(zhì)勘探、過(guò)程施工以及最終的試驗(yàn)檢測(cè)全程旁站，探尋CFG樁在淤泥質(zhì)土中的適應(yīng)性及工藝、質(zhì)量控制要點(diǎn)，為同類工程提供有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：CFG樁 復(fù)合地基 處理 淤泥質(zhì)土 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（b）-0102-02

CFG樁施工質(zhì)量控制主要從三個(gè)方面進(jìn)行控制：一是成樁質(zhì)量控制，即在施工過(guò)程中從砼拌和、運(yùn)輸、成孔、灌注等工序，找出施工中易產(chǎn)生II、III類樁的原因，分析原因并在施工中加以改進(jìn)和克服；二是在施工工序、工藝上進(jìn)行調(diào)整；三是控制鉆進(jìn)、提鉆的速度，確保下料數(shù)量與提鉆的協(xié)調(diào)性。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)淤泥質(zhì)土的特性，對(duì)上述三個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行了更深入的研究，從地質(zhì)勘探、過(guò)程施工以及最終的試驗(yàn)檢測(cè)，探尋CFG樁在淤泥質(zhì)土中的適應(yīng)性及工藝、質(zhì)量控制要點(diǎn)，為同類工程有一定的借鑒作用。

1 工程概況

蘭永沿黃河一級(jí)公路K25+980～K26

+230恐龍灣隧道出口段路線布設(shè)于河谷低階地，以填方路基通過(guò)蘆葦濕地，路基填土高度3.5～6.5 m，地層巖性為沖洪積淤泥，灰黑色，飽和、軟塑，厚度為8～16 m，下層為強(qiáng)-中風(fēng)化泥巖。淤泥層為軟土地基，采用C15水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）復(fù)合地基處理。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地層結(jié)構(gòu)

地層巖性從上到下大致分為淤泥、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖，局部夾粉砂，各層巖土特征描述如下。

（1）淤泥：深度8～17 m，以粉土為主，較均勻，有層理，飽和，軟-流塑狀，表層1.70 m多植物根系。承載力基本容許值50～80 kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值10～30 kPa；

（2）淤泥粉土中部夾1～4 m粉砂，分選

好，土約占15%，承載力基本容許值90 kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值10 KPa。

（3）強(qiáng)風(fēng)化泥巖：厚度1～3m，夾砂礫巖，泥質(zhì)膠結(jié)，成巖較好，層理很發(fā)育，巖石均勻、較堅(jiān)硬，巖芯多呈短柱狀，輕擊易碎成碎石或砂土狀，承載力基本容許值350 kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值120 kPa。

2.2 水文地質(zhì)條件

本段路基填于蘆葦濕地，鉆孔揭示場(chǎng)地穩(wěn)定水位深度0.2～1.0 m，地下水為孔隙潛水，中部細(xì)砂層地震時(shí)會(huì)液化。

3 CFG樁復(fù)合地基處理施工工藝選擇

施工前進(jìn)行成樁工藝性試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，選取振動(dòng)沉管法施工。

3.1 試樁方案

試樁樁徑400 mm、樁長(zhǎng)18 m、成孔工藝振動(dòng)沉管，共計(jì)試樁18根，分兩次進(jìn)行，從施工工藝、砼配比、后期檢測(cè)等方面進(jìn)行對(duì)比分析，從而確定最合適的工藝參數(shù)（圖1）。

試樁順序?yàn)椋?/p>

第一次：

1#→2#→3#→7#→8#→9#→13#→14#

→15#

第二次：4#→5#→6#→10#→11#→12# →16#→17#→18#

3.2 試樁準(zhǔn)備

（1）材料要求及配比（表1）。

在試樁過(guò)程中適當(dāng)調(diào)整砼塌落度。

（2）CFG樁鉆機(jī)初選。

振動(dòng)沉管鉆機(jī)型號(hào)為：DZ90VM2-5000EⅡ型、樁架起吊能力30～40 t、電動(dòng)機(jī)功率90 kW，鉆管有效長(zhǎng)度18.5 m。

（3）平整場(chǎng)地，清除障礙物。采用砂礫填筑1.5 m厚施工平臺(tái)，方便后續(xù)施工時(shí)鉆機(jī)的水平，控制成樁的豎直度。

（4）測(cè)量放線，用白灰線標(biāo)示出樁位網(wǎng)格線，用鋼筋頭打進(jìn)土中作為樁位點(diǎn)。

3.3 試樁施工

3.3.1 第一次試樁

（1）鉆機(jī)定位。

開(kāi)鉆前，對(duì)主機(jī)上附帶的垂直度刻度盤(pán)進(jìn)行校驗(yàn)，采用全站儀在調(diào)試完畢的CFG鉆機(jī)主架上標(biāo)設(shè)導(dǎo)桿中心線，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。施鉆過(guò)程中及時(shí)量測(cè)并做好終孔偏差記錄。并對(duì)9根試樁進(jìn)行垂直度控制的編錄見(jiàn)表2。

（2）砼塌落度控制。

混合料攪拌按配合比進(jìn)行配料，拌合時(shí)間不得小于90 s。實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)混合料坍落度控制在80～100 mm。

（3）成孔順序。

從左側(cè)至右側(cè)順序施工，及上圖中1#→3#方向。

（4）鉆進(jìn)成孔控制。

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)。先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。在成孔過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿上下浮動(dòng)時(shí)，放慢進(jìn)尺，防止樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損壞。進(jìn)尺根據(jù)地層而定，一般淤泥質(zhì)鉆進(jìn)速度控制為2～6 m/min。同時(shí)根據(jù)鉆塔上標(biāo)記控制鉆進(jìn)深度和電流變化情況控制進(jìn)入持力層深度，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后停鉆。在淤泥層分別按照2 m/min、4 m/min、6 m/min三種速率進(jìn)行鉆進(jìn)施工。

（5）灌注及提管。

打至設(shè)計(jì)孔深時(shí)，采用提升料斗向沉管內(nèi)傾到砼（Φ40樁，長(zhǎng)18 m，砼設(shè)計(jì)方量為2.3 m3），正常情況下先倒入2.0 m3（或直接采用罐車將料倒入沉管料斗內(nèi)，使砼和管口持平），開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘留振8～10 s，然后勻速提升沉管，提管速度分布分別控制在2 m/min、3 m/min、4 m/min。泵送和提管過(guò)程相互配合，每根樁必須一次灌注完畢，不能停工待料?？斓皆O(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)，適當(dāng)減慢提管和泵送速度，比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出50 cm后，同時(shí)停止提管和泵送，然后移至下一樁位。

（6）移機(jī)。

當(dāng)上一根樁施工完畢后，鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁的施工。endprint

3.3.2 第二次試樁

第二次試樁和第一次相比，主要區(qū)別在兩方面：

施工順序，施工順序由原先的一端至另一端順序施工，改為由兩邊向中間施工。

砼塌落度，塌落度由原先的80～100 mm，調(diào)整到60～80 mm。

試樁編號(hào)為4#、5#、6#、10#、11#、12#、16#、17#、18#。

3.4 試樁分析

（1）施工過(guò)程分析。

a.擴(kuò)孔系數(shù)大

在提鉆過(guò)程中，當(dāng)鉆頭提至淤泥層時(shí)，會(huì)存在很明顯的擴(kuò)孔，擴(kuò)孔系數(shù)最大的達(dá)到了1.6。分析主要原因?yàn)槭┕^(qū)域和黃河臨近，地下水位很高，長(zhǎng)時(shí)間的滲透使得原先的淤泥層由原來(lái)的軟塑變成流塑狀，流塑狀淤泥無(wú)法承受砼的側(cè)壓力，導(dǎo)致孔徑擴(kuò)大。

b.兩種不同施工順序（由一側(cè)至一側(cè)、由兩側(cè)至中間），對(duì)擴(kuò)孔系數(shù)影響較大。

c.提鉆速度和砼塌落度之間的平衡。防止砼塌落度過(guò)大，提鉆速度過(guò)慢會(huì)造成砼振搗石料下沉卡管。

（2）檢測(cè)報(bào)告分析。

a.復(fù)合地基承載力

抽4、8、9、11、15樁位，結(jié)果如表3。

b.單樁承載力

抽1、6、7、10、13、17樁位，結(jié)果如表4。

c.取芯法檢測(cè)

由于取芯機(jī)和施工鉆機(jī)豎直度的雙重誤差，加上樁徑過(guò)小，導(dǎo)致了部分樁體無(wú)法鉆到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。但取芯樣抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求（表5）。

d.低應(yīng)變法檢測(cè)

低應(yīng)變檢測(cè)共抽查了6根樁基，樁身結(jié)構(gòu)完整，均為1類，只是有一根樁基在樁頭6 m范圍內(nèi)擴(kuò)徑。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)試樁進(jìn)行各項(xiàng)性能檢測(cè)，總結(jié)施工過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，對(duì)CFG樁在淤泥層地層采用振動(dòng)沉管法施工各項(xiàng)施工工藝參數(shù)總結(jié)如下。

a.塌落度控制在60～80 mm是比較合理的，既可減小擴(kuò)孔率，又可提高樁身成孔質(zhì)量。

b.鉆進(jìn)速率。在淤泥地層，鉆進(jìn)速度不能隨機(jī)器自由進(jìn)尺，一般宜控制在6 m/min左右。進(jìn)尺過(guò)快容易造成斜孔，甚至對(duì)周圍樁體產(chǎn)生不利影響。

c.提管速率。在淤泥質(zhì)地層，拔管速度應(yīng)適當(dāng)快些，控制在4 m/min左右。

d.施工順序。振動(dòng)沉管法正常施工順序一般為“一側(cè)至一側(cè)順序施工”，但遇到個(gè)別區(qū)域淤泥地層有軟塑轉(zhuǎn)變成流塑時(shí)，建議采用“由兩側(cè)向中間施工”。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTG F10-2006）[S].

[2] 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1-2004）[S].

[3] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）[S].

[4] 建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ 106-2003）[S].endprint

3.3.2 第二次試樁

第二次試樁和第一次相比，主要區(qū)別在兩方面：

施工順序，施工順序由原先的一端至另一端順序施工，改為由兩邊向中間施工。

砼塌落度，塌落度由原先的80～100 mm，調(diào)整到60～80 mm。

試樁編號(hào)為4#、5#、6#、10#、11#、12#、16#、17#、18#。

3.4 試樁分析

（1）施工過(guò)程分析。

a.擴(kuò)孔系數(shù)大

在提鉆過(guò)程中，當(dāng)鉆頭提至淤泥層時(shí)，會(huì)存在很明顯的擴(kuò)孔，擴(kuò)孔系數(shù)最大的達(dá)到了1.6。分析主要原因?yàn)槭┕^(qū)域和黃河臨近，地下水位很高，長(zhǎng)時(shí)間的滲透使得原先的淤泥層由原來(lái)的軟塑變成流塑狀，流塑狀淤泥無(wú)法承受砼的側(cè)壓力，導(dǎo)致孔徑擴(kuò)大。

b.兩種不同施工順序（由一側(cè)至一側(cè)、由兩側(cè)至中間），對(duì)擴(kuò)孔系數(shù)影響較大。

c.提鉆速度和砼塌落度之間的平衡。防止砼塌落度過(guò)大，提鉆速度過(guò)慢會(huì)造成砼振搗石料下沉卡管。

（2）檢測(cè)報(bào)告分析。

a.復(fù)合地基承載力

抽4、8、9、11、15樁位，結(jié)果如表3。

b.單樁承載力

抽1、6、7、10、13、17樁位，結(jié)果如表4。

c.取芯法檢測(cè)

由于取芯機(jī)和施工鉆機(jī)豎直度的雙重誤差，加上樁徑過(guò)小，導(dǎo)致了部分樁體無(wú)法鉆到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。但取芯樣抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求（表5）。

d.低應(yīng)變法檢測(cè)

低應(yīng)變檢測(cè)共抽查了6根樁基，樁身結(jié)構(gòu)完整，均為1類，只是有一根樁基在樁頭6 m范圍內(nèi)擴(kuò)徑。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)試樁進(jìn)行各項(xiàng)性能檢測(cè)，總結(jié)施工過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，對(duì)CFG樁在淤泥層地層采用振動(dòng)沉管法施工各項(xiàng)施工工藝參數(shù)總結(jié)如下。

a.塌落度控制在60～80 mm是比較合理的，既可減小擴(kuò)孔率，又可提高樁身成孔質(zhì)量。

b.鉆進(jìn)速率。在淤泥地層，鉆進(jìn)速度不能隨機(jī)器自由進(jìn)尺，一般宜控制在6 m/min左右。進(jìn)尺過(guò)快容易造成斜孔，甚至對(duì)周圍樁體產(chǎn)生不利影響。

c.提管速率。在淤泥質(zhì)地層，拔管速度應(yīng)適當(dāng)快些，控制在4 m/min左右。

d.施工順序。振動(dòng)沉管法正常施工順序一般為“一側(cè)至一側(cè)順序施工”，但遇到個(gè)別區(qū)域淤泥地層有軟塑轉(zhuǎn)變成流塑時(shí)，建議采用“由兩側(cè)向中間施工”。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTG F10-2006）[S].

[2] 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1-2004）[S].

[3] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）[S].

[4] 建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ 106-2003）[S].endprint

3.3.2 第二次試樁

第二次試樁和第一次相比，主要區(qū)別在兩方面：

施工順序，施工順序由原先的一端至另一端順序施工，改為由兩邊向中間施工。

砼塌落度，塌落度由原先的80～100 mm，調(diào)整到60～80 mm。

試樁編號(hào)為4#、5#、6#、10#、11#、12#、16#、17#、18#。

3.4 試樁分析

（1）施工過(guò)程分析。

a.擴(kuò)孔系數(shù)大

在提鉆過(guò)程中，當(dāng)鉆頭提至淤泥層時(shí)，會(huì)存在很明顯的擴(kuò)孔，擴(kuò)孔系數(shù)最大的達(dá)到了1.6。分析主要原因?yàn)槭┕^(qū)域和黃河臨近，地下水位很高，長(zhǎng)時(shí)間的滲透使得原先的淤泥層由原來(lái)的軟塑變成流塑狀，流塑狀淤泥無(wú)法承受砼的側(cè)壓力，導(dǎo)致孔徑擴(kuò)大。

b.兩種不同施工順序（由一側(cè)至一側(cè)、由兩側(cè)至中間），對(duì)擴(kuò)孔系數(shù)影響較大。

c.提鉆速度和砼塌落度之間的平衡。防止砼塌落度過(guò)大，提鉆速度過(guò)慢會(huì)造成砼振搗石料下沉卡管。

（2）檢測(cè)報(bào)告分析。

a.復(fù)合地基承載力

抽4、8、9、11、15樁位，結(jié)果如表3。

b.單樁承載力

抽1、6、7、10、13、17樁位，結(jié)果如表4。

c.取芯法檢測(cè)

由于取芯機(jī)和施工鉆機(jī)豎直度的雙重誤差，加上樁徑過(guò)小，導(dǎo)致了部分樁體無(wú)法鉆到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。但取芯樣抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求（表5）。

d.低應(yīng)變法檢測(cè)

低應(yīng)變檢測(cè)共抽查了6根樁基，樁身結(jié)構(gòu)完整，均為1類，只是有一根樁基在樁頭6 m范圍內(nèi)擴(kuò)徑。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)試樁進(jìn)行各項(xiàng)性能檢測(cè)，總結(jié)施工過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，對(duì)CFG樁在淤泥層地層采用振動(dòng)沉管法施工各項(xiàng)施工工藝參數(shù)總結(jié)如下。

a.塌落度控制在60～80 mm是比較合理的，既可減小擴(kuò)孔率，又可提高樁身成孔質(zhì)量。

b.鉆進(jìn)速率。在淤泥地層，鉆進(jìn)速度不能隨機(jī)器自由進(jìn)尺，一般宜控制在6 m/min左右。進(jìn)尺過(guò)快容易造成斜孔，甚至對(duì)周圍樁體產(chǎn)生不利影響。

c.提管速率。在淤泥質(zhì)地層，拔管速度應(yīng)適當(dāng)快些，控制在4 m/min左右。

d.施工順序。振動(dòng)沉管法正常施工順序一般為“一側(cè)至一側(cè)順序施工”，但遇到個(gè)別區(qū)域淤泥地層有軟塑轉(zhuǎn)變成流塑時(shí)，建議采用“由兩側(cè)向中間施工”。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTG F10-2006）[S].

[2] 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1-2004）[S].

[3] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）[S].

[4] 建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ 106-2003）[S].endprint