CFG樁施工工藝及其質(zhì)量控制探討

陶吉東

【摘 要】文章簡要分析了CFG樁的基本機理，并結(jié)合工程實例，對CFG樁的施工工藝及其質(zhì)量控制進(jìn)行了探討，以供參考。

【關(guān)鍵詞】CFG樁；地基；施工

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間士表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，大大降低了工程造價，而得到迅速的推廣和應(yīng)用，目前已成為應(yīng)用較為普遍的地基處理技術(shù)。

1.CFG樁基本機理

CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基，如圖1所示。CFG樁復(fù)合地基的加固機理是當(dāng)基礎(chǔ)承受垂直荷載時，樁和樁間土都要發(fā)生沉降變形。樁的變形模量遠(yuǎn)比土的變形模量大所以樁比土的變形小，由于基礎(chǔ)下面設(shè)置了一定厚度的褥墊層，樁可以向上刺入，伴隨這一變化過程，墊層中墊層材料不斷調(diào)整補充到樁間土上，以保證在任一荷載下樁和樁間土始終參與工作。同時土由于樁的擠密作用而提高了承載力，而樁又由于其周圍土側(cè)應(yīng)力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一個復(fù)合地基的受力整體，共同承擔(dān)上部基礎(chǔ)傳來的荷載。CFG樁復(fù)合地基受力性能亦剛亦柔。對樁而言，是介于剛性樁與柔性樁之問的樁型。在外載作用下，大部分荷載由樁承受，樁周摩阻力得到充分發(fā)揮，端阻力隨著荷載作用的時間及樁側(cè)阻力發(fā)揮的程度而逐漸增高。同時樁頂褥墊層則發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，使樁間土與樁身進(jìn)入共同工作狀態(tài)，逐漸形成復(fù)合地基。

圖1 CFG樁復(fù)合地基示意圖

2.實例應(yīng)用

2.1工程概況

某高層住宅樓工程項目由1號、2號、3號樓、裙房及地下車庫構(gòu)成。1號、3號樓均為地下2層地上22層，2號樓為地下2層地上10層，基礎(chǔ)埋深1號、3號樓為-8m，2號樓為-5m。1號～3號樓南側(cè)為地下車庫，車庫基礎(chǔ)埋深-13m。

2.2地基加固方案選擇確定

地基處理方法的選擇是由建筑物的基礎(chǔ)形式、尺寸、深度、天然下臥土的物理力學(xué)性質(zhì)、地下水及要求加固后的承載力提高值和變形量控制等因素決定。根據(jù)本工程基礎(chǔ)埋深、地質(zhì)情況，經(jīng)對多種加固方案的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及工期對比，確定采用高強度小直徑CFG樁復(fù)合地基。

2.3施工準(zhǔn)備

（1）機械的選用：樁機選用，需選擇功率較大的，至少在90KW以上，保證下鉆能力，需優(yōu)先選擇履帶式打樁機，保證雨期施工地泵需優(yōu)先考慮采用柴油機的，降低施工用電，保證樁機使用臨水臨電保證，1臺樁機需考慮200KW最大施工用電，地泵需考慮沖水洗泵。

（2）材料準(zhǔn)備：所需材料需檢測試驗，選定合格的原材料產(chǎn)地或供應(yīng)方后，可進(jìn)行混合料的配合比試驗。

（3）技術(shù)準(zhǔn)備：施工技術(shù)人員熟悉圖紙，現(xiàn)場勘查，了解場地及周圍情況，編寫施工組織設(shè)計，測設(shè)控制點，并對施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，對班組進(jìn)行施工前技術(shù)交底。

2.4測量放線

場地平整后，根據(jù)業(yè)主提供的控制點，結(jié)合設(shè)計施工圖紙給定的尺寸進(jìn)行放樣。①測定各軸線控制點：依據(jù)主控制點，用全站儀和鋼尺，運用導(dǎo)線控制法進(jìn)行測定。②測定樁位點：按照復(fù)驗合格后的各軸線控制點進(jìn)行樁位放樣，具體放樣時采用雙控法，保證樁位定位誤差≤10mm。③樁位放完后，及時報監(jiān)理復(fù)核，繪制測量放線單，交監(jiān)理簽證。

2.5試樁

CFG樁試樁施工，進(jìn)行成樁工藝試驗，以復(fù)核地質(zhì)資料以及設(shè)備、工藝，施打順序是否適宜，確定混合料配合比、坍落度、混凝土攪拌時間、拔管速度、每延米混合料用量等各項工藝參數(shù)，通過對試樁試件28d抗壓強度平均值、復(fù)合地基承載力、單樁豎向承載力的檢測，如達(dá)到設(shè)計要求，并將試樁總結(jié)報監(jiān)理單位確認(rèn)后，方可進(jìn)行CFG樁施工。

2.6樁定位放樣

CFG樁施工前應(yīng)將場地開挖至-5.60m處，并且應(yīng)當(dāng)壓實、平整。依據(jù)施工平面圖、規(guī)劃控制點復(fù)核測量基線、水準(zhǔn)點及樁位、CFG樁的軸線定位點。軸線控制點埋設(shè)標(biāo)志?？刂平ㄖ锟傮w尺寸的軸線引出木樁用混凝土固定80cm深。對樁位先用圓鋼釬打孔深度不小于300mm、孔中灌入石灰粉末，后插入竹簽作為樁定位標(biāo)志。主軸線控制網(wǎng)允許偏差小于20mm，樁位偏差不得大于60mm。

2.7鉆進(jìn)成孔

鉆機就位及調(diào)試完畢后，即可進(jìn)行正式鉆進(jìn)。啟動主電動機，以I、II、III三檔逐級加速的順序進(jìn)行鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆機的垂直度。鉆進(jìn)的深度，應(yīng)根據(jù)設(shè)計樁長（即樁底標(biāo)高）進(jìn)行確定，當(dāng)樁尖到達(dá)鉆孔深度位置時，在動力頭底面停留位置處于鉆機塔身相應(yīng)位置作醒目標(biāo)記，作為施工時控制樁長的依據(jù)。

2.8泵送混凝土成樁

為確?；炷恋馁|(zhì)量，本工程CFG樁采用C20商品混凝土混凝土，其塌落度控制在18cm～20cm之間，以確?；炷辆哂辛己玫牧鲃有?。當(dāng)成孔至設(shè)計標(biāo)高后，開始泵送混凝土，當(dāng)鉆桿芯管充滿混凝土后，方可開始提鉆，嚴(yán)禁先提管后泵料，其鉆具提升速度應(yīng)達(dá)到相同時間內(nèi)的泵送混凝土量略大于鉆具提升量，一般宜控制在2m/min～3.5m/min，以防縮徑。成樁過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，應(yīng)避免后臺供料不足、停機待料現(xiàn)象。鉆具提升距孔口0.5m時，停止泵送混凝土。利用管內(nèi)存留混凝土灌滿樁頂后，按上述步驟及要求進(jìn)行下一根樁的施工。

2.9清樁間土、鑿樁頭和褥墊層鋪設(shè)

CFG樁施工完畢2天后，人工將樁身保護(hù)樁頭挖出；采用小型的專用挖掘機清運棄土，挖掘機進(jìn)入處理范圍后禁止在打樁工作面行走，挖掘機不得一次性開挖到設(shè)計標(biāo)高，預(yù)留10cm由人工進(jìn)行清槽；測出樁頂標(biāo)高位置，在同一水平面按同一角度對稱放置2個或4個鋼釬，用大錘同時擊打，將樁頭截斷；樁頭截斷后，用鋼釬、手錘將樁頂從四周向中間修平至樁頂設(shè)計標(biāo)高（樁頂標(biāo)高容許偏差0～+20mm）；褥墊層材料選用碎石，粒徑8～20mm，虛鋪22cm后，然后用平板振動器壓密至20cm，保證夯填度不大于0.9。

2.10 CFG樁復(fù)合地基檢測

當(dāng)本工程CFG樁施工完畢后，由具有檢測資質(zhì)的單位對每棟樓進(jìn)行了復(fù)合地基靜載荷試驗檢測和低應(yīng)變樁身質(zhì)量檢測。根據(jù)規(guī)范要求，每棟樓由監(jiān)理隨機挑選了3根樁進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗，試驗結(jié)果表明，本工程CFG樁復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求。每棟樓低應(yīng)變檢測各抽查了10%，1號樓抽查了51根樁，I類樁48根，II類樁3根；2號樓抽查了74根樁，I類樁69根，II類樁5根；3號樓抽查了5l根樁，I類樁47根，II類樁4根。三棟樓均沒有發(fā)現(xiàn)III類、Ⅳ類樁，樁身質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

3.施工中常見質(zhì)量缺陷及控制措施

3.1導(dǎo)管堵塞

（1）原因分析：由于混凝土配比或塌落度不符合要求、導(dǎo)管過于彎折或者前后臺配合不夠緊密。

（2）控制措施：①保證骨料的粒徑、混凝土的配合比，粉煤灰摻入量宜控制在60～80kg/m3，塌落度符合要求，應(yīng)控制在16～20cm。②灌注管路避免過大變徑和彎折，每次拆卸導(dǎo)管都必須清洗干凈。③加強施工管理，保證前后臺配合緊密，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。

3.2樁頭空芯

主要是施工過程中，排氣閥不能正常工作所致。鉆機鉆孔時，管內(nèi)充滿空氣，泵送混合料時，排氣閥將空氣排出，若排氣閻堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排出，就會導(dǎo)致樁體存氣。形成空芯。為避免樁頭空芯，施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)堵塞及時清洗。

3.3斷樁、夾層

（1）原因分析：由于提鉆太快泵送混凝土跟不上提鉆速度或者是相鄰樁太近串孔造成。

（2）控制措施：①保持混凝土灌注的連續(xù)性，可以采取加大混凝土泵量等措施。②嚴(yán)格控制提速，確保中心鉆桿內(nèi)有0.1m以上的混凝土，如灌注過程中因意外原因造成灌注停滯時間大于混凝土的初凝時間時，應(yīng)重新成孔灌樁；若遇土洞時應(yīng)連續(xù)灌注，直至樁身混凝土不再下沉。

3.4串孔

因地層較松軟，設(shè)計樁距較近，及采取的泵壓不當(dāng)，可能造成串孔。若實際發(fā)生，應(yīng)在串孔處多灌注混凝土，保證樁身的完整性。發(fā)生串孔的原因主要有以下幾種，應(yīng)區(qū)別對待：①當(dāng)設(shè)計樁距較近時，應(yīng)采取跳打或隔排跳打，待前一根樁混凝土凝固時再補打第二遍。②采取的泵壓較大，使沖壓進(jìn)的混凝土在孔中產(chǎn)生較大的擠壓力，使孔壁坍塌，出現(xiàn)串孔，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)地層情況，采取適宜的設(shè)備及壓力。③提升速度過慢，與泵量不匹配，應(yīng)根據(jù)所選擇的混凝土輸送泵選擇適宜的提升速度。

總之，在CFG樁復(fù)合地基施工中只有認(rèn)真研究地質(zhì)情況，選擇適宜的設(shè)備，確定合理的施工工藝及施工方法，操作時認(rèn)真慎重，確保施工安全，才能確保CFG樁成樁質(zhì)量。

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