振動沉管CFG樁的施工工藝及質(zhì)量控制

王國寧

摘 要：通過在甘肅省臨洮至渭源高速公路YK133+300、ZK133+288.74通道涵基底軟基采用CFG樁振動沉管法進(jìn)行加固處理的應(yīng)用實(shí)例，總結(jié)振動沉管CFG樁的施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：CFG樁；施工工藝；質(zhì)量控制

臨洮至渭源高速公路是蘭州至?？趪腋咚俟返闹匾M成路段。該項(xiàng)目線路沿洮河支流漫壩河、渭河支流禹王溝的兩岸階地布設(shè)，路線經(jīng)過區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜，存在滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害和濕陷性黃土、軟土等特殊性巖土。YK133+300、ZK133+288.74通道涵基坑開挖后基底為軟基，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的200KPa，需進(jìn)行加固處理。

1 軟基地質(zhì)情況及加固處理方案介紹

臨渭高速公路YK133+300、ZK133+288.74通道涵處的軟基主要為沖洪積堆積體，原河道內(nèi)水流受到K133+370處土壩截流，土體受流水長期浸泡呈軟塑狀，淤積大量粉質(zhì)粘土，含腐殖質(zhì)較多，局部夾細(xì)砂層。經(jīng)鉆探，該涵水穩(wěn)層底面以下0～1.5m土體呈軟塑狀，稍濕，承載力75KPa，1.5～6.5m土體呈軟塑狀，潮濕，屬高壓縮性土，承載力62～105KPa；6.5m以下土體呈可塑狀，稍濕，屬中壓縮性土，承載力140KPa。設(shè)計(jì)采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行軟基加固處理，設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高要求嵌入上述中壓縮性土層內(nèi)1.5m，樁徑采用40cm，樁間距按1.6m等邊三角形布設(shè)，樁長8m，設(shè)計(jì)混凝土標(biāo)號C15，樁頂設(shè)碎石褥墊層40cm，與CFG樁共同承受上部荷載。要求CFG樁施工完成后，其復(fù)合地基的承載力不小于250KPa。由于YK133+300、ZK133+288.74通道涵基底軟基屬粉質(zhì)粘土沉積而成，在施工工藝上，考慮采用振動沉管工藝，在施工順序上，采用從涵洞進(jìn)口至出口段順序依次施工，后樁施工時(shí)需待前樁混凝土澆筑完成3小時(shí)以上再進(jìn)行，避免后樁施工振動造成前樁斷樁。振動沉管法對粉質(zhì)粘土擠密效果明顯，先打樁施工完后，土體密度會有顯著增加。而且打的樁越多，土的密度越大。如采用隔樁跳打，在補(bǔ)打新樁時(shí)，一是加大了沉管難度，二是非常容易造成已打樁斷樁，故隔樁跳打不宜采用，只能采用依次按順序施工的方法。

2 振動沉管CFG樁施工工藝流程

2.1 施工準(zhǔn)備

對需要進(jìn)行加固處理的地基范圍進(jìn)行整平，并確保滿足振動沉管機(jī)的工作需要。根據(jù)圖紙要求放樣出樁位中心點(diǎn)，由于振動沉管機(jī)的沉管裝置在工作時(shí)位于機(jī)械行走系統(tǒng)側(cè)面，CFG樁的施工順序?yàn)檠睾催M(jìn)口至出口方向依次施工。機(jī)械就位后，要接通電源并調(diào)試，檢查機(jī)械是否能運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

2.2 沉管

根據(jù)設(shè)計(jì)樁長、樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高等參數(shù)計(jì)算出沉管入土深度。根據(jù)沉管入土深度計(jì)算確定所需沉管的長度、根數(shù)和機(jī)架高度，進(jìn)行設(shè)備組裝，要求沉管垂直度偏差小于1%。為避免振動對鄰樁的影響，沉管時(shí)間應(yīng)盡量短。根據(jù)沉管下降的速率判斷地層變化位置，檢驗(yàn)是否與地質(zhì)鉆探資料相符，并做好記錄。

2.3 混凝土灌注

由于是干硬性混凝土，混凝土從拌合站至施工地點(diǎn)采用農(nóng)用三輪車運(yùn)輸。混凝土灌注利用振動沉管機(jī)上部的投料口和自帶的投料斗進(jìn)行。先將混凝土傾倒在料斗內(nèi)，在利用沉管機(jī)將料斗提升至投料口投料。待沉管沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置且停機(jī)后，應(yīng)盡快完成投料，投料數(shù)量要根據(jù)計(jì)算確定，一般要較設(shè)計(jì)樁長高50cm左右混凝土用量。工地試驗(yàn)室要在施工現(xiàn)場實(shí)測混凝土坍落度，合格后方可投料，并抽樣做混凝土試塊。

2.4 拔管

投料完成后啟動電動機(jī)開始拔管。為確?；炷撩軐?shí)，開始拔管時(shí)應(yīng)留振5～10s，拔管速度要均衡，拔管過快易造成局部縮頸或斷樁，拔管太慢振動時(shí)間過長，會使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析。根據(jù)以往項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，我部將拔管速率控制在1.3m/分鐘左右。成樁后樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁長0.5米。

2.5 封頂

沉管拔出地面，確認(rèn)成樁標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求后，用濕粘性土封頂。增大孔內(nèi)混凝土表面的高度即增加了自重壓力，可提高混凝土抵抗周圍土擠壓的能力，避免新打樁振動導(dǎo)致已打樁受振動擠壓而混凝土混合料上涌使樁徑縮小。

2.6 移機(jī)

上一根樁施工完畢，對沉管機(jī)鉆頭進(jìn)行檢查和保護(hù)，鉆機(jī)移位進(jìn)行下一根樁的施工。

2.7 開槽及樁頭處理

CFG樁施工完成后7d即可開槽，若基坑深度不大于1m，可采用人工開挖；當(dāng)基坑深度大于1m時(shí)，可考慮人工和小型挖掘機(jī)聯(lián)合開挖，避免開挖時(shí)對樁間土及樁產(chǎn)生不良影響。

2.8 褥墊層鋪設(shè)

根據(jù)設(shè)計(jì)厚度進(jìn)行褥墊層的鋪設(shè)，鋪設(shè)時(shí)要考慮鋪設(shè)寬度和壓實(shí)系數(shù)等指標(biāo)。

3 CFG樁質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 從原材料質(zhì)量上保證工程質(zhì)量

混凝土中所用水泥采用天水祁連山水泥有限公司P.O42.5水泥，初凝時(shí)間為147min，終凝時(shí)間為201min，安定性煮沸法試驗(yàn)合格。粉煤灰采用蘭州西固熱電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰，其需水量比為91.2%，燒失量為6.97%。細(xì)集料采用渭源縣新農(nóng)石料廠生產(chǎn)的水洗河砂，級配符合要求，為II區(qū)中砂。粗集料采用天水武山鴛鴦鎮(zhèn)邱家峽石料廠生產(chǎn)的碎石，級配符合要求。

3.2 從施工工藝上保證工程質(zhì)量

做好配合比的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證工作。由于采用振動沉管工藝，混凝土按照干硬性混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C15普通混凝土，設(shè)計(jì)水膠比0.56，砂率41%，設(shè)計(jì)坍落度30-50mm。

從施工順序上保證質(zhì)量。在施工順序上，采用從涵洞進(jìn)口至出口段順序依次施工，后樁施工時(shí)需待前樁混凝土澆筑完成3小時(shí)以上再進(jìn)行，避免后樁施工振動造成前樁斷樁。

嚴(yán)格控制拔管速率。拔管速度要均衡，拔管過快易造成局部縮頸或斷樁，拔管太慢振動時(shí)間過長，會使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析。

控制好混凝土的坍落度。大量工程實(shí)踐表明，混凝土坍落度過大會形成樁項(xiàng)浮漿過多，樁體強(qiáng)度也會降低。在施工中要求對每班混凝土的坍落度均進(jìn)行抽檢，確保坍落度在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。在運(yùn)輸工具的選擇上，考慮混凝土運(yùn)輸車對干硬性混凝土運(yùn)輸、卸料困難，采用農(nóng)用三輪車進(jìn)行運(yùn)輸。

設(shè)置保護(hù)樁長。灌注成樁加料時(shí)要比設(shè)計(jì)樁長多考慮0.5m，在施工褥墊層之前鑿除，避免樁頂浮漿過多影響樁基質(zhì)量。

在拔管過程中避免反插。在拔管過程中若出現(xiàn)反插，由于樁管垂直度的偏差，容易使土與樁體材料混合，導(dǎo)致樁身摻土影響樁身質(zhì)量。

3.3 加強(qiáng)施工過程中的監(jiān)測

施工場地標(biāo)高觀測。施工前要測量場地的標(biāo)高，并注意測點(diǎn)應(yīng)有足夠的數(shù)量和代表性。打樁過程中則要隨時(shí)測量地面是否發(fā)生隆起。因?yàn)閿鄻冻：偷乇砺∑鹣嗦?lián)系。

已打樁樁頂標(biāo)高的觀測。施工過程中注意已打樁樁頂標(biāo)高的變化，尤其要注意相鄰樁的觀測。因?yàn)樵诖蛐聵稌r(shí)，量測已打樁樁頂?shù)纳仙?，可估算樁徑縮小的數(shù)值，以判斷是否產(chǎn)生縮徑。

對有懷疑樁的處理。對樁頂上升量較大或懷疑發(fā)生質(zhì)量問題的樁應(yīng)開挖查看，并做出必要的處理。

4 結(jié)束語

CFG樁提高了傳統(tǒng)的碎石樁的復(fù)合地基承載力4倍或更多，CFG樁機(jī)設(shè)備簡潔，施工過程無泥漿污染，噪音較小，更加適合城市基礎(chǔ)建設(shè)。從施工成本分析，40cm直徑的CFG樁與40cm直徑的預(yù)應(yīng)力管樁相比，每米節(jié)省成本100元左右，工程成本大幅降低。正是因?yàn)镃FG樁有以上優(yōu)勢，其大面積推廣應(yīng)用具有廣泛前景。

參考文獻(xiàn)

[1]許欽達(dá).CFG樁在軟土地基中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2013（12）：12.

[2]苗壯.CFG樁在地基處理中的應(yīng)用[J].四川建材，2013（5）：104.

[3]梁思鋒.CFG樁施工技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)[J].技術(shù)與市場，2014（7）：176.