含鈣質(zhì)結(jié)核層沙土地區(qū)CFG樁施工方法的研究

趙曉偉杜明芳周閃應(yīng)本林

(河南工業(yè)大學(xué),河南 鄭州 450001)

含鈣質(zhì)結(jié)核層沙土地區(qū)CFG樁施工方法的研究

趙曉偉杜明芳周閃應(yīng)本林

(河南工業(yè)大學(xué),河南 鄭州 450001)

在進(jìn)行CFG樁施工時(shí),會(huì)由于場地存在未成層的鈣質(zhì)結(jié)核層而引發(fā)一些問題,造成了施工困難,影響了施工進(jìn)度。本文采用汽車鉆引孔和步履式長螺旋鉆機(jī)使用合金鉆頭相結(jié)合的辦法,解決了施工困難、進(jìn)度緩慢的問題,對今后的工程中解決類似問題有一定的借鑒作用。

CFG樁;鈣質(zhì)結(jié)核;汽車鉆;施工進(jìn)度

鈣質(zhì)結(jié)核主要是碳酸鈣組成的結(jié)核狀自生沉積物。鈣質(zhì)結(jié)核［1］主要是在半干旱的平原或低地的土壤中由蒸發(fā)或者淋濾作用而形成的。鈣質(zhì)結(jié)核大多形成于上層滯水帶,含有碳酸的雨水滲入上層滯水帶,通過含碳酸鹽的沉積物而淋濾,溶解了部分碳酸鈣。鈣質(zhì)結(jié)核的存在使得土體呈現(xiàn)明顯的不均勻性和各向異性,土體的工程地質(zhì)性質(zhì)既不同于黏性土又別于碎石土,無法將其劃入任何已知的土類,是一種尚未得到深入研究的區(qū)域性特殊土。

鈣質(zhì)結(jié)核礫石的初始形態(tài)主要為球形狀或者近于球形狀,表面比較光滑,后來由于膠結(jié)作用,使許多球狀鈣質(zhì)結(jié)核連接在一起,而形成不規(guī)則的較大鈣質(zhì)結(jié)核,形狀大多數(shù)為姜結(jié)石狀或者偏于橢圓狀。由于其工程性質(zhì)的優(yōu)劣很大程度上取決于鈣質(zhì)結(jié)核的形狀、大小、數(shù)量、分布、結(jié)構(gòu)及發(fā)育程度等,這使得對該土體開展工程地質(zhì)評價(jià)十分困難。

在鄭州鐵道·京廣家園(鄭州材料廠住宅項(xiàng)目)一期工程在CFG樁施工過程中,由于鈣質(zhì)結(jié)核層的存在,導(dǎo)致機(jī)械效率無法正常發(fā)揮,成孔困難,影響了施工進(jìn)度。本文針對在施工過程中剛遇到的這種問題進(jìn)行討論,對解決該問題對施工方法進(jìn)行了探索。

1 工程概況

鐵道·京廣家園(鄭州材料廠住宅項(xiàng)目)一期工程,基坑開挖深度+0以下12m,自然地面以下11m,地上部分33層,地下2層。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,場地主要為砂土,部分場地+0以下20m左右存在未成形的鈣質(zhì)結(jié)核層。基礎(chǔ)采用CFG樁復(fù)合地基,設(shè)計(jì)樁長13m,均采用梅花型,樁身強(qiáng)度不小于C25。CFG樁施工時(shí)間為2013年5月15日到2013年6月29日。

CFG樁(CementFlyashGravelPile)復(fù)合地基［2］是由水泥、粉煤灰、砂及卵碎石夯擊形成的樁體、樁間土及褥墊層構(gòu)成。以其具有施工速度快,工程造價(jià)低,能利用工業(yè)廢料粉煤灰等優(yōu)點(diǎn)及其技術(shù)上的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,被廣泛應(yīng)用于填土、黏性土、松散砂土等軟弱或相對軟弱地基土的加固處理,在我國大部分地區(qū)推廣應(yīng)用,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。CFG樁復(fù)合地基的加固機(jī)制為褥墊層受上部基礎(chǔ)荷載作用產(chǎn)生變形后以一定的比例將荷載分?jǐn)偨o樁及樁間土,使二者共同受力。同時(shí)土體在CFG樁施工中受到樁的擠密而提高其承載力,樁又由于其周圍土體擠密對樁的約束加強(qiáng)樁的受力性態(tài),二者共同工作,形成了一個(gè)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。

2 鈣質(zhì)結(jié)核層對CFG樁施工的影響

現(xiàn)場普通步履式長螺旋鉆機(jī)CFG樁的普通施工工藝順序［3］為：采用步履式長螺旋鉆機(jī)成孔→灌注混合料及拔管→移機(jī)鉆孔下一根樁→清除樁間土→鑿除樁頭→樁體質(zhì)量檢測→褥墊層施工。在不存在未成層的鈣質(zhì)結(jié)核層的場地上,使用普通的施工工藝能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求,并在合理施工期內(nèi)可以按期完成作業(yè)。在本工程進(jìn)行CFG樁施工時(shí),由于部分場地存在未成層的鈣質(zhì)結(jié)核層引發(fā)的一些問題,造成了施工困難,影響了施工進(jìn)度。

2.1 成孔困難

由于鈣質(zhì)結(jié)核是一種尚未得到深入研究的區(qū)域性特殊土,其工程性質(zhì)既不同于黏性土又別于碎石土,目前對其的工程地質(zhì)性質(zhì)認(rèn)識存在一定的盲區(qū)。

在CFG樁施工工程中,鉆機(jī)在遇到未成層的鈣質(zhì)結(jié)核層時(shí),由于地質(zhì)堅(jiān)硬,出現(xiàn)了機(jī)械效率無法正常發(fā)揮。鉆頭進(jìn)入鈣質(zhì)結(jié)核層時(shí)主要表現(xiàn)為鉆進(jìn)速度會(huì)明顯減慢,造成成孔困難。

2.2 堵管現(xiàn)象

在經(jīng)過長時(shí)間(1小時(shí)以上)作業(yè)形成孔后,接下來的工序?yàn)楣嘧⒒旌狭霞鞍喂?但由于CFG樁施工時(shí)期為夏天,氣溫較高,隨著成孔時(shí)間的延長,混合料發(fā)生離析現(xiàn)象比較嚴(yán)重,導(dǎo)致了現(xiàn)場在混合料輸送過程中堵管現(xiàn)象頻發(fā)。根據(jù)現(xiàn)場的施工記錄統(tǒng)計(jì),堵管最容易出現(xiàn)在存在鈣質(zhì)結(jié)核層的場地。

2.3 鉆機(jī)故障

由于鉆進(jìn)效果不明顯,為了達(dá)到設(shè)計(jì)樁長,施工單位長時(shí)間下鉆來完成要求,導(dǎo)致鉆機(jī)故障頻頻發(fā)生,其主要表現(xiàn)在：動(dòng)力頭的燒壞、鉆頭損壞和卡鉆等現(xiàn)象。

3 施工方法改進(jìn)的措施

在前期的CFG樁施工過程中,入場的2臺鉆機(jī)均為常規(guī)的普通設(shè)備。隨著成孔困難、堵管現(xiàn)象和鉆機(jī)故障等問題的頻頻出現(xiàn),嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度。施工單位隨后又安排了2臺鉆機(jī)進(jìn)場進(jìn)行作業(yè),并對鉆機(jī)使用了合金鉆頭,取得了一定的效果,但并不明顯。

經(jīng)過相關(guān)技術(shù)部門的研究討論,對長時(shí)間下鉆仍未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的樁位,決定采取汽車鉆。由于汽車鉆鉆徑較小,不能達(dá)到樁徑要求,只能起到引孔的作用。汽車鉆引孔到底設(shè)計(jì)要求后,步履式長螺旋鉆機(jī)移位,就位,再下鉆鉆孔,達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再灌注混合料。

采取汽車鉆引孔和步履式長螺旋鉆機(jī)使用合金鉆頭的方法的CFG樁施工工藝順序變?yōu)椋浩囥@引孔→步履式長螺旋鉆機(jī)成孔→灌注混合料及拔管→移機(jī)鉆孔下一根樁→清除樁間土→鑿除樁頭→樁體質(zhì)量檢測→褥墊層施工。

采取該辦法相比普通的步履式長螺旋鉆機(jī)施工增加了一道工序,根據(jù)現(xiàn)場的記錄表明,施工效果比較好,達(dá)到了預(yù)期的目的,并提前2天在預(yù)定工期內(nèi)完成了作業(yè)。

4 結(jié)論

本文在含鈣質(zhì)結(jié)核層沙土地區(qū)CFG樁施工過程中,采用了汽車鉆引孔和步履式長螺旋鉆機(jī)使用合金鉆頭相結(jié)合的辦法。在步履式長螺旋鉆機(jī)使用合金鉆頭的基礎(chǔ)上,采用汽車鉆引孔,在對加快施工進(jìn)度上取得了良好的效果。

［1］吳道祥,曹亞娟,鐘軒民,等.安徽淮北平原鈣質(zhì)結(jié)核土分布及成因年代研究［J］.巖土力學(xué),2009,30(S2):434一439.

［2］牛志榮,李宏,等.復(fù)合地基處理及其工程實(shí)例［M］.中國建材工業(yè)出版社,2000.

［3］李育燕.淺談長螺旋鉆機(jī)施工CFG樁工藝及質(zhì)量控制［J］.甘肅科技,2011(5):137一139,121.

Discussion on the Construction Method of CFG Pile in the Sandy Soil Area with Calcareous Nodules

Zhao Xiaowei Du Mingfang Zhou Shan Ying Benlin
(Henan University of Technology,Zhengzhou Henan 450001)

During the construction of CFG piles,the presence inthe site of unlayered calcium nodules will cause a number of problems,resulting in the construction difficulties,and thus impacting the construction progress.The method of combining the use of automobile drilling poles and the alloy drill bit for walking一typelong spiral drilling machineis adopted in this paper,which solved the problems of construction difficulties and the slow progress of the construction,and can provide certain reference for solving similar problems in the future projects.

CFG pile;calcareous nodules;automobile drilling;construction progress

TU473

A

1003一5168(2015)07一0116一2

2015一6一14

趙曉偉(1992一),男,碩士,研究方向:地下結(jié)構(gòu)與巖土工程。