淺談水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基施工應(yīng)注意的問(wèn)題

易修建

(廣東省水電集團(tuán)有限公司，廣東增城 511340）

淺談水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基施工應(yīng)注意的問(wèn)題

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隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)度的加快，新的建筑地基處理方式不斷出現(xiàn)，CFG樁以其廣泛的適用性和較低的施工難度成為現(xiàn)階段應(yīng)用最多的地基處理方式。本文結(jié)合CFG樁的特點(diǎn)及其施工工藝，分析其在工程實(shí)際中的應(yīng)注意的關(guān)鍵問(wèn)題。

CFG樁；復(fù)合地基；關(guān)鍵問(wèn)題

CFG樁具有較強(qiáng)的適用性，技術(shù)成熟、施工難度低、質(zhì)量好，在現(xiàn)階段城市復(fù)合地基建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際施工中，施工人員對(duì)其施工工序不夠了解，且變形問(wèn)題是復(fù)合地基施工中應(yīng)注意的重點(diǎn)，其中又涉及到地基沉降，使得工程施工更加復(fù)雜。

1. CFG樁復(fù)合地基介紹

水泥粉煤灰碎石樁((Cement Fly-ash Gravel)簡(jiǎn)稱為CFG樁，是由碎石、石屑、粉煤灰、水泥、加水拌合制成，是具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁，通過(guò)在基礎(chǔ)與加固區(qū)之間設(shè)置由散體材料構(gòu)成的褥墊層來(lái)分配樁土荷載，保證樁土協(xié)同工作，形成復(fù)合地基[1]。

CFG樁復(fù)合地基結(jié)構(gòu)包括CFG樁、樁間土和褥墊層，在褥墊層上施加上部荷載的全過(guò)程中，可作出如下動(dòng)態(tài)分析：在開(kāi)始的一段時(shí)間，上部荷載均勻施加到褥墊層上，在后來(lái)的一段時(shí)間，荷載的壓力施加到CFG樁和樁間土上，荷載增加的過(guò)程中，CFG樁頂?shù)膽?yīng)力會(huì)集中。隨著上部荷載逐步增加，由于褥墊層是由碎石散體顆粒組成，散體可以在上部荷載的作用下，產(chǎn)生相對(duì)滑移并形成流動(dòng)補(bǔ)償?shù)内厔?shì)，經(jīng)過(guò)一系列的變化后可以分析出，CFG樁頂?shù)膽?yīng)力受到橫向調(diào)節(jié)，樁頂應(yīng)力橫向調(diào)節(jié)的同時(shí)，CFG樁頂?shù)膽?yīng)力也分散開(kāi)，樁頂?shù)膽?yīng)力一旦分散，上部荷載施加的壓力逐漸由CFG樁轉(zhuǎn)移到樁間土。壓力施加到樁間土后，樁間土發(fā)生沉降，在此過(guò)程中墊層材料發(fā)揮了一定的補(bǔ)償作用，結(jié)果便是CFG樁頂陷入褥墊層中，CFG樁和樁間土在褥墊層的調(diào)節(jié)作用下共同承載上部荷載。此時(shí)整體結(jié)構(gòu)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，隨著后期荷載的繼續(xù)增加，褥墊層的調(diào)節(jié)作用大打折扣，當(dāng)上部荷載加大到一定程度時(shí)，荷載主要由CFG樁來(lái)承擔(dān)，CFG樁在摩擦阻力的作用下將載荷施加的壓力傳給深部地層，上部荷載繼續(xù)增加時(shí)，樁的承受力發(fā)揮到極限，樁頭破碎，樁身下沉[2]。

2、 CFG樁布設(shè)要求

2.1 樁體形式選擇

建筑樁分為剛性樁和柔性樁，樁的剛?cè)崽攸c(diǎn)主要與樁的土模量比和長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)，《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》中用K值表示樁土相對(duì)剛度，K可用下式表示：

（見(jiàn)《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》2.1.4公式（1））

其中EP表示狀體壓縮模量，單位MPa；GS表示樁間土剪切模量，單位MPa；r為樁體半徑，單位m；l為樁體長(zhǎng)度，單位m。當(dāng)K＞1時(shí)，樁為剛性，K＜1時(shí)，樁為柔性，CFG樁屬于剛性樁范疇[3]。復(fù)合地基的選用需遵循以下原則：

A.針對(duì)不同的具體施工工程，秉持因地制宜原則，結(jié)合實(shí)際施工環(huán)境、地質(zhì)條件、工程類型、使用要求，綜合分析后合理選用地方材料，選擇合適的地基形式。

B.若樁體設(shè)置過(guò)程，樁間土強(qiáng)度可以得到較大的提高，樁間土可以振密擠密，則可以選用散體材料樁復(fù)合地基。針對(duì)飽和軟黏土地基，若利用散體材料樁加固復(fù)合地基，將無(wú)法提高樁的承載力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致工后沉降。

C.針對(duì)深厚軟土地基，可以適當(dāng)將樁體加長(zhǎng)，以減小復(fù)合地基的沉降量和土層的壓縮量，或者利用剛度較大的樁體制成復(fù)合地基，也可采用長(zhǎng)—短樁形成復(fù)合地基[4]。

2.2 復(fù)合地基承載力計(jì)算

為了明確樁體實(shí)際豎向抗壓承載力與自由單樁豎向抗壓承載力的關(guān)系，用kp表示兩者之間的差異，kp與實(shí)際施工工藝、復(fù)合地基的置換率、樁體類型等有關(guān)，一般情況下取kp=1.0，用ks表示復(fù)合地基樁間土地基實(shí)際承載力與天然地基承載力之間的差異，ks一般大于1.0。

針對(duì)單根樁分擔(dān)的地基處理面積，可用de表示等效圓直徑，則具體計(jì)算方法如下：

若實(shí)際工程中三角形布樁，de=1.05s，實(shí)際工程中正方形布樁，de=1.13s，實(shí)際工程中矩形布樁，，其中s表示樁間距，s1表示縱向間距，s2表示橫向間距。

2.3 復(fù)合地基的沉降計(jì)算

若復(fù)合地基加固區(qū)下臥土層的壓縮量較大，將導(dǎo)致復(fù)合地基出現(xiàn)沉降。當(dāng)加固區(qū)下臥土層存在壓縮量時(shí)，下臥層頂部的附加壓力較難計(jì)算，必須根基不同的材料樁選擇不同的計(jì)算方式。針對(duì)散體材料樁宜選用壓力擴(kuò)散法計(jì)算，如圖1。

結(jié)合公式N=LBp0及公式計(jì)算附加壓力；針對(duì)剛性樁復(fù)合地基宜選用等效實(shí)體法計(jì)算，如圖2。

式中pz=表示利用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，下臥層頂面的附加壓力，單位kPa；L表示矩形基礎(chǔ)底邊的長(zhǎng)度，單位m；B表示矩形或條形基礎(chǔ)的底邊寬度，單位m；p0表示復(fù)合地基加固區(qū)頂部的附加壓力，單位kPa；h表示復(fù)合地基加固部分的深度，單位m；a0表示基礎(chǔ)長(zhǎng)度方向樁的外包尺寸，單位m；b0表示基礎(chǔ)寬度方向樁的外包尺寸，單位m；θ表示壓力擴(kuò)散角，單位（°）；f表示復(fù)合地基加固區(qū)樁側(cè)摩擦力，單位N。

3、 CFG樁施工中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

在混合料配置中，應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，控制混合料的坍落度和攪拌機(jī)的攪拌速度，振動(dòng)沉管灌注成樁的坍落度在30-50mm，管內(nèi)泵壓混合料成樁施工的坍落度在160-200mm，振動(dòng)沉管灌注成樁后樁頂?shù)母{厚度在200mm以下。

若是長(zhǎng)螺旋鉆孔，掌握提拔鉆桿的時(shí)間，在鉆至設(shè)計(jì)深度后，混合料的泵送量與拔管速率配合，保證管內(nèi)有一定量的混合料。施工中遇到混合泵送量或飽和粉土層時(shí)，不得停泵待料，按均勻線速度控制拔管速度，一般情況下將拔管速度控制在1.2-1.5m/min，若遇到淤泥情況，應(yīng)適當(dāng)將速度減慢，樁頂標(biāo)高至少超出設(shè)計(jì)標(biāo)高的0.5m。

復(fù)合地基的基坑可采用人機(jī)聯(lián)合開(kāi)挖，按照相關(guān)資料預(yù)留開(kāi)挖厚度，樁間土不宜擾動(dòng)。采用靜力壓實(shí)法鋪設(shè)褥墊層，若基礎(chǔ)底面下的樁間土含水量較小，也可采用動(dòng)力壓實(shí)法施工，褥墊夯實(shí)后的厚度應(yīng)小于虛鋪厚度。在施工結(jié)束14-28天對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行檢測(cè)，保證樁體強(qiáng)度滿足載荷試驗(yàn)的相關(guān)參數(shù)。

復(fù)合地基承載力應(yīng)用單樁復(fù)合地基的載荷試驗(yàn)進(jìn)行確定，試驗(yàn)數(shù)量不少于3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)樁身結(jié)構(gòu)的完整性。施工過(guò)程中允許樁徑偏差20mm一下，垂直度偏差控制在1%以內(nèi)，樁位偏差控制在0.5倍樁徑以內(nèi)。針對(duì)條形基礎(chǔ)，垂直于軸線方向的樁位偏差在0.25倍樁徑內(nèi)，順軸線方向允許偏差在0.3倍樁徑以內(nèi)。

結(jié)束語(yǔ)：

CFG樁復(fù)合地基是目前工程施工中廣泛應(yīng)用的方法，施工人員需對(duì)其施工原理了解掌握，明確現(xiàn)有的施工標(biāo)準(zhǔn)和施工要點(diǎn)，發(fā)揮CFG樁真正的建筑作用，避免事故發(fā)生，提高建筑工程質(zhì)量。

[1]吳志剛.CFG樁地基處理及最優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2010,34(1):124.

[2]馮大才.CFG樁復(fù)合地CFG樁的設(shè)計(jì)與施工[J].城市建設(shè)理論研究,2014,22(10）：125.

[3]周愛(ài)軍,栗冰.CFG樁復(fù)合地基分析[J].巖土力學(xué),2010,31(6):180.

[4]王昌寧.CFG樁加固技術(shù)及其實(shí)際應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2012,12(1):28.

TU75

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1007-6344（2015）10-0233-01