淺談CFG樁地基處理技術(shù)

吳海龍

摘要：地基處理方法是否妥當(dāng)，應(yīng)根據(jù)該地基具體成分進(jìn)行確定。目前CFG樁復(fù)合地基技術(shù)是比較有代表性的技術(shù)，應(yīng)用廣泛。本文根據(jù)工程案例，對CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑工程；CFG樁；地基處理技術(shù)

前言

CFG樁復(fù)合地基可以提高地基的承載能力及調(diào)控性，CFG樁復(fù)合地基的施工方法較為廣泛的是振動沉管灌注成樁法和長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合材料灌注成樁。長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合材料灌注成樁對泥漿的要求特別高，但是施工成本較低且施工簡單等特點(diǎn)。

一、CFG樁在地基加固中的作用分析

CFG樁不用配筋，大大降低了工程造價，目前高層建筑應(yīng)用較多，主要成分水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁。在基礎(chǔ)承受了豎向荷載作用時，此時樁與樁間土在發(fā)生著沉降變形，樁的模量比較大，變形較土的變形稍微小點(diǎn)，荷載向樁頂集中的現(xiàn)象。在基礎(chǔ)下面設(shè)置褥墊層，可以讓兩者產(chǎn)生的側(cè)應(yīng)力共同改善受力性能，從而形成了復(fù)合地基的受力整體。CFG樁在粘性土、粉土、砂土等方面的加固具有顯著效果，對于淤泥質(zhì)土則需要按照該地區(qū)的經(jīng)驗進(jìn)行試驗后才能確認(rèn)是否適用。

二、CFG樁

CFG樁復(fù)合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂，加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁（簡稱CFG樁），樁、樁間土和褥墊層共同作用，可傳遞荷載到深層地基中去，具有較好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果，如圖1所示。

圖1 CFG樁簡圖

在復(fù)合地基設(shè)計中，基礎(chǔ)與樁和樁間土之間設(shè)置一定厚度的褥墊層（通常采用級配砂石），是復(fù)合地基的一個核心技術(shù)?；A(chǔ)下是否設(shè)置褥墊層，對復(fù)合地基受力影響很大。若不設(shè)置褥墊層，復(fù)合地基承載特性與樁基礎(chǔ)相似，樁間土承載能力難以發(fā)揮，不能成為復(fù)合地基?；A(chǔ)下設(shè)置褥墊層，在樁體受豎向荷載作用時，樁體會刺入褥墊層，使樁間土和樁體共同承受豎向荷載作用。即使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上，使樁和土共同承擔(dān)荷載。

該加固技術(shù)采用粉煤灰代替部分水泥，樁體一般不用計算配筋，在消耗了工業(yè)廢料的同時減低了成本，而且樁體強(qiáng)度高，經(jīng)處理后的復(fù)合地基承載力可大幅度提高，且減少地基沉降變形。目前，CFG樁成套技術(shù)已作為建設(shè)部“建筑業(yè)10項新技術(shù)”之一大力推廣應(yīng)用。

三、案列分析

某住宅樓項目為地上15 層，無地下室，建筑面積約7200m2，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，本工程場地質(zhì)從上至下大致分布為①層雜填土、②層粉質(zhì)粘土、③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、④層粗砂，場地上部雜填土1m厚，粉質(zhì)粘土約5.0m厚，粉質(zhì)粘土承載力僅為160Kpa，不能滿足基礎(chǔ)承載力的要求，且粗砂層埋置較深（約12m），為了較少開挖深度，本項目決定采取CFG樁對地基進(jìn)行處理。

（1）方案設(shè)計

①方案設(shè)計

根據(jù)設(shè)計要求，本工程地基采用CFG樁復(fù)合地基處理，根據(jù)本工程場地地質(zhì)資料，場區(qū)地層上部主要由飽和、具高壓縮性、高靈敏度的粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土構(gòu)成，施工中受到觸動影響變化比較大。因此，為保證樁身施工質(zhì)量，盡可能減小樁間土的擾動，確保本項目的順利進(jìn)行，合理的選擇機(jī)械施工工藝，是這次CFG樁施工項目的關(guān)鍵。

目前，CFG樁的成樁施工方法大體有三種：振動沉管灌注成樁、長螺旋鉆孔灌注成樁、長螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓砼灌注成樁，其中：長螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁，具有施工速度快、樁體密實(shí)度高、環(huán)境噪音影響較低、對周圍樁間擾動影響較小、特別是適合地下水位以下的高靈敏度地層等特點(diǎn)，因此，本CFG樁工程施工工藝采用長螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁工藝。

②CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計

基礎(chǔ)混凝土墊層底標(biāo)高為-2.5m，素混凝土墊層100mm厚，設(shè)計參數(shù)如下：地基處理后復(fù)合地基承載力特征值為330kpa，單樁承載力特征值為750Kn；基礎(chǔ)總沉降量不大于60mm；設(shè)計CFG 樁樁徑為400mm，樁數(shù)為210根；有效樁長為10.0m；保護(hù)樁長為0.3m；樁身混合料強(qiáng)度等級為C20；級配砂石褥墊層為200mm。CFG樁平面布置如圖2所示。

圖2 CFG平面布置圖

（2）CFG樁施工

①施工流程

CFG樁施工流程：樁位放點(diǎn)→長螺旋鉆機(jī)就位及成孔→泵送商品細(xì)石混凝土到長螺旋鉆機(jī)上→壓灌混凝土→邊提升鉆桿邊壓灌素混凝土→成樁→樁體養(yǎng)護(hù)→樁體檢測→清除樁間土及預(yù)留樁頭。

②施工方法

樁位放點(diǎn)：測量人員根據(jù)業(yè)主提供的建筑物場地的水準(zhǔn)控制點(diǎn)和建筑物位置控制坐標(biāo)定出2個軸線控制點(diǎn)。按照設(shè)計圖布置的樁位、間距、數(shù)量，從已定好的2個軸線控制點(diǎn)引放定出每一個樁的樁位點(diǎn)，并撒白灰作好標(biāo)識；一般樁位誤差不宜超過2.0cm，鉆桿垂直度偏差不超過1.5%，經(jīng)監(jiān)理驗線合格后進(jìn)行下道工序。

鉆機(jī)就位及成孔：將長螺旋鉆就位，調(diào)整鉆機(jī)水平并固定，專人檢查將鉆頭錐尖對準(zhǔn)樁位中心點(diǎn)；螺旋鉆機(jī)就位后，司鉆人員根據(jù)鉆機(jī)架上的鉛錘調(diào)節(jié)鉆機(jī)垂直度，確保垂直度偏差≤1.0H%。全部調(diào)整到位后，開始鉆孔，在鉆機(jī)架上預(yù)先做好深度標(biāo)記，利用深度標(biāo)記進(jìn)行成孔深度控制，保證有效樁長，CFG樁均超打500mm。為了減少樁間土對樁的擠土作用，打樁樁的順序為：從中間向四周方向進(jìn)行，并隔排施打，嚴(yán)禁從一端開始按順序逐個施打。在大面積施工前，首先進(jìn)行試樁工作，共試驗3根樁，由此取得成樁的必要參數(shù)（提升速度、混凝土灌注速度、灌注量等）。

混合料攪拌：商品混凝土到場后，要求廠家供應(yīng)商品混凝土?xí)r提供相應(yīng)的合格證，并進(jìn)行混凝土和易性的檢查，做塌落度試驗，保證混凝土的實(shí)測坍落度為180mm～220mm。按設(shè)計配合比配制混合料，嚴(yán)格控制粗骨料粒徑，一般為10mm～30mm，本工程要求水泥采用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥或鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥，必要時摻加泵送劑及其它外加劑。

拔管、壓灌素混凝土成樁：長螺旋鉆機(jī)鉆至設(shè)計深度后開始泵送混凝土，等鉆桿中孔灌滿混凝土后，開始提升鉆桿、壓灌素混凝土。隨后一邊泵送素混凝土（C20），一邊拔管。設(shè)專人指揮協(xié)調(diào)鉆機(jī)操作手和混凝土泵操作手保證泵送混凝土和提升鉆桿的默契配合，以確保成樁質(zhì)量。

在正常情況下，鉆機(jī)的提升速度≤2.5m/min，在含水地層段內(nèi)，適當(dāng)放慢提鉆速度，以防流砂造成塌孔、斷樁現(xiàn)象。提鉆的速率與混合料的泵送速率相協(xié)調(diào)，保證鉆桿孔內(nèi)混凝土表面高度始終略高于鉆桿底出料口，直至灌到超過樁頂標(biāo)高50cm為止。

停灌樁頂標(biāo)高、移機(jī)下一樁位：盡量控制好樁頂標(biāo)高停灰面這一環(huán)節(jié)，在達(dá)到技術(shù)要求的條件下，做到盡可能少浪費(fèi)混合料。

施工過程中應(yīng)抽樣做混凝土試塊，一個臺班做一組（3塊），進(jìn)行承載力試驗，達(dá)到齡期后再進(jìn)行承載力試驗。

（3）CFG復(fù)合地基檢測

①CFG樁施工完成28天，樁體達(dá)設(shè)計強(qiáng)度后，對CFG樁和CFG復(fù)合地基進(jìn)行檢測。復(fù)合地基載荷試驗方法見《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012和《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008。

②檢測內(nèi)容：樁間土原位檢測、低應(yīng)變樁身完整性檢測、CFG樁變形模量測定及單樁復(fù)合地基靜載荷承載力檢測。本次檢測結(jié)果均滿足設(shè)計的要求。

四、結(jié)束語

綜上所述，采用CFG樁加固形成后的復(fù)合地基，不僅能夠獲得較高的承載力，同時由于復(fù)合地基壓縮模量的增大而使變形顯著降低，使建筑物