某長螺旋CFG 樁施工出現(xiàn)的問題及采取的處理措施

李亮

(1.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟(jì)寧 272100；2.山東省華魯工程總公司，山東 濟(jì)寧 272100)

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某長螺旋CFG 樁施工出現(xiàn)的問題及采取的處理措施

李亮1,2

(1.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟(jì)寧 272100；2.山東省華魯工程總公司，山東 濟(jì)寧 272100)

本文結(jié)合某工程實(shí)例，介紹了長螺旋CFG樁施工過程中由于地層情況、施工工藝、人員操作等原因造成出現(xiàn)樁徑縮徑、部分為缺陷樁等問題，通過檢測、分析提出處理方案采取適當(dāng)處理措施，解決了施工中的問題。

長螺旋；CFG樁；問題；處理

1 工程概況

某工程位于山東省聊城市陽谷縣祥光工業(yè)園，采用筏板基礎(chǔ)，筏板下采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)對地基進(jìn)行處理，CFG樁設(shè)計(jì)有效樁長14 m，樁徑400 mm，總樁數(shù)2514根。采用長螺旋成孔，設(shè)計(jì)砼強(qiáng)度C20，設(shè)計(jì)(樁間距1.2 m×1.2 m)復(fù)合地基承載力特征值為385 kPa，設(shè)計(jì)(樁間距1.2 m×1.4 m)復(fù)合地基承載力特征值為347 kPa，設(shè)計(jì)(樁間距1.2 m×1.5 m)復(fù)合地基承載力特征值為331 kPa，設(shè)計(jì)(樁間距1.2 m×1.6 m)復(fù)合地基承載力特征值為315 kPa，設(shè)計(jì)增強(qiáng)體單樁承載力特征值不小于518 kN，樁端以⑥層粉砂層為持力層，樁端進(jìn)入持力層≥2 m。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位為重慶大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，勘察單位為聊城市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院有限公司，監(jiān)理單位為山東天柱建設(shè)咨詢有限公司，我單位負(fù)責(zé)CFG樁施工。

2 工程地層情況

3 工程樁施工出現(xiàn)的問題

由于工期比較緊，工程樁施工前未進(jìn)行試樁施工。工程樁于2016年4月28日開工，施工過程中投入了2臺長螺旋鉆機(jī)晝夜不停連續(xù)作業(yè)，于5月26日正式完工。間歇期滿足要求后，總承包方組織人員、設(shè)備進(jìn)行土方開挖，開挖后，發(fā)現(xiàn)從總體看，樁頭質(zhì)量控制尚可，但部分樁的樁頂處表觀質(zhì)量較差，上大下小，鑿除樁頭后，有的CFG樁的樁頂直徑不足400 mm，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，最小的樁頂直徑只有320 mm，另有個別樁從樁頂標(biāo)高處下挖1 m后，樁徑才符合設(shè)計(jì)要求。針對上述情況，業(yè)主代表會同設(shè)計(jì)、監(jiān)理及施工單位相關(guān)人員研究后決定，立即進(jìn)行復(fù)合地基的檢測工作，特別是樁徑不符合設(shè)計(jì)要求的區(qū)域要重點(diǎn)進(jìn)行檢測。按照設(shè)計(jì)圖紙要求，復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁靜載荷試驗(yàn)的數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%，且每個單體工程的靜載荷試驗(yàn)數(shù)量不少于3點(diǎn)，樁身完整性檢測，要求抽取不少于總樁數(shù)10%的樁進(jìn)行低應(yīng)變動力測試。

檢測單位由業(yè)主選定，檢測結(jié)果如下：

(1)復(fù)合地基承載力檢測共抽檢16組，特征值均滿足設(shè)計(jì)要求；

(2)豎向增強(qiáng)體單樁靜載荷試驗(yàn)共抽檢19組，有3組未滿足設(shè)計(jì)要求(480#、2382#、2197#的單樁豎向抗壓極限承載力為777 kN，承載力未滿足設(shè)計(jì)要求)，對3根豎向增強(qiáng)體檢測靜載不合格的樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測，樁身完整性良好，其余16組的單樁豎向抗壓極限承載力為1036 kN，承載力滿足設(shè)計(jì)要求；

(3)通過樁身完整性試驗(yàn)，確定共檢測262根樁，89根樁為樁身完整I類樁，167根樁為輕微缺陷II類樁，6根樁為嚴(yán)重缺陷IV類樁。

對于低應(yīng)變檢測的IV類樁，現(xiàn)場進(jìn)行了開挖檢查驗(yàn)證，經(jīng)分析認(rèn)為是在清槽時被機(jī)械設(shè)備碰斷所致。根據(jù)業(yè)主要求，后期又增加了6根樁的低應(yīng)變檢測，樁身完整性良好。

4 原因分析

經(jīng)相關(guān)人員綜合分析，出現(xiàn)上述問題的原因確定如下：

4.1 工程樁施工前未進(jìn)行試樁施工

由于工期較緊，本工程未做試樁。按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011第7.2.8條規(guī)定：復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，或采用增強(qiáng)體載荷試驗(yàn)結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。該條款為強(qiáng)制性條文。如果本工程嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施工，即工程樁施工前先進(jìn)行試樁施工，那就有可能提前發(fā)現(xiàn)問題，并及時采取相應(yīng)措施。因?yàn)閹r土工程強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)、綜合判斷，試樁就是在不熟悉的、復(fù)雜的地層中進(jìn)行施工時，為全面了解地層情況、選用適宜的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)而采取的施工經(jīng)驗(yàn)積累的一種有效方式。

4.2 地層情況原因

從工程地質(zhì)勘察報(bào)告可以看出，地層中存有多層粉質(zhì)黏土層，特別是設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高位置正處于黏土層，另外該地區(qū)地下水位較高，受地下水的長期浸泡，黏土更容易發(fā)生收縮，造成樁徑變細(xì)。實(shí)踐證明，在膨脹性地層中施工，樁體很容易發(fā)生縮徑現(xiàn)象，這就要求施工人員在施工前對地層情況要有一個基本了解，并提前制定出有針對性的技術(shù)措施并在施工中付諸實(shí)施，同時要及時檢查實(shí)施的效果，根據(jù)實(shí)施效果決定是否對技術(shù)措施做相應(yīng)調(diào)整，以確保工程質(zhì)量。

4.3 人員操作原因

《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202—2002第4.13.2條規(guī)定：提拔鉆桿(或套管)的速度必須與泵入混合料的速度相配，否則容易產(chǎn)生縮徑或斷樁，而且不同土層中提拔的速度不一樣，砂性土、砂質(zhì)黏土、黏土中提拔的速度為1.2～1.5 m/min，在淤泥質(zhì)土中應(yīng)適當(dāng)放慢。樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5 m。由沉管方法成孔時，應(yīng)注意新施工樁對已成樁的影響，避免擠樁。實(shí)際施工，前臺鉆機(jī)操作人員和后臺司泵工應(yīng)當(dāng)配合密切，司鉆人員應(yīng)掌握好提鉆速度，而且對地層情況要熟悉，不同地層提鉆的速度應(yīng)不一樣，同時對混合料要注意振搗，司泵人員對泵壓及停泵時間一定要把握好。本工程樁頂出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象，原因之一就是司鉆人員提鉆過快，混凝土振搗不到位；原因之二就是司泵人員停泵時間過早，停泵時混合料自身壓力不夠，致使樁頭發(fā)生縮徑。

4.4 施工工藝原因

本工程樁間距多為1.2 m×1.2 m和1.2 m×1.4 m，樁間距較小，在飽和軟土中成樁時，由于剛施工完畢的樁尚未成型，易出現(xiàn)新施工的樁對已打樁進(jìn)行擠壓導(dǎo)致已打樁發(fā)生變形，造成縮徑的現(xiàn)象。所以施工過程中盡量采用隔行跳打的方法，隨后再隔行補(bǔ)打另外的部分。要提前安排好作業(yè)順序，并做好詳細(xì)的記錄，保證已打樁達(dá)到一定強(qiáng)度后再打另外的部分。

4.5 其他方面原因

低應(yīng)變樁身完整性檢測發(fā)現(xiàn)有6根樁為嚴(yán)重缺陷IV類樁，經(jīng)分析為機(jī)械設(shè)備挖土方時造成，所以開挖基坑時為保證開挖質(zhì)量，在距樁底1 m的范圍內(nèi)采用人工挖土的辦法，或使用小型挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行挖土，盡量避免挖土機(jī)械與CFG樁身接觸、碰撞，造成斷樁。

5 處理方案的確定

測樁結(jié)果出來后，業(yè)主立即召集勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位相關(guān)人員到施工現(xiàn)場召開座談會，對CFG樁檢測結(jié)果進(jìn)行專家論證。為盡快將問題圓滿解決，把對工程進(jìn)度影響的不利因素降到最低，業(yè)主還特地邀請了當(dāng)?shù)赜胸S富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的某建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院的2名資深設(shè)計(jì)人員一起參加座談。

5.1 施工單位代表的意見

(1)對現(xiàn)場縮徑達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的樁開挖后進(jìn)行修補(bǔ)、接樁處理；

(2)從檢測報(bào)告結(jié)論來看，復(fù)合地基承載力滿足要求，可認(rèn)為本工程CFG樁施工符合設(shè)計(jì)要求。

5.2 勘察單位代表意見

按要求應(yīng)做26組復(fù)合地基和增強(qiáng)體單樁試驗(yàn)，現(xiàn)場實(shí)際做了35組，已滿足要求。對3根豎向增強(qiáng)體檢測靜載不合格的樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測，樁身不存在嚴(yán)重缺陷，再進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測后，結(jié)果能滿足設(shè)計(jì)要求，綜合分析，認(rèn)為能滿足設(shè)計(jì)要求。

5.3 某建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司代表意見

(1)對低應(yīng)變檢測為IV類的樁要下挖，按接樁進(jìn)行處理，同時建議加大低應(yīng)變檢測范圍；

(2)對縮徑樁要下挖進(jìn)行探明縮徑程度，并相應(yīng)進(jìn)行處理；

(3)對3根豎向增強(qiáng)體靜載荷檢測不合格的樁要進(jìn)行加強(qiáng)處理。原因是：雖然舊的規(guī)范對復(fù)合地基單樁檢測未做要求，現(xiàn)行的《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002也未做明確要求，但新的設(shè)計(jì)規(guī)范和新的建筑地基處理技術(shù)規(guī)范均做出了明確要求，并且是強(qiáng)制性條文，要求對復(fù)合地基單樁承載力進(jìn)行檢測。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011第10.2.10條規(guī)定：復(fù)合地基應(yīng)進(jìn)行樁身完整性和單樁豎向承載力檢驗(yàn)以及單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，施工工藝對樁間土承載力有影響時還應(yīng)進(jìn)行樁間土承載力檢驗(yàn)；《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012第7.1.3條規(guī)定：復(fù)合地基承載力的驗(yàn)收檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，對有黏結(jié)強(qiáng)度的復(fù)合地基增強(qiáng)體尚應(yīng)進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)。所以現(xiàn)有3組單樁承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該采取相應(yīng)的處理措施。

5.4 監(jiān)理單位代表意見

從規(guī)范規(guī)定上要考慮單樁承載力是否合格，從工程實(shí)際應(yīng)用上主要應(yīng)考慮復(fù)合地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。

5.5 業(yè)主特邀的當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)人員意見

(1)低應(yīng)變檢測6根樁為IV類樁，對此可下挖至斷面，按接樁進(jìn)行處理，IV類樁的數(shù)量占2%，且已初步查明為機(jī)械設(shè)備挖土方造成，非施工方原因，考慮CFG樁主要解決豎向承載力問題，不考慮解決水平力問題，建議不再增加低應(yīng)變檢測數(shù)量；

(2)雖然新的規(guī)范對復(fù)合地基單樁靜載荷檢測提出了明確要求，但是《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012第A.0.8 條規(guī)定：同一土層參加統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)不少于3點(diǎn)，各試驗(yàn)實(shí)測值的極差不超過其平均值的30%時，取該平均值作為處理地基的承載力特征值，當(dāng)極差超過平均值的30%時，應(yīng)分析極差過大的原因，需要時應(yīng)增加試驗(yàn)數(shù)量并結(jié)合工程具體情況確定處理好復(fù)合地基的承載力特征值，3根豎向增強(qiáng)體檢測靜載試驗(yàn)不合格，但極差小于平均值的30%，可取平均值作為設(shè)計(jì)調(diào)整依據(jù)。根據(jù)檢測報(bào)告提供的數(shù)據(jù)，按照平均值計(jì)算法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，復(fù)合地基單樁靜載荷試驗(yàn)的合格率=(777×3+1036×16)/(1036×19)=96.1%，即不合格率約為4%，可以視同本工程復(fù)合地基單樁靜載荷試驗(yàn)是合格的，而且本工程是復(fù)合地基，是樁和土共同受力，不必獨(dú)立考慮樁和土是否分別合格，復(fù)合地基檢測合格即能滿足工程使用要求；

(3)如果從整個復(fù)合地基沉降的均勻性考慮，可以考慮采取相應(yīng)的處理措施，因CFG樁是土與樁的共同作用，且復(fù)合地基承載力檢測是合格的，建議適當(dāng)調(diào)整褥墊層厚度，使缺陷樁處的地基土承擔(dān)較多的荷載。

5.6 處理方案

經(jīng)過討論，處理方案確定如下：

(1)對低應(yīng)變檢測不合格的樁開挖到斷面，按接樁方案進(jìn)行處理，把樁身缺陷部位以上部分混凝土挖出鑿除，將樁身斷裂處鑿磨清洗干凈并涂抹水泥漿，樁身斷裂面以下200 mm內(nèi)的樁周土也要挖除，以便樁頭外露，把樁徑擴(kuò)大至600 mm，然后用高于C20標(biāo)號的混凝土振搗回填至基槽底標(biāo)高后養(yǎng)護(hù)并加以覆蓋；

(2)對增強(qiáng)體單樁試驗(yàn)檢驗(yàn)不合格的3根樁采用局部加厚筏板、增加鋼筋的方案解決，具體尺寸方案由設(shè)計(jì)單位出具；

(3)對西半部區(qū)域可進(jìn)行下一道工序施工，東半部區(qū)域局部樁徑達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的樁應(yīng)進(jìn)行開挖，探明樁徑情況，如下挖深度較淺時，可按修補(bǔ)或接樁方案處理(如圖1、圖2)；如開挖較深樁體直徑仍不能滿足設(shè)計(jì)要求，要通知相關(guān)單位進(jìn)行解決。

最終，按照設(shè)計(jì)單位出具的處理方案，本工程出現(xiàn)的問題得到了及時、妥善的處理。

圖1 需進(jìn)行修補(bǔ)、下挖處理的部分樁頂現(xiàn)狀

圖2 下挖后需接樁處理的部分樁頂現(xiàn)狀

6 結(jié)語

(1)工程樁施工前進(jìn)行試樁施工非常有必要，特別是在地層情況比較復(fù)雜地區(qū)。

(2)在有膨脹性的地層中施工時操作人員應(yīng)提前收集、掌握詳細(xì)的地層資料，在不同地層采用不同的提鉆速度，選用合適的泵壓，并確?；旌狭险駬v到位。

(3)現(xiàn)場條件允許的情況下，對于早期施工的CFG樁，在樁身混凝土凝固后，結(jié)合工程地質(zhì)勘察報(bào)告，有選擇性的提前開挖幾根樁至樁頂或樁頂以下有疑問的部位，檢查是否存有異?，F(xiàn)象，做到心中有數(shù)。

(4)施工過程中司鉆人員與司泵人員一定要密切配合，不同地層選用不同的技術(shù)參數(shù)，這是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

(5)對于樁間距較小的CFG樁項(xiàng)目，盡量采用間隔跳打法進(jìn)行施工，并要做好詳細(xì)、準(zhǔn)確的記錄。

(6)發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)立即通過正常渠道與設(shè)計(jì)人員溝通，以確保出現(xiàn)的問題能夠得到妥善、及時的解決。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部, 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范: GB50007—2011[S]. 中國建筑工業(yè)出版社, 2012.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范:JGJ79—2012[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2012.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部, 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 建筑地基基礎(chǔ)工程施工規(guī)范: GB51004—2015[S]. 北京:中國計(jì)劃出版社,2015.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 建筑樁基技術(shù)規(guī)范: JGJ94—2008[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[5] 李亮, 石燕霞. 建筑樁基技術(shù)規(guī)范修訂實(shí)施以來的若干思考[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程), 2014(5):72-76.

[6] 李亮, 王天放, 曲守全. 旋挖成孔工藝在黔東某電廠樁基工程中的實(shí)踐[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程), 2006, 33(9):30-33.

[7] 李亮. 旋挖鉆機(jī)在平邑石膏礦坍塌事故大直徑救生孔鉆進(jìn)中的應(yīng)用[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程), 2016, 43(5):17-21.

[8] 李亮. 平邑石膏礦坍塌事故救援成功后的幾點(diǎn)思考[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程), 2016, 43(10):281-286.

[9] 李亮. 關(guān)于樁與深基礎(chǔ)施工技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新的思考[J]. 地質(zhì)裝備, 2015, 16(6):33-37.

[10]李亮, 王景廣. 長螺旋超流態(tài)壓灌樁施工技術(shù)探討[J]. 西部探礦工程, 2013, 25(11):23-26.

2017-01-09

李亮(1971-)，男，高級工程師，主要從事樁基施工與管理工作，山東省濟(jì)寧市兗州區(qū)建設(shè)東路272號，Tel：13696371606,E-mail:liliang2882@163.com。

TU473.1

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1009-282X(2017)03-0037-04