CFG樁復(fù)合地基的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)應(yīng)用

杜濤濤

摘要：CFG樁能夠很大程度上提高地基的承載能力，同時具有工藝簡單、用時短、低成本等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在各大建筑工程施工中。本文基于實(shí)際工程案例，闡述了CFG樁復(fù)合地基標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：CFG樁 復(fù)合地基 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)應(yīng)用

CFG樁復(fù)合地基標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)能有效改善建筑工程地基不均勻沉降問題，而且其成樁質(zhì)量比較高，成本低，已經(jīng)成為我國建筑工程地基處理的主要技術(shù)之一。但在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)生一些問題，在一定程度上限制了CFG樁復(fù)合地基的性能和作用的發(fā)揮。

一、工程案例

某建筑工程，地下2層，地上共32層，其中1～6層為商業(yè)功能區(qū)，9～14層為多公功能標(biāo)準(zhǔn)寫字樓，15～32層為住宅區(qū)，地坪標(biāo)高為8.2m，基地標(biāo)高1.80m，基坑深度8.4m，地基采用CFG樁和混凝土樁組成的復(fù)合地基，CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)承載力為450kPa，CFG樁自身強(qiáng)度為25MPa，混凝土樁自身強(qiáng)度為5MPa。CFG樁長16m，直徑400ram，單個CFG樁的承載力在700kN以上，選擇在正方形布置CFG樁，樁間距為2m。

二、CFG樁提高地基承載力的原理及其施工工藝

（一）CFG樁提高地基承載力的原理

CFG樁成樁后，混合料的水泥會和粉煤灰之間發(fā)生硬凝反應(yīng)，同時水泥和水會發(fā)生水化反應(yīng)，從而生成一種難溶于水的結(jié)晶化合物，比如：鋁酸鈣水化物以纖維狀結(jié)晶存在于CFG樁中，可以自主生長和延伸，充填到碎石和石屑等空隙中，進(jìn)而和地基中的土質(zhì)交互交織，形成一種獨(dú)立存在的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，達(dá)到提升地基基礎(chǔ)的強(qiáng)度和抗壓能力。施工中，對加壓周圍土體，促使周圍土體的密實(shí)度越來越高，進(jìn)一步提高了地基土的受力性能。

（二）CFG樁和樁間土、褥墊層之間的關(guān)系

CFG樁和樁間土、褥墊層之間關(guān)系如圖1所示：

圖1中的1表示CFG樁和樁之間的土質(zhì)；2表示CFG樁；3表示地基基礎(chǔ)；4表示褥墊層。

從圖1可以清楚看出，當(dāng)建筑物的荷載作用到地基表面后，CFG樁的樁體逐漸進(jìn)入褥墊層，CFG樁上層褥墊材料受到擠壓會向四周流動，確保CFG樁和地基地面能始終接觸，同時CFG樁土地壓縮量會逐級加大，促使CFG樁間土的承載力能順利發(fā)揮，可見，CFG樁和樁間土始終保持共同作用。褥墊層材料的流動補(bǔ)償促使樁間土的承載力能的充分發(fā)揮，以達(dá)到改善地基狀態(tài)的目的。

（三）CFG樁復(fù)合地基的標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝

CFG樁復(fù)合地基的標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝如圖2所示：

從圖2中可以清楚看出CFG樁復(fù)合地基的標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝性比較簡單，在施工前要確定每根CFG樁的具體位置，然后通過放線測量確定CFG樁機(jī)的具體位置，就可以開始施工，當(dāng)鉆孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高以后，通過泵送的方式，配制好的混合料送到CFG樁中，采用邊送料邊提拔鉆桿的方式，直到混合料填滿整個CFG樁，并清理?xiàng)壨撂幚鞢FG樁樁頭，當(dāng)一切完成以后鋪設(shè)褥墊層。

三、CFG樁復(fù)合地基的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的應(yīng)用

（一）cFG樁樁體強(qiáng)度及配合比設(shè)計(jì)

技術(shù)具體應(yīng)用過程中，CFG樁樁體強(qiáng)度的計(jì)算需要根據(jù)單個CFG樁的極限強(qiáng)度來進(jìn)行計(jì)算，就建筑工程而，單個CFG樁承載力在700kN以上，有效滿足了建筑工程的具體需求。而配合比的確定需要根據(jù)通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行確定，通常情況下，為減少水化反應(yīng)影響，水泥添加量要控制在25%～45%之間，最大不能超過50%?；旌狭现屑尤敕勖夯业臄?shù)量比較多，因此CFG樁的強(qiáng)度的增長實(shí)際比普通混凝土要慢很多的，CFG樁硬度的檢測要在60天后進(jìn)行。在7～10CFG樁的強(qiáng)度可以增長到總強(qiáng)度的30%～40%，30天后可以達(dá)到最終強(qiáng)度的70%作用，因此當(dāng)CFG樁施工完成以后要進(jìn)行科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)。

（二）褥墊層厚度及材料的選擇

褥墊層在CFG樁復(fù)合地基中主要作用是找平，其鋪設(shè)的厚度決定了CFG樁復(fù)合地基的性能和作用的發(fā)揮。為提高CFG樁復(fù)合地基的承載力，墊層的厚度和樁間土的承載力成正比，與樁的應(yīng)力比成反比，即墊層越厚，越有利于樁間土承載力的發(fā)揮，越不利于樁的承載能力發(fā)揮，因此必須綜合考慮各種因素確定褥墊層厚度，如：樁體剛度、地基土承載力等。本次工程墊層厚度設(shè)計(jì)為200mm，樁徑350mm，樁長4.4m，處理結(jié)果要求承載力特征值≥300kPa。

（三）CFG樁復(fù)合地基施工質(zhì)量控制

本建筑工程在施工中為切實(shí)提高的施工效率和質(zhì)量，選擇振動沉管CFG樁施工技術(shù)，施工機(jī)械型號為DZ55，具體施工中必須高度重視幾點(diǎn)：

1.確定放樁位點(diǎn)

科學(xué)合理樁位點(diǎn)CFG樁施工的關(guān)鍵，其定位的精確與否，直接決定了建筑工程地基的穩(wěn)定性和質(zhì)量，因此在CFG樁施工前必須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求精確各個樁位點(diǎn)。

2.樁機(jī)就位、成孔

衡量裝機(jī)就位主要標(biāo)準(zhǔn)是樁機(jī)定位和地面的平整性以及穩(wěn)固性，確保樁機(jī)和地面成垂直狀態(tài)，通過鉛錘調(diào)節(jié)鉆機(jī)垂直度。同時把垂直度誤差控制在1.5%之內(nèi)，如果垂直偏度較大，可以通過移動樁機(jī)的方式適當(dāng)調(diào)整。

3.沉管到設(shè)計(jì)位置

當(dāng)沉管下沉到設(shè)計(jì)位置后，通過料斗向CFG樁中投放配制好的混合材料，當(dāng)混合料和CFG樁上端平齊以后停止投料。如果投料中受到某些因素影響，在提鉆和拔管過程中可以繼續(xù)投料，以確保成樁的標(biāo)高和密實(shí)度能滿足具體需求?；旌狭系呐浜媳戎乇仨殗?yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)定，根據(jù)實(shí)際情況確定水泥的用量，在攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢璧臅r間應(yīng)當(dāng)控制在2min以上，水量跟進(jìn)CFG樁度坍落度的具體需求合理調(diào)整，成樁后樁頂浮漿的厚度應(yīng)當(dāng)控制在200mm之內(nèi)，

4.邊振動邊拔管

沉管在混合料加到鋼管投料口齊平后應(yīng)在原地留振10s左右，為確保CFG樁成樁的效果，必須嚴(yán)格控制拔管的速度，根據(jù)成樁的具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，就此建筑工程CFG樁而言，拔管的速度控制在1.2m/min～1.5m/min就可以確保CFG樁成樁的質(zhì)量。每提升1.5m左右，需要停留1 5～20秒進(jìn)行振搗。在含水砂層段內(nèi)可以稍微放慢提鉆速度，避免流砂的流動導(dǎo)致CFG樁發(fā)生斷樁或者塌孔。endprint

5.檢測

施工完成后，需經(jīng)過60天時間才能達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度，由專業(yè)質(zhì)量檢測單位對CFG樁的成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測。檢測有兩種方式，一種通過低應(yīng)變力對CFG樁的樁身質(zhì)量進(jìn)行檢測，也稱為動態(tài)檢測；另一種是通過靜載荷試驗(yàn)對承載力進(jìn)行檢測，也就是靜態(tài)檢測。其中動態(tài)檢測的數(shù)量應(yīng)當(dāng)是CFG樁總數(shù)8%～10%，而靜態(tài)檢測樁的總數(shù)應(yīng)當(dāng)是總CFG樁數(shù)量的0.5%～1%。

6.樁間土清除和樁頭截除、修整

當(dāng)混合料初次凝固后，可以把棄土清理出現(xiàn)場，在CFG樁的頂部預(yù)留出200mm的厚土層，樁頭的截除必須用人工清除，把樁頭截斷到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并清除頂部浮漿，直到露出新的混凝土，再樁頂找平。

7.鋪設(shè)

褥墊層的材料可以是直徑為5～20mm碎石，當(dāng)褥墊層鋪設(shè)完成以后，用平板振動器振壓5遍以上。必須對褥墊層材料及時挑選，材料不得含有植物殘體、建筑垃圾等材料，切忌不可選擇鵝卵石來充當(dāng)褥墊層，褥墊層分層鋪設(shè)應(yīng)當(dāng)控制鋪設(shè)厚度在200mm以上。

四、CFG樁復(fù)合地基施工質(zhì)量問題的解決措施

（一）堵管及其解決措施

堵管是CFG樁復(fù)合地基施工中最常見的問題，一旦發(fā)生堵管問題，不但會影響CFG樁施工效率和質(zhì)量，增加工人的勞動強(qiáng)度；而且還會造成巨大的資源浪費(fèi)。尤其在堵管排除不順利時，就會導(dǎo)致CFG樁混合料發(fā)生失水和硬化問題，增加再次堵管發(fā)生的概率。造成堵管現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是混合配料的配比不夠合理、混合料攪拌不到位、機(jī)械設(shè)備存在問題等。

為最大限度避免堵管問題的發(fā)生，泵送混合料的混凝土泵應(yīng)盡可能放置在基坑底，即把攪拌好的CFG樁混合料，通過溜槽傳輸?shù)交炷恋妮斔捅蒙?，再進(jìn)行泵送灌注施工，不能把混凝土泵直接放置在地表進(jìn)行泵送施工。

（二）斷樁、縮頸

大量工程實(shí)例表明，解決斷樁和縮頸最直接有效的辦法就是加大CFG樁的樁距，通常情況下CFG樁布樁的原則是“大樁長、大樁距”。軟土地質(zhì)施工中，為減少新CFG樁打樁時對已建成CFG樁影響，可選擇隔樁跳打方式，可以為已打好CFG樁提供充分凝固時間，當(dāng)CFG樁具有一定強(qiáng)度以后，會增加抵抗擠壓力的作用，也有利于擠壓引起的超孔隙水壓消散。

同時，施工監(jiān)測工作是提高CFG樁復(fù)合地基承載力的關(guān)鍵。具體而言，施工監(jiān)測單位的主要工作有：第一，監(jiān)測場地標(biāo)高，施工前要測量場地的標(biāo)高，并隨機(jī)設(shè)置足夠數(shù)量和代表性的監(jiān)測點(diǎn)，施工中隨時監(jiān)測場地地面是否隆起；第二，監(jiān)測CFG樁樁頂?shù)臉?biāo)高。以施工完成的CFG樁為監(jiān)測對象，根據(jù)對樁頂?shù)淖兓闆r進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，把監(jiān)測的重點(diǎn)放在CFG樁相對密集的區(qū)域。之外，縮頸和地基土質(zhì)有很大關(guān)系，通常土質(zhì)質(zhì)量越松軟，在CFG樁施工過程中就越容易發(fā)生縮頸問題。因此，一方面要確保灌注管內(nèi)混凝土的高度，另一方面也要嚴(yán)格控制混凝土的灌入量，確?；炷凉嘧⒊溆禂?shù)≥1。

五、結(jié)語

CFG樁具有工藝簡單、成本低、效果好等優(yōu)勢，但是在具體中，必須根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇正確的施工工藝和施工方法，才能提高復(fù)合地基的承載力，從確保建筑工程的整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。endprint