鄭州某工程CFG樁施工技術(shù)

何俊照 金玉玲 梁 東 丁占穩(wěn) 羅旭濤

(1.河南省地礦建設(shè)工程(集團(tuán))有限公司，河南 鄭州 450007； 2.河南省地質(zhì)環(huán)境勘查院，河南 鄭州 450007； 3.河南省地礦局測繪地理信息院，河南 鄭州 450007)

1 概述

隨著我國基本建設(shè)的城市化建設(shè)大力發(fā)展，各地高層建筑大規(guī)模開發(fā)，絕大數(shù)建筑均需要采用樁基礎(chǔ)或復(fù)合地基以滿足其強(qiáng)度和變形的要求。經(jīng)過近二十年的工程實(shí)踐對(duì)比，CFG樁復(fù)合地基因其較高的承載力、便捷的施工工藝、良好的技術(shù)性能、合理的經(jīng)濟(jì)造價(jià)，得到了廣泛的應(yīng)用。尤其在河南地區(qū)，民用建筑住宅中小高層、高層除極個(gè)別外，均大規(guī)模普便采用。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，樁、樁間土與褥墊層共同構(gòu)成復(fù)合地基[1]。其通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，不管樁端位于一般土層還是堅(jiān)硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。樁將承受的荷載傳向深部土層，大大減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形減小，而且CFG樁樁身材料采用水泥粉煤灰碎石混凝土，并不下放鋼筋籠，工程造價(jià)大大降低，性能比非常高。其廣泛適用于處理黏性土、粉土、砂土和自重固結(jié)已完成的素填土地基[2]。

2 工程概況

鄭州大學(xué)師生周轉(zhuǎn)房CFG樁基工程位于河南省鄭州市高新開發(fā)區(qū)，牡丹路與丹杏路東北角。本次工程10號(hào)樓、13號(hào)樓、17號(hào)樓基礎(chǔ)均采用CFG樁進(jìn)行地基處理，樁端持力層為第⑦粉土層，樁端進(jìn)入持力層不小于0.6 m。設(shè)計(jì)要求本工程復(fù)合地基承載力特征值不小于320 kPa,要求單樁豎向承載力特征值不小于525 kN?；A(chǔ)平面內(nèi)共布置素混凝土樁10號(hào)樓340根，13號(hào)樓340根，17號(hào)樓340根，樁間距1 300 mm～1 500 mm、樁徑均為400 mm，有效樁長19 m,19.5 m兩種，素混凝土等級(jí)為C20。設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高10號(hào)樓為-5.670,-7.270,-6.270，13號(hào)、17號(hào)樓為-5.570,-7.170,-6.270，施工時(shí)樁頂標(biāo)高高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高500 mm。

3 工程前期準(zhǔn)備

工程施工前首先進(jìn)行施工現(xiàn)場準(zhǔn)備，因場地原來有臨時(shí)堆土，先用鏟車平整施工場地，并修整出施工便道，保證進(jìn)場道路暢通，現(xiàn)場做現(xiàn)場水通、電通、路通、通訊暢通和場地平整四通一平，為沖刷泵送混凝土的高壓管，需將水源接至施工現(xiàn)場，可施工一眼施工臨時(shí)用井。按布置圖布設(shè)臨時(shí)用水、用電管線。根據(jù)工程平面布置和現(xiàn)場情況搭設(shè)臨時(shí)建筑，合理布置現(xiàn)場料、具堆放場地。

然后做好必要的技術(shù)準(zhǔn)備，組織技術(shù)人員對(duì)施工圖紙及有關(guān)資料進(jìn)行熟悉，組織進(jìn)行圖紙會(huì)審并詳細(xì)復(fù)核，編制詳細(xì)實(shí)用的施工組織設(shè)計(jì)方案，對(duì)施工圖紙上每棟樓上的每根樁均按數(shù)字做出統(tǒng)一編號(hào)，對(duì)不同樁頂標(biāo)高、不同樁長的樁型分區(qū)標(biāo)出，確保施工時(shí)便于操作掌握，編制詳細(xì)的進(jìn)度計(jì)劃及質(zhì)量、安全、文明施工保證措施，在施工全過程嚴(yán)格執(zhí)行，編制關(guān)鍵點(diǎn)、難點(diǎn)應(yīng)對(duì)措施，并根據(jù)現(xiàn)場施工情況實(shí)時(shí)調(diào)整。施工前召開技術(shù)交底會(huì)，向現(xiàn)場技術(shù)人員及鉆機(jī)施工班組進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底，做到完全熟悉掌握現(xiàn)場情況、工程參數(shù)、施工工藝及突發(fā)問題處理措施。然后做好場地測量控制，場地內(nèi)先在建筑物外部空地通視良好的穩(wěn)定地面上埋設(shè)混凝土土墩，墩深不小于1.5 m，在其頂部埋入鋼釘，建立場地內(nèi)平面坐標(biāo)控制網(wǎng)，并同時(shí)引入水準(zhǔn)坐標(biāo)控制，經(jīng)復(fù)核無誤后建立閉合的場地高程控制系統(tǒng)。

4 CFG樁基施工

根據(jù)場地地層特點(diǎn)、本工程特點(diǎn)，并結(jié)合以前施工經(jīng)驗(yàn)，綜合確定本工程工程樁采用長螺旋鉆成孔，混凝土輸送泵泵壓混凝土成樁的施工工藝，工藝流程圖如下：施工準(zhǔn)備→場地平整→樁位測量放樣→長螺旋鉆機(jī)進(jìn)場→鉆機(jī)安裝調(diào)試→鉆機(jī)就位對(duì)中→鉆進(jìn)成孔排土→施工鉆進(jìn)至預(yù)定深度→停鉆→泵送混凝土及提鉆→灌注成樁→鉆機(jī)移機(jī)。

4.1 樁位測量放樣

按現(xiàn)場已建立的平面坐標(biāo)控制網(wǎng)用全站儀按照樁位平面圖實(shí)地測放樁位，先放出各縱橫軸線并做好標(biāo)記，然后利用各軸線交點(diǎn)采用全站儀局部配合鋼尺進(jìn)行樁位放樣，樁位采用長筷子插入地面以下25 cm以上并灌入白石灰粉，便于鉆進(jìn)施工時(shí)尋找和驗(yàn)證。測量放樣必須經(jīng)復(fù)核合格后，方可進(jìn)行下一步施工。

4.2 鉆機(jī)進(jìn)場安裝

根據(jù)現(xiàn)場CFG樁參數(shù)，綜合考慮采用ZKL-26長螺旋鉆機(jī)成孔，電控卷揚(yáng)機(jī)，動(dòng)力頭輸出軸為中空式，采用整機(jī)拖掛運(yùn)輸，進(jìn)場院后自行起落折疊樁架進(jìn)行安裝，安裝鉆機(jī)要平整、穩(wěn)固，采用HBT60A混凝土輸送地泵并用高壓管連接至鉆機(jī)，鉆機(jī)安裝完畢后在施工前先進(jìn)行調(diào)試。

4.3 現(xiàn)場施工順序

本工程3棟建筑均為長方形，根據(jù)施工現(xiàn)場條件、地質(zhì)情況及工程平面布置，現(xiàn)場施工由邊線開始，施工順序?yàn)檠刂v向軸線(數(shù)字軸)打，逐步向另一側(cè)展開施工，因場地部分地層較軟，局部采用施工一根間隔一根跳打或施工一根間隔兩根跳打，每棟樓均采用2遍～3遍施工，直至施工結(jié)束。

4.4 樁機(jī)就位

施工開始前，將鉆機(jī)移至具體樁位上方，并使鉆頭尖端對(duì)準(zhǔn)具體樁位中心點(diǎn)，確保鉆尖與樁點(diǎn)偏移量不大于1 cm，關(guān)閉鉆尖開啟閥門，保證閥門內(nèi)無土進(jìn)入。鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位以后，進(jìn)行樁位調(diào)平，利用鉆塔上正側(cè)面的鉛錘居中度調(diào)整鉆塔垂直度，完全居中符合要求后，鉆機(jī)調(diào)平完畢，鉆機(jī)司鉆操作鉆機(jī)下鉆。施工前應(yīng)按圖紙要求確定該類樁型鉆進(jìn)深和空噴高度，在鉆塔上做出明確標(biāo)志。剛開始鉆進(jìn)時(shí)速度要慢，鉆進(jìn)過程中，一般不得反轉(zhuǎn)或提升鉆桿。

4.5 鉆進(jìn)成孔

根據(jù)本工程樁型參數(shù)、場地現(xiàn)場情況及地層地質(zhì)情況，合理制定鉆進(jìn)參數(shù)；鉆進(jìn)開始時(shí)要用慢速，嚴(yán)格控制鉆桿跳動(dòng)與機(jī)架搖晃，以免樁的垂直度不夠造成孔斜及擴(kuò)孔，影響樁身質(zhì)量；施工時(shí)鉆進(jìn)速度控制在3.0 m/min左右，直至孔底。鉆進(jìn)時(shí)隨時(shí)檢查鉆桿的垂直度與孔位,垂直度允許偏差小于1%。穿過軟硬土層交界處時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)尺，保持鉆具垂直。鉆進(jìn)中遇蹩車，不進(jìn)尺或鉆進(jìn)緩慢時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查，找出原因，采取措施，避免盲目鉆進(jìn)，導(dǎo)致樁孔嚴(yán)重傾斜、垮孔甚至卡鉆、折斷鉆具等惡性孔內(nèi)事故；采用鉆桿標(biāo)記的方法驗(yàn)證孔深，樁長允許偏差不大于100 mm。鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深后，應(yīng)停鉆等待泵送混凝土輸送到孔底后，方可提鉆，始終保持鉆頭位于混凝土面以下，嚴(yán)格防止樁孔底部虛空，影響成樁質(zhì)量。

4.6 混凝土泵送及提鉆成樁

鉆至設(shè)計(jì)孔深后才可輸送混凝土，混凝土須先作坍落度試驗(yàn)，滿足18 cm～20 cm的要求后方可灌注。用罐車將商品混凝土運(yùn)送至場地并注入混凝土地泵中，開始施工，合理安排時(shí)間，既要保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)性不能斷供，又要保證混凝土在場地內(nèi)等待時(shí)間不能過長，以免離析初凝影響混凝土質(zhì)量。提鉆時(shí)地泵通過高壓管將混凝土注入充滿中心管，利用管內(nèi)混凝土沖擊力將鉆尖開啟閥門打開，并觀察混凝土輸送地泵壓力是達(dá)到要求(4 MPa)后及中心管頂部泄氣閥泄氣后等混凝土埋住鉆頭時(shí)才開始提升，控制提升速度保持在2.0 m/min～3.0 m/min左右，確保成樁樁身質(zhì)量，鉆機(jī)司鉆與混凝土輸送地泵操作人員緊密結(jié)合，有效指揮泵送人員開、關(guān)泵，避免造成堵管現(xiàn)象或超灌、灌入量不夠情況。成樁時(shí)間一般為10 min，若無混凝土輸入時(shí)，后盤應(yīng)及時(shí)提示，停止提升，直至灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高，超灌高度控制在0.5 m，以確保鑿除樁頭后，樁頭混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

5 施工關(guān)鍵工序及難點(diǎn)控制措施

5.1 防止樁頭下沉(負(fù)樁)及竄孔質(zhì)量控制方法

由于場地部分地層較軟，出現(xiàn)有樁頭下沉現(xiàn)象，施工期間還發(fā)現(xiàn)部分樁孔有竄孔現(xiàn)象，造成樁頭下沉較大，施工中采用兩種方法積極應(yīng)對(duì)：一是采用三遍跳打，施工一根樁間隔兩根樁進(jìn)行再施工下一根樁，最終打三遍，即第一遍先打1號(hào)，4號(hào)，7號(hào)，10號(hào)樁…，第二遍再打2號(hào)，5號(hào)，8號(hào)，11號(hào)樁…，最后再施工3號(hào)，6號(hào)，9號(hào)，12號(hào)樁…；二是現(xiàn)場焊制探桿在跳打第一遍時(shí)每施工完一根樁1 h～2 h后現(xiàn)場探測樁頭位置，發(fā)現(xiàn)竄孔下沉嚴(yán)重及時(shí)補(bǔ)樁，由于組織處理得當(dāng)，整個(gè)工程僅有兩個(gè)樁出現(xiàn)竄孔下沉現(xiàn)象并得到了及時(shí)處理，取得了良好的效果。

5.2 防止堵管控制及應(yīng)對(duì)措施

鉆機(jī)司鉆、混凝土輸送地泵操作員要嚴(yán)格遵守施工要求及操作規(guī)范，熟練操作、緊密配合，還要保證商品混凝土的和易性各項(xiàng)參數(shù)滿足要求，才能保證其不易堵管。有效的控制堵管現(xiàn)象的發(fā)生。若鉆進(jìn)及混凝土泵送過程中確實(shí)發(fā)生了堵管應(yīng)及時(shí)處理，如樁身混凝土灌注完畢可直接清理鉆機(jī)，進(jìn)行下一根樁施工；如樁身混凝土未灌注完畢發(fā)生堵管需提鉆清理時(shí)，應(yīng)將鉆桿提出鉆孔后將廢料排出，清理鉆桿后，然后重新鉆進(jìn)施工至混凝土面以下不小于1.0 m，重新提升鉆桿并灌注混凝土，以免斷樁，確保成樁質(zhì)量。

5.3 防止縮徑、夾泥、斷樁的保證措施

施工中如鉆頭磨損嚴(yán)重而沒有及時(shí)更換修補(bǔ)，易產(chǎn)生樁身縮徑現(xiàn)象。而成樁深度范圍內(nèi)存在較軟弱的地層如淤泥質(zhì)地層、稍密粉土、砂層和可塑粘性土地層，CFG樁施工過程中如處理不當(dāng)也易產(chǎn)生縮徑、夾泥、斷樁現(xiàn)象。為確保杜絕以上情況，施工中首先要保證鉆頭的直徑尺寸滿足要求，每施工50根樁進(jìn)行現(xiàn)場量測檢查，如有磨損不符合要求及時(shí)修補(bǔ)或更換；其次要嚴(yán)格控制提鉆速度，每分鐘提升2 m～3 m左右，提升至軟弱地層時(shí)要放慢提升速度，并確保鉆頭始終位于混凝土面下方，嚴(yán)格禁止鉆頭拔出混凝土面；還要嚴(yán)格控制混凝土和易性等各項(xiàng)參數(shù)滿足要求，嚴(yán)格控制商品混凝土在現(xiàn)場的等待時(shí)間，現(xiàn)場實(shí)時(shí)測定混凝土坍落度，如不符合要求及時(shí)更換。

5.4 防污染措施

加強(qiáng)施工管理，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)意識(shí)。據(jù)施工現(xiàn)場情況及工程特點(diǎn)，制定專門的環(huán)境保護(hù)措施，處置好設(shè)備及材料的存放，保持現(xiàn)場整潔和道路暢通。商品混凝土運(yùn)送時(shí)，對(duì)工地大門圍墻處及施工便道實(shí)施噴淋。對(duì)場地內(nèi)存放的材料及時(shí)遮蓋，如有需要及時(shí)灑水，防止揚(yáng)塵。CFG樁成樁過程中，要排出廢土，待樁基成樁后，混凝土凝固后，要根據(jù)現(xiàn)場情況將廢土清除，拉運(yùn)到指定地點(diǎn)進(jìn)行處理。

6 結(jié)語

CFG樁復(fù)合地基因其施工便利、安全經(jīng)濟(jì)，近年來得到了廣泛的應(yīng)用，但施工工程中如控制不當(dāng)易出現(xiàn)下沉、竄孔、縮徑、斷樁、夾泥等問題，鄭州某大學(xué)師生周轉(zhuǎn)房CFG樁工程，采用長螺旋鉆進(jìn)成孔，施工過程中嚴(yán)格按照施工工藝要求，制定了關(guān)鍵工序及難點(diǎn)控制措施，樁基檢測各項(xiàng)結(jié)果優(yōu)良，取得了良好的效果。