CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)在晉中市某項目的應(yīng)用

楊澤峰

（山西焦煤集團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，山西 太原 030024）

在大部分工程項目中，天然地基的承載能力往往不能夠滿足上部建筑物荷載，所以在施工前期會采取一定的地基處理措施，保證工程質(zhì)量及施工安全。CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)是當(dāng)前較為流行的軟弱地基處理工藝，其具有速度快、成本低等優(yōu)勢，在我國的許多建筑工地上都發(fā)揮著重要的作用。

1 CFG樁復(fù)合地基加固機理

CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)一般由三部分組成：CFG樁、樁間土、褥墊層。首先，CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石等原材料通過拌合形成的一種剛性樁，實踐中也常用素混凝土作為替代品，樁體本身具有較強的強度及承載力。其次，在成樁過程中，粉土、砂土等松散土體在CFG樁的樁管振動和側(cè)向擠壓作用下，空隙減小，含水量降低。樁間土變密實后其力學(xué)性能也得到改善，承載能力也大大提高。最后，CFG樁復(fù)合地基在樁頂設(shè)計了一定厚度的褥墊層。上部基礎(chǔ)可以通過褥墊層將建筑物荷載平均分布到樁體和樁間土上，達(dá)到樁-土共同承擔(dān)荷載的作用。

2 工程概況

2.1 項目概況

某工程項目位于山西省晉中市科技創(chuàng)新城內(nèi)，占地總面積為54133.22m2，規(guī)劃建設(shè)實驗樓7棟，換熱站1棟及地下車庫一層，總建筑面積為108789.83m2。其中，已建1#、3#實驗樓均為4層鋼框架結(jié)構(gòu)建筑，高22.85m，采用條形基礎(chǔ)，基坑主樓區(qū)域采用CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)。

2.2 文水地質(zhì)條件

根據(jù)該項目地質(zhì)勘查報告描述，擬建場地依據(jù)各土層的成因及性質(zhì)差異自上而下分為八層。其中，表層土主要為耕土，部分土質(zhì)為素填土，土體厚度在1.0m到1.5m之間。其余各層主要由第四系全新統(tǒng)（Q）沖積而成的粉土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂及第四系上更新統(tǒng)（Q）沖積而成的中粗砂、粉質(zhì)黏土組成。值得一提的是，第二層土體主要為飽和粉質(zhì)黏土，呈軟塑-流塑狀，靈敏度較高，具有一定的觸變性，土層厚度在1.3m到6.6m之間。項目場地的穩(wěn)定水位為地面向下4.8m到6.1m之間，屬潛水。

2.3 基礎(chǔ)設(shè)計及要求

在晉中市這一建筑項目中，由于天然地基的承載力不滿足上部結(jié)構(gòu)荷載要求，需要進(jìn)行地基處理。依據(jù)地勘報告及實際施工情況，設(shè)計單位建議1#、3#實驗樓基礎(chǔ)形式采用CFG樁復(fù)合地基，設(shè)計施工樁數(shù)均為708根。在施工工藝選擇方面，該項目采用長螺旋鉆孔、管內(nèi)壓素混凝土成樁工藝，樁徑400mm，樁長17.5m（其中有效長度17.0m，超灌高度500mm）。樁體平面布置為正方形，樁距1.5m。在施工全部完畢且成樁混凝土滿足設(shè)計要求的強度等級后，第三方檢測機構(gòu)入場對樁身進(jìn)行承載力檢測試驗及樁身完整性檢測試驗。

3 CFG樁施工工藝及質(zhì)量控制

3.1 施工前準(zhǔn)備及施工流程

CFG樁施工前，要充分了解設(shè)計圖紙上的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，結(jié)合工程技術(shù)規(guī)范及相關(guān)要求編制專項施工方案。在具體實施前，一定要組織技術(shù)交底，保證施工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)及作業(yè)安全。其次，全面平整施工場地，根據(jù)施工方案及設(shè)計圖紙對控制點和樁位的坐標(biāo)進(jìn)行測量放線，并用醒目的標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)識。設(shè)備技術(shù)人員要對所用器具進(jìn)行逐一檢查，保證鉆機及其配套設(shè)備處于良好的使用狀態(tài)。

對比其他地基處理工藝，CFG樁的整體施工工藝流程相對簡單，其具體流程如下：施工前準(zhǔn)備→試樁并確定作業(yè)參數(shù)→鉆機及配套設(shè)備架設(shè)→鉆孔作業(yè)→提鉆并泵送混合料→移動鉆機到下一根樁繼續(xù)施工→施工完成之后開挖樁間土→樁頭鑿除→對CFG樁進(jìn)行承載力及樁身質(zhì)量檢測→組織驗收。

3.2 施工過程質(zhì)量控制要點

1）CFG樁施工時，一般采用間隔跳打的方式進(jìn)行施工，這是為了避免相鄰樁之間在相互擠壓的作用下出現(xiàn)樁體偏移等情況，更嚴(yán)重的可能會造成斷樁。在進(jìn)行鉆孔工作的時候，往往采用的是低速慢進(jìn)的鉆孔工藝進(jìn)行打孔，這是為了防止大的偏差的出現(xiàn)，保證了鉆孔的垂直度，防止出現(xiàn)較大的偏移。2）鉆桿提升時，應(yīng)按照試樁時確定的參數(shù)嚴(yán)格控制提鉆速度及泵送混凝土的灌注量，這主要是為了保證混凝土的密實性。而且在進(jìn)行鉆桿提升過程中，鉆頭一定要保持在混凝土面以下，同時保證泵送混合料要連續(xù)不斷地供應(yīng)。這樣才能夠減少夾泥、縮徑、斷樁等工程質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)。3） CFG樁施工完畢且樁身混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后，施工單位才能進(jìn)行樁間土的開挖。為了避免樁間土擾動和破壞成樁結(jié)構(gòu)，一般采用先小型機械開挖、后人工開挖的方式。同時為了保證樁頭的完整性，一定要根據(jù)樁頂設(shè)計標(biāo)高，切割掉多余的上部樁頭并按照規(guī)范要求進(jìn)行樁頭處理。4）另外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)施工過程中出現(xiàn)不良地質(zhì)條件的時候，要及時停止作業(yè)并聯(lián)系各參建單位相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行處理，不要私自地動工或者隱瞞實情，待相關(guān)的專業(yè)人員現(xiàn)場踏勘，給出相應(yīng)的處理方案后，繼續(xù)施工。

4 CFG樁質(zhì)量問題及解決方案

4.1 質(zhì)量問題概述

根據(jù)設(shè)計圖紙及工程規(guī)范要求，在施工結(jié)束且樁身混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后，第三方檢測結(jié)構(gòu)進(jìn)場對成樁進(jìn)行了復(fù)合地基承載力、單樁豎向承載力檢測及低應(yīng)變檢測。檢測結(jié)果顯示：采用豎向增強體載荷試驗對隨機抽取的CFG樁進(jìn)行單樁承載力檢測，加載至極限荷載1000kN時，最終沉降量介于14.43mm至20.06mm之間，單樁豎向承載力特征值大于500kN，滿足設(shè)計要求；采用單樁復(fù)合地基載荷試驗對隨機抽取的CFG樁進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測，加載至極限荷載560kPa時，最終沉降量介于13.18mm至15.74mm之間，復(fù)合地基承載力特征值大于280kPa，滿足設(shè)計要求；采用低應(yīng)變法對隨機抽取的CFG樁進(jìn)行樁身完整性檢測，I類樁占受檢樁比例為95%，部分樁有明顯的位移、縮徑、夾泥等輕微缺陷，個別樁體有淺部斷裂等質(zhì)量問題。

4.2 分析原因

為了保證建筑后期的質(zhì)量問題，要求對施工區(qū)域的所有樁進(jìn)行樁身完整性檢測，并統(tǒng)計了問題樁的具體數(shù)量及缺陷位置。通過檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析，樁體斷裂位置集中在樁頂向下0-2m內(nèi)。同時觀察現(xiàn)場樁棄土可以明顯發(fā)現(xiàn)，施工區(qū)域的地下水較為豐富，水位較淺。結(jié)合相關(guān)資料及施工現(xiàn)場情況，產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因可能為：1）施工區(qū)域地下情況較為復(fù)雜，地層中含有豐富的地下水，淺層地下水的存在影響了樁身質(zhì)量；2）由于擬建場地第二層粉質(zhì)黏土為高靈敏土，具有觸變性。在實際的施工工作中，機械擾動往往會導(dǎo)致原來的地基的強度條件會降低，鉆機設(shè)備站立不穩(wěn)，鉆桿提升無法精準(zhǔn)控制，影響了施工質(zhì)量；3）拔管時速度偏快，泵送混凝土料和拔管速度配合不當(dāng)，混凝土未及時填充，形成了淺部夾泥等現(xiàn)象；4）清理樁間土?xí)r挖機操作不規(guī)范，有時候在清理樁間土的時候，由于操作上的失誤會導(dǎo)致樁身出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

4.3 CFG樁復(fù)合地基補樁措施

結(jié)合檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果，及時制定了補救措施及方案，對問題樁逐根單獨處理，其具體流程如下：1）開挖基坑：開挖深度根據(jù)問題樁樁身的長度而定，挖至坑底標(biāo)高至斷樁處樁頭以下100mm。為降低對樁間土的擾動影響，嚴(yán)格控制開挖尺寸：斷樁深度在0.2m-0.5m范圍內(nèi)，樁周圍擴展0.5m開挖；斷樁深度在0.5m-1m范圍內(nèi)，樁周圍擴展0.8m開挖；斷樁深度超過1m的，擴展1m開挖。2）樁頭處理：以斷裂面最低點為基準(zhǔn)，剔除缺陷樁體，在進(jìn)行中途處理工作的時候，一定要將斷裂面剃鑿平整，然后用清水將樁底沖洗干凈，最后再刷一層厚水泥漿巖。3）補樁：將由厚鐵片制作的套筒固定到相應(yīng)的位置，再進(jìn)行澆筑的時候，要采用相較于原來樁身混凝土高一標(biāo)號的C25細(xì)石混凝土澆筑，最后分層將澆筑的混凝土澆筑到原來的標(biāo)高。4）養(yǎng)護(hù)：砼澆筑完畢后，一定不要忘記對混凝土覆蓋塑料薄膜，養(yǎng)護(hù)時間要大于等于七天，這樣才能夠保證混凝土在后期不發(fā)生質(zhì)量問題。

5 結(jié)語

綜上所述，CFG樁復(fù)合地基相較于傳統(tǒng)樁基工藝，在施工過程中有著非常大的技術(shù)提升，而且現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種建筑建設(shè)過程之中。本文基于工程實踐，對CFG樁的施工及遇到的問題進(jìn)行了全面分析，并得到如下結(jié)論：1）在地層復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行CFG樁施工時，試樁試驗?zāi)軌驗檎阶鳂I(yè)提供參考，效保障樁身品質(zhì)，避免驗收不合格帶來的成本損失。2）施工時應(yīng)根據(jù)地層特點，嚴(yán)格控制鉆機提鉆速度，泵送混凝土灌注要配合恰當(dāng)。3）樁間土開挖過程中要規(guī)范作業(yè)，嚴(yán)禁挖機設(shè)備觸碰樁身造成樁體斷裂。