閃長巖殘積土中采用CFG樁復合地基作為高程建筑物基礎的可能性研究

王能永

湖北省地質勘察基礎工程有限公司 湖北 武漢 430061

1 引言

伴隨著生活水平的提高人們對建筑物結構的耐久性及結構的品質要求越來越高,由此越來越多的地基處理新技術在建筑領域得以實現(xiàn)、運用。而CFG樁復合地基就是近十幾年來發(fā)展較為迅速的一種創(chuàng)新性技術。CFG樁復合地基處理技術經過不斷的技術改進,在提高軟弱土層地基承載力及其穩(wěn)定性,降低軟弱土層的壓縮性及基礎的不均勻沉降,防止軟弱地基液化等方面呈現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢,加之其施工速度快、工期短、造價低等一系列優(yōu)勢,使得其在全國工程建設,尤其是復雜地質環(huán)境中的應用比較廣泛。本文正是在此背景下,針對黃石市下陸區(qū)長樂花苑項目閃長巖殘積土CFG樁復合地基處理開展應用總結及研究。

2 高層CFG樁復合地基的施工

2.1 CFG施工準備

2.1.1 CFG樁施工設備 本工程CFG樁的施工采用長螺旋鉆機鉆進,混凝土采用商品混凝土。目前步履式長螺旋鉆機能夠自行移動,成孔深度分為12、16、18、24米和30米等機型,本工程施工樁長為9.0～13.5m,采用16m的機型能滿足施工要求。長螺旋鉆孔壓灌樁機進場后,及時進行安裝及調試,確保成孔鉆機行走平穩(wěn),運轉正常,在鉆機支架立柱上根據(jù)深度要求標注控制尺寸標記。

2.1.2 材料 本工程CFG樁原材料包括砂、碎石、水泥、粉煤灰和外加劑,在進場前需確定原材料的種類、品質,并將原材料送至相關部門進行檢測。由于本工程使用商品混凝土,所以需將商品混凝土樣品及時送檢。

2.1.3 施放樁位 在CFG樁施工前根據(jù)圖紙,確定建筑物的控制軸線,并將CFG樁的準確位置施放到CFG樁作業(yè)面上。

2.1.4 試成樁 根據(jù)設計的CFG樁的樁徑,有效樁長,樁體強度,樁頂標高等設計控制參數(shù),并按確定的參數(shù)試成樁。

2.1.5 材料配合比試驗長螺旋鉆孔灌注樁的施工配合比根據(jù)現(xiàn)場地質情況,以實驗室試驗報告提供的材料配合比為標準。

2.2 CFG施工過程

2.2.1 鉆機就位 CFG樁施工時,鉆機就位后,應用鉆機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿,校正位置,使鉆桿垂直對準樁位中心,確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。

2.2.2 鉆進成孔 鉆孔開始時,關閉鉆頭閥門,向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時,啟動鉆機,開始鉆進。一般先慢后快,這樣便于及時修正。若發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時,應放慢進尺,否則較易導致樁孔偏斜、位移,甚至使鉆桿、鉆具損壞。鉆進的深度根據(jù)設計樁長和鉆進時的電流大小控制,當鉆頭到達設計樁長預訂標高時,于動力頭地面停留位置相應的鉆機塔身處做醒目標記,作為施工時控制樁長的依據(jù)。施工時還要考慮施工作面的標高差異,作相應增減。

2.2.3 灌注及拔管 CFG樁成孔到設計標高后,停止鉆進,開始泵送混合料,當鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管,嚴禁先提管后泵料。成樁的提速宜控制在2-3米/分鐘。成樁過程宜連續(xù)進行,盡量避免因后臺供料慢而導致停機待料。

2.2.4 移機 當上一根樁施工完畢后,鉆機移位,進行下一根樁的施工,由于CFG樁排出的土較多,穿將臨近的樁位覆蓋,有時還因鉆機支撐是支撐腳壓在樁位旁是原標定的樁位發(fā)生移動,因此,下一根樁施工時,還應根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復合,保證樁位準確。

2.2.5 棄土清運 CFG樁施工完畢,待樁體達到一定強度,一般七天左右,方可進行開槽清土。清土包括CFG樁鉆孔土清運和保護土層清運兩部分,對于CFG樁樁較長且處理面積較大的樓座,

由于人工清運效率低,可采用機械和人工聯(lián)合清運。采用挖掘機清土時,須嚴格控制標高,防止挖斷工程樁和擾動樁工作面以下保護土層,禁止在打樁工作面上行走,挖掘機清理完大片棄土后,人工將樁身保護樁長大部分挖除,或使其與樁身斷開,一般留下30厘米的保護樁長,打樁棄土清運完畢后,其下50厘米保護土層采用人工挖除。

2.2.6 樁頭處理 棄土工作完畢后,需將樁頂設計標高以上樁頭截斷,首先找出樁頂標高位置,在同一水平面按同一角度對稱放置2個或4個鋼釬,用大錘同時擊打,將樁頭截斷,最好采用截樁機截樁,其次,樁頭截斷后,用鋼釬、手錘等將樁頂從四周向中間修平至樁頂設計標高,允許偏差為0-±20厘米。

2.2.7 褥墊層的處理 CFG樁復合地基檢驗完畢且滿足設計要求后,進行褥墊層施工。褥墊層為300mm厚中粗砂、級配砂石組成,砂與碎石體積為2:1,碎石粒徑最大不超過30mm,褥墊層鋪設采用靜力壓實法。

2.2.8 筏板基礎的施工

3 CFG樁單樁豎向抗壓靜載檢驗工作

首先,在試驗加載期間,采用快速維持荷載法,分級荷載為預定最大試驗荷載的1/10,第一、二級荷載按2倍分級荷載加載。

受檢樁沉降相對收斂標準:加載時每級荷載維持時間不應小于一小時,最后15min時間間隔的樁頂沉降增量小于相鄰15min時間間隔的樁頂沉降量。當樁頂沉降速率達到相對收斂標準時,再施加下一級荷載。

其次,在試驗卸載期間,每級卸載量為分級荷載的兩倍,每級荷載維持時間為15min,按第5min、15min各測讀一次樁頂沉降量;卸載至零后,測讀樁頂殘余沉降量,維持時間為120min,測讀時間為5min、15min、30min,以后每隔30min測讀一次。

第三,樁的沉降觀測期間在樁頂對稱位置裝設2個RS-JYC型50mm量程的位移傳感器(進度為0.01mm),利用RS-JYC型樁基靜載測試分析儀按規(guī)定時間測讀樁頂沉降量。

第四,試驗所用的儀器、儀表均經省計量部門定期檢驗、校準合格后統(tǒng)一發(fā)給計量認證合格證,精度滿足試驗要求。

通過檢測得出如下結論,長樂花苑A、B、C座單樁豎向抗壓靜荷載試驗,按《建筑地基基礎檢測技術規(guī)范》(DB42/269-2003)第4.1.9條第4.1.11條的規(guī)定,終止加載,所檢測的8根Z滿足設計承載力特征值700k N的要求,其最終加載值1400k N,滿足設計要求。

4 CFG效益分析

4.1 CFG質量效益分析 我們通過對CFG單樁豎向抗壓靜載試驗、CFG樁復合地基靜載試驗,低應變法試驗及建筑物的沉降觀測結果的各項數(shù)值,指標可以看出,CFG樁復合地基處理達到了設計要求,為本工程高層建筑物的安全打好了基礎。

4.2 CFG經濟效益和社會效益分析 由于單樁承載力提高,可以減少基礎鋼筋混凝土量。CFG樁利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料,不僅可改善混凝土的微觀結構,提高粗骨料與砂漿之間的界面強度,還能改善了混凝土和易性。粉煤灰的應用,節(jié)省了水泥,利用了工業(yè)廢料,減少了環(huán)境污染,而且長螺旋鉆孔灌注樁施工無震動,噪音低,安全,無泥漿污染。

表1 CFG樁與鉆孔灌注樁經濟效益對比表

以長樂花苑為例子,設計CFG樁工程量1642根,實際樁施工完成時間35天,投入成本220萬元。假如樁設計為鉆孔灌注樁,為加快施工進度,相同建筑面積情況下,投入2臺旋挖機進行樁施工,預計樁施工工期約60-70天,而且總價預計457.5942萬元,

兩者進行比較可得:CFG樁地基處理速度快,工期短,大大降低了工程成本,施工進度大幅度提升,帶來了巨大的經濟效益和社會效益,與鉆孔灌注樁相比,可節(jié)約投資造價約1/3～1/2。

5 結束語

綜上所述,本文根據(jù)CFG樁單樁靜載試驗及結果進行分析,說明本工程中CFG樁身的完整性比較理想,地基承載力能夠滿足設計要求,從而說明了CFG樁在本工程中的可行性,為CFG樁在其它類似工程上的應用提供了參考。