長螺旋鉆孔泵壓灌注工藝在CFG樁復(fù)合地基施工中的應(yīng)用

宋紅民，王思瑞，馬志強 （中電建路橋集團西北基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有限公司，陜西 西安 710000）

1 引言

近年來，地基處理技術(shù)隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展逐漸走向多樣化，其中CFG樁復(fù)合地基在軟弱地基處理中應(yīng)用尤為廣泛。CFG樁復(fù)合地基是指由CFG樁體、褥墊層和樁間土體三者組成的復(fù)合地基結(jié)構(gòu)，而CFG樁體是由水泥、粉煤灰、石屑和小塊碎石等攪拌形成的高粘結(jié)性樁，樁內(nèi)不設(shè)置鋼筋籠。采用長螺旋鉆孔泵壓灌注工藝施工CFG樁復(fù)合地基，不僅能夠提高樁、土荷載分擔(dān)能力，且保證工程質(zhì)量。

本文根據(jù)工程實例，介紹了長螺旋鉆孔泵壓灌注工藝在CFG樁復(fù)合地基施工中的應(yīng)用，重點探討分析了施工過程中的各項關(guān)鍵技術(shù)，同時對可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行論述，為類似地區(qū)的CFG樁復(fù)合地基施工中提供借鑒。

2 工程概況

2.1 工程背景

本項目位于西安市西咸新區(qū)灃東新城內(nèi)，為擬建高層住宅小區(qū)，總建筑面積約42.2萬平方米。本工程采用CFG樁復(fù)合地基作為地基處理方案，CFG樁施工使用長螺旋鉆孔泵壓灌注施工工藝。

2.2 地質(zhì)狀況

根據(jù)地質(zhì)勘探，場地土體主要由人工雜填土、素填土、黃土狀土、粉質(zhì)黏土、細砂、中砂及其透鏡體等組成。擬建場地屬于濕陷性黃土地區(qū)，且地基均勻性較差，場地天然地基下的地基持力層為黃土狀土，承載力不足。根據(jù)擬建場地的特殊工程地質(zhì)條件，采用CFG樁復(fù)合地基聯(lián)合長螺旋鉆孔泵壓灌注施工方案進行地基處理以提高地基承載力。部分土層厚度及埋深如表1所示。

土層劃分

3 CFG樁復(fù)合地基施工方案優(yōu)選

CFG樁是與共同工作的樁間土和褥墊層形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，三者互相協(xié)調(diào)工作，并非獨立結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)樁基礎(chǔ)的施工有所不同，一般有多種施工方案。

3.1 長螺旋鉆干成孔灌注成樁

該成樁方案適用于地下水位以上的黏性土、砂石地基及人工填土地基，該方案在提鉆過程中出現(xiàn)塌孔的可能性較小。

3.2 長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁

該方案對于地下水位沒有嚴(yán)格的要求，適用于黏性土、粉土和砂土等粒徑規(guī)格不大的地基，同時該方案施工時的擠土效應(yīng)不明顯，對城市內(nèi)施工的適應(yīng)性較強。

3.3 振動沉管灌注成樁

該方案施工簡單且施工速度較快，生產(chǎn)效率高，但僅適用于軟土地基，如粘性土、粉土等，且樁徑設(shè)計不宜過大，樁體的承載力較小。

3.4 泥漿護壁鉆孔灌注樁

適用于粉土、砂土、碎石土及風(fēng)化巖層分布的地基，施工工藝成熟，且樁的承載能力較高，但樁體質(zhì)量難以控制，且會產(chǎn)生大量的泥漿垃圾，不方便在城市內(nèi)施工。

綜合考慮本工程處于濕陷性黃土地基的工程條件，且項目位于西咸新區(qū)內(nèi)，對施工現(xiàn)場的環(huán)保有一定要求，確定CFG樁復(fù)合地基的施工采用長螺旋鉆孔泵壓灌注工藝的施工方案。

4 CFG樁復(fù)合地基施工工藝

CFG樁復(fù)合地基的施工工藝與傳統(tǒng)單樁工藝不同，包括樁間土的處理、褥墊層的鋪設(shè)與壓實等特殊工藝。

4.1 施工準(zhǔn)備

在施工前，對基礎(chǔ)范圍內(nèi)的地層表面進行清理，包括已有的建筑垃圾與表層植被等。依據(jù)設(shè)計的CFG樁的樁頂標(biāo)高，挖設(shè)現(xiàn)場的排水溝，同時應(yīng)考慮復(fù)合地基中褥墊層的過濾作用，保證雨季施工時不會出現(xiàn)積水情況。

與此同時，根據(jù)長螺旋鉆機的現(xiàn)場活動要求，對場地進行碾壓平整。

圖1 施工前場地清理

4.2 樁位測量放線

根據(jù)設(shè)計要求，CFG樁呈三角形和正方形布置，樁間距為1.3m，樁徑為0.4m。施工前對樁位中心點進行定位，用石灰白線在場地內(nèi)畫出網(wǎng)格并定位中心點，再根據(jù)設(shè)計的樁位進行二次樁位復(fù)合，用木筷插入土體的方式確定。

樁位確定后，根據(jù)打樁順序和樁位，計算最優(yōu)移機打樁路線，以提高施工效率。

4.3 樁基施工

采用該施工工藝，應(yīng)重點控制樁基施工時鉆機的垂直度，確保成孔垂直。在鉆進過程中，應(yīng)合理把握鉆機的鉆進速度，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時，停機檢查原因。

鉆進完畢后灌注混合料，過程中重點關(guān)注成樁的拔管速度，保證樁身的混凝土充盈程度，避免發(fā)生斷樁、縮頸等異?，F(xiàn)象。

4.4 清理樁間土

工程樁施工完畢后，待樁身強度達到設(shè)計要求后，一般用液壓履帶式挖掘機配合人工進行樁間土的清理，清理至樁頂設(shè)計標(biāo)高。過程中注意對成樁的保護，避免碰樁造成斷樁。

4.5 鑿除樁頭

根據(jù)設(shè)計要求，對每根樁的設(shè)計樁頂標(biāo)高進行標(biāo)定。由于本工程的樁間距較小且樁的布置方式不唯一，鑿除樁頭采用人工截樁，并將鑿除的樁頭運出施工場地。

本工程的CFG樁數(shù)量較大，全部鑿除完畢對地面進行二次清理，以免對樁基檢測造成影響。

4.6 承載力檢測

CFG樁成樁7天后，選取有代表性的樁進行單樁豎向抗壓承載力試驗，28天后選取另外的樣本樁進行復(fù)合地基抗壓承載力試驗。

4.7 褥墊層鋪設(shè)

樁身檢測合格后，根據(jù)設(shè)計參數(shù)在基礎(chǔ)上鋪設(shè)200mm厚的級配砂石褥墊層，進行復(fù)合地基承載力檢測，級配砂石級配為4（碎石）:3（圓礫石）:3（中粗砂），最大粒徑不超過30mm，壓實系數(shù)不小于0.97，夯填度不大于0.9。

圖2 樁基垂直度控制

5 長螺旋鉆機施工質(zhì)量控制措施

5.1 成孔質(zhì)量

在鉆機鉆進過程中，將鉆頭的中心點與白灰點對準(zhǔn)，并與鉆機上部的豎桿保持垂直校正。鉆機正側(cè)面各有85mm長指示箭頭，正側(cè)兩指示箭頭都應(yīng)對準(zhǔn)下方標(biāo)尺的中心，保證其垂直度偏差不超過1%。同時每根樁在施工前均應(yīng)用鋼尺檢查螺旋鉆具的直徑，確保樁徑偏差值＜20mm。鉆進時的速度一般先慢后快，以減少鉆桿搖晃，方便糾偏，鉆至孔底清孔10s。施工時，由于樁孔較深，大量排土可能會影響鄰近樁位孔，或鉆機的支撐腳會使鄰樁孔發(fā)生輕微偏移，需對樁位進行多次復(fù)合保證位置準(zhǔn)確。

5.2 提鉆及混凝土灌注質(zhì)量

本工程泵送灌注的混合料為C35商品混凝土，根據(jù)設(shè)計要求其坍落度要求為180～220mm，充盈系數(shù)＞1，泵送壓力參考值≥4MPa。

當(dāng)素混凝土樁成孔到設(shè)計標(biāo)高后，停止鉆入并開始泵送素混凝土，當(dāng)鉆桿芯全部充滿素混凝土后方能拔出導(dǎo)管，為避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象嚴(yán)禁在泵料前提管。已成樁的提鉆速度一般應(yīng)控制在1.2～1.5m/min范圍內(nèi)，保證提升過程中鉆桿內(nèi)的混凝土高度始終為4～5m，避免塌孔、夾渣等現(xiàn)象的出現(xiàn)。CFG樁的成樁施工過程宜連續(xù)進行，并使素混凝土的供應(yīng)速度略高于灌注速度，避免因供料慢而導(dǎo)致停機待料，影響生產(chǎn)效率。

泵送灌注過程中，對素混凝土的坍落度應(yīng)隨時進行抽檢，當(dāng)坍落度值有損失時不得使用。為方便后續(xù)樁頭鑿除并保證樁頂質(zhì)量，混凝土澆筑時應(yīng)超出樁頂標(biāo)高0.5m以上。

6 工程難點分析及施工預(yù)防措施

6.1 堵管

堵管是長螺旋鉆孔泵壓灌注混合料成樁過程中最容易出現(xiàn)的工程問題，堵管后將嚴(yán)重影響施工效率，且會造成材料、人工等方面的資源浪費。出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，主要是由以下幾方面的原因造成。

6.1.1 混凝土配合比不當(dāng)

混凝土中的粉煤灰用量是CFG樁體質(zhì)量的關(guān)鍵，當(dāng)粉煤灰用量不足時，拌合物的和易性較差，易在泵管中堵塞，應(yīng)嚴(yán)格按配合比控制素混凝土中粉煤灰的摻入量。

6.1.2 設(shè)備故障

長螺旋鉆孔泵壓灌注工程樁施工中，需保證鉆頭的密封性。若密封不嚴(yán)，當(dāng)鉆頭超過地下水位且處于細砂層時，承壓水隨空隙進入芯管，與細砂形成砂塞，在泵送混凝土?xí)r造成堵管。

6.1.3 施工操作不當(dāng)

施工過程中，應(yīng)合理處理提鉆和灌注素混凝土之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，當(dāng)芯管及輸送管均充滿素混凝土后及時提鉆，使素混凝土在壓力下泵壓灌注成樁，同時還能保證樁身的充盈程度。

6.2 竄孔

當(dāng)鉆頭在粉細砂層鉆進時，相鄰樁位的樁頂隨新樁鉆進和混凝土泵送的施工而發(fā)生沉降和回升，該現(xiàn)象即為竄孔。為預(yù)防竄孔現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)采取以下措施：

①竄孔現(xiàn)象主要影響鄰樁的工程質(zhì)量，應(yīng)合理考慮樁的布置方式和樁間距，減少對已打樁的擾動作用；

②避免依次打樁，采用跳打法；

③當(dāng)發(fā)生竄孔現(xiàn)象時，應(yīng)立刻停止提鉆，連續(xù)泵送素混凝土直到發(fā)生竄孔樁素混凝土液面上升到原位。

6.3 樁頭空芯

當(dāng)長螺旋鉆機的排氣閥異常工作時，鉆桿內(nèi)氣體無法順利排出，導(dǎo)致樁體空氣留置形成空芯，施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥是否通暢并及時清洗。

7 結(jié)束語

綜上所述，CFG樁復(fù)合地基具有承載力高、施工簡單、工況適應(yīng)性強等特點。本文依托于西安市西咸新區(qū)某高層住宅小區(qū)項目，根據(jù)工程地質(zhì)情況對施工方案進行比較優(yōu)選，論述CFG樁復(fù)合地基和長螺旋鉆孔泵壓灌注施工的工藝重點和質(zhì)量控制要點，證明長螺旋鉆孔泵壓灌注工藝在CFG樁復(fù)合地基施工中的適用性。