CFG樁在軟土地基施工中的應(yīng)用

楊凱茗

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)日新月異的發(fā)展，在科技不斷創(chuàng)新的背景下，建筑工程的規(guī)模在擴(kuò)大的同時，建筑施工的工藝技術(shù)也越來越完善。人們對軟基處理的要求也更加高。這種地基孔隙比大，并且含有較高的含水率，嚴(yán)重影響路基的穩(wěn)定性及沉降，如何解決在軟土地基上施工成為工民建設(shè)計的重點(diǎn)、難點(diǎn)。常見的地基處理方法有強(qiáng)夯法、換填法、堆載預(yù)壓法及復(fù)合地基等。CFG樁復(fù)合地基是較為常見的一種復(fù)合地基處理方法，相關(guān)的研究學(xué)者們也進(jìn)行了大量的研究。本文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，通過分析CFG樁的簡要概述及應(yīng)用原理，對CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行研究，并提出關(guān)于CFG樁復(fù)合地基的優(yōu)化設(shè)計。

關(guān)鍵詞：CFG樁;軟土地基施工;應(yīng)用

引言

CFG樁復(fù)合地基主要基于碎石樁基礎(chǔ)，按照設(shè)計比摻加粉煤灰、石屑、水泥及拌和用水，是黏結(jié)強(qiáng)度較高的剛性樁結(jié)構(gòu)，也被稱為水泥粉煤灰碎石樁。CFG樁復(fù)合地基能夠在其長度范圍內(nèi)充分發(fā)揮樁端承載力和樁身摩擦力，且樁體強(qiáng)度在C8-C15范圍內(nèi)可調(diào)，能有效解決樁身材料強(qiáng)度不足帶來的問題，顯著提升地基結(jié)構(gòu)承載力，進(jìn)而達(dá)到消除深厚軟基液化的目的。CFG樁不僅能夠與褥墊層和樁間土共同構(gòu)成黏結(jié)強(qiáng)度較高的復(fù)合地基，還能避免或調(diào)整復(fù)合地基與土體之間的差異沉降。

1CFG樁的簡要概述及應(yīng)用原理

對于工民建來說，路基的建設(shè)是至關(guān)重要的。路基工程質(zhì)量直接關(guān)系到工民建的運(yùn)行質(zhì)量。但是，部分工民建工程中路基的實(shí)際條件相對較差，經(jīng)常會遇到軟土地基施工的情況，對此，就需要對軟土地基進(jìn)行相應(yīng)的處理，以滿足工民建工程建設(shè)。CFG樁則是解決軟土地基固位穩(wěn)定性的重要施工方法。所謂CFG樁，就是水泥粉煤灰碎石樁，這種樁主要是由碎石、石屑、砂、粉煤灰、水泥、水多種原材料按照一定的比例混合，經(jīng)過適當(dāng)?shù)哪烫幚硇纬傻?。CFG樁的整體強(qiáng)度并不高，但是能和土體之間形成良好的協(xié)同作用。這樣，樁體之間土層的承受力與周圍的泥土能夠相互作用，并將這種作用力有效傳遞到土壤的深層部位，達(dá)到改善軟土地基性能的目的。其中，比較常見的CFG樁有長螺旋鉆孔灌注成樁、長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁、振動沉管灌注成樁等。CFG樁施工工藝的選擇需要結(jié)合實(shí)際的軟土地基情況和施工要求等多方面影響因素來確定，在考慮滿足工民建項(xiàng)目軟土地基處理穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，還需要綜合分析施工工藝的經(jīng)濟(jì)性，以保障施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。對于CFG樁在工民建工程軟基處理中的應(yīng)用，首先由于CFG的組成原材料類型種類較多，因此其混合材料的強(qiáng)度相對比較特殊，整體強(qiáng)度并不大。再加上CFG樁的主要組成成分是碎石、石屑等，這些材料都相對比較粗糙，這樣CFG樁與周圍土體在相互接觸過程中就會產(chǎn)生較大的摩擦力。由于CFG樁的壓縮性能相對較小，在作用力進(jìn)行傳遞的過程中，大部分應(yīng)力主要是由樁體來承擔(dān)，從而能夠最大限度地減少對軟路基造成的沖擊。

2CFG樁在軟土地基施工中的應(yīng)用措施

2.1強(qiáng)化施工問題的處理措施

在CFG樁施工過程中，經(jīng)常會遇到堵管、斷樁、樁頭空芯或者樁端不飽滿等情況。誘發(fā)堵管問題的主要因素有混合料的配置不合理、輸送管道設(shè)置不合理、輸送工作間斷進(jìn)行或者施工設(shè)備存在某種缺陷等問題。對此，在施工原料混合過程中需要進(jìn)行科學(xué)的配比，并設(shè)置合理的攪拌時間和攪拌力度。對于混合料輸送管，需要經(jīng)過泌水性試驗(yàn)才可以投入使用，同時，在使用期間需要對輸送管進(jìn)行固定和定期清洗，以免輸送管道被扭曲甚至發(fā)生管道堵塞等問題。斷樁問題的產(chǎn)生原因主要包括施工應(yīng)力重新分配引發(fā)樁孔縮徑，地下水位較淺地層拔鉆時孔底形成負(fù)空隙水壓、真空象、混凝土量灌注不足等。對于斷樁問題的處理，需要結(jié)合斷樁的發(fā)生位置采取合理的處理措施。對于深層斷樁主要以補(bǔ)樁方式進(jìn)行處理，對于淺層斷樁主要以接樁的方式加以處理。樁頭空芯問題主要是排氣閥工作異常造成的。當(dāng)混合料送料泵輸送管道中存在大量的氣體時，就會被輸送到狀體結(jié)構(gòu)中，造成混合料不均勻輸送。對此，需要對混合料泵中的排氣閥進(jìn)行定期的檢查，以保證混合料泵排氣順暢。如果發(fā)現(xiàn)排氣閥存在堵塞的問題，就需要進(jìn)行清洗。

2.2加強(qiáng)CFG樁施工工藝

根據(jù)CFG樁的施工原理，在長螺旋鉆進(jìn)時護(hù)壁工藝復(fù)雜。在提鉆壓灌時，可在鉆頭側(cè)設(shè)置一定長度護(hù)筒，以起到穩(wěn)固壓灌混凝土和擴(kuò)徑的作用。具體做法是：在鉆頭側(cè)設(shè)置高強(qiáng)薄壁復(fù)合護(hù)筒，通過傳力桿件，在距離軟土底部一定位置拉開或按壓傳力桿連接的護(hù)筒，在鉆桿提升中使其完全打開，壓灌混凝土送入護(hù)筒中，完成提升成樁。待下根樁鉆進(jìn)時回收，循環(huán)施工。施工過程中，需要改進(jìn)鉆頭構(gòu)造，側(cè)邊加設(shè)伸縮護(hù)筒，護(hù)筒在軟土層打開后，不僅保護(hù)閥門且穩(wěn)固壓灌混凝土空間，防止高泵壓對土體的二次破壞和縮徑，同時避免空吸導(dǎo)致樁體夾泥現(xiàn)象，從而有效地保證壓灌的整體性和連續(xù)性。

2.3CFG樁質(zhì)量控制

針對復(fù)雜地質(zhì)條件，CFG樁的施工難度較大，成樁的質(zhì)量也難以控制，針對這個問題，能否處理好工程中的不利因素，是CFG樁施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。對此，項(xiàng)目部可以成立QC小組，運(yùn)用PDCA循環(huán)來解決問題。由小組成員查閱近幾年來類似地質(zhì)條件下的工程，以及工程的CFG樁施工記錄。為了更好地掌握CFG樁施工質(zhì)量問題，小組可以對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，將CFG樁成樁質(zhì)量常見問題根據(jù)發(fā)生頻率由高到低排序。CFG樁容易產(chǎn)生成樁質(zhì)量差、開挖樁頭破壞、褥墊層厚度不足、超灌高度不足、樁帽強(qiáng)度不夠等問題。對于樁身質(zhì)量差的問題，可以從人、機(jī)、料、法、環(huán)五要素（人：制造產(chǎn)品的人員。機(jī)：制造產(chǎn)品所用的設(shè)備。料：制造產(chǎn)品所使用的原材料。法：制造產(chǎn)品所使用的方法。環(huán)：產(chǎn)品制造過程中所處的環(huán)境）進(jìn)行原因分析。機(jī)械選擇不當(dāng)，機(jī)械沒有及時維護(hù)，原材料不合格，混凝土的配比不符合要求，施工順序不合理，場地卵石層難以穿透，淤泥層太厚，場地容易沉陷，都會造成樁身的質(zhì)量問題。

2.4加強(qiáng)CFG樁基的檢測

①低應(yīng)變檢測。CFG樁施工完成后，需對樁進(jìn)行檢測，滿足工程設(shè)計要求后，方能進(jìn)行下一道工序。目前在CFG樁基檢測過程中一般都是采用低應(yīng)變檢測。該方法操作比較簡單靈活，準(zhǔn)確度高。不過需要注意的是樁頭的處理好壞，會在一定程度降低檢測結(jié)果準(zhǔn)確性。為此在檢測之前，需要安排人員將樁頂浮漿及松散、破損部分鑿除干凈，確保其表面的干凈與干燥。在進(jìn)行低應(yīng)變檢測過程中，傳感器的安裝點(diǎn)要在距離樁中心約2/3半徑處，激振點(diǎn)在樁中心。無論是安裝點(diǎn)還是激振點(diǎn)，其表面都需要打磨光滑。另外為了提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確度，檢測人員需要嚴(yán)格按照操作要求，盡量讓傳感器底安裝面與樁頂面緊密接觸。按照規(guī)范要求安裝好檢測設(shè)備。檢測過程中，使用力錘進(jìn)行連續(xù)均勻4次激振，實(shí)測出時域或者幅頻信號特征。根據(jù)實(shí)測結(jié)果，檢測人員就能對樁身的完整性情況有個準(zhǔn)確了解。②復(fù)合地基承載力檢測。所有的CFG樁施工完成并通過相關(guān)的檢測工作后，即可進(jìn)行復(fù)合地基承載力的檢測工作。嚴(yán)格按照設(shè)計要求的2倍載荷，并分層8-9級進(jìn)行加載。在整個檢測過程中，還需要安排有經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)記錄人員進(jìn)行記錄。

結(jié)語

CFG樁作為目前一種比較先進(jìn)的地基加固技術(shù)，具備很多優(yōu)勢，不僅施工簡便、進(jìn)度快、工期短、造價成本低，而且能夠大大提高地基承載力，確保了工民建工程施工質(zhì)量。按照相關(guān)規(guī)定，要求施工人員完成CFG樁施工之后，不僅要對樁身的質(zhì)量、完整性進(jìn)行全面檢測，還需要對處理后的復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測，合格后方能進(jìn)行下一道工序。

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