CFG 樁復(fù)合地基在綠色建筑工程中的應(yīng)用

邵博，滕超

（遼寧有色勘察研究院有限責(zé)任公司，沈陽 110000）

1 前言

在經(jīng)濟社會發(fā)展水平越來越高的過程中，促進了城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)不斷進步。某綠色建筑需要在超軟土土質(zhì)環(huán)境中開展地基施工，此種軟土區(qū)域有很大幾率引發(fā)嚴(yán)重的地基變形問題，因為土質(zhì)性能較差，導(dǎo)致該工程擁有較大地基處理難度。為了使綠色建筑施工時該超軟土土質(zhì)區(qū)域具備足夠的承載壓力，相關(guān)人員必須借助合理的施工基礎(chǔ)處理軟土地基。相關(guān)人員在經(jīng)過研究后確定，針對該軟土土質(zhì)區(qū)段使用CFG 樁加固技術(shù)，同時采取復(fù)合地基的方法，將綠色建筑正式使用后的地基沉降量控制在較低水平。

2 CFG 復(fù)合地基概述

2.1 CFG 樁復(fù)合地基的定義

CFG 樁復(fù)合地基就是根據(jù)不同比例混合不同材料，然后將一定比例的水加入其中，再借助攪拌處理后，可以得到物理黏結(jié)強度處于較高水平的混凝土樁，同時通過有效連接多個混凝土樁，能夠組成一個擁有較高承載力和牢固性的地基。此種技術(shù)在各種淤泥質(zhì)類型土層均非常適用[1]。CFG 樁復(fù)合地基在應(yīng)用過程中需使用多種材料，分別為粒度在中小水平的砂或石屑、粉煤灰原材料、工地使用碎石、水泥原材料。

2.2 CFG 樁復(fù)合地基的特點

在綠色建筑地基施工中合理運用CFG 樁技術(shù)，具備成本支出、質(zhì)量好、使用壽命長、強度高等優(yōu)勢。CFG 樁技術(shù)的最大優(yōu)勢就是可使混凝土樁身承載力充分發(fā)揮，再加上樁與樁之間的摩擦阻力，可向深層軟土地基中傳遞綠色建筑的荷載，降低現(xiàn)有地基表層所承受的壓力，以此使地基質(zhì)量達到更高水平。

3 工程基本情況

某工程屬于綠色建筑工程，建設(shè)時間為2022 年5 月29 日—2022 年11 月30 日，具有129563.7m2總建筑面積，以框架剪力墻為主體結(jié)構(gòu)，為18 層建筑層數(shù)，為了使建筑擁有足夠穩(wěn)定的基礎(chǔ)，相關(guān)人員決定應(yīng)用CFG 樁復(fù)合地基。下面，筆者將圍繞本工程實際情況，對綠色建筑中應(yīng)用CFG 樁復(fù)合地基的實際情況展開分析。

4 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計方案

4.1 CFG 樁加固原理

CFG 樁具備非常高的黏結(jié)強度，其為剛性樁類型，處于C15-C25 范圍內(nèi)的強度水平。在樁和砂石褥墊層的綜合影響下，將構(gòu)建出負(fù)荷地基，其主要根據(jù)置換作用完成加固。因為此種樁存在較高強度，相關(guān)人員在合理運用周邊摩阻力和樁端阻力后，將會向深層地基土轉(zhuǎn)移樁承載負(fù)荷，自此之后其就具備了與剛性樁相同的特點和工作原理[2]。相較于柔性樁，其可根據(jù)實際需求自主調(diào)節(jié)單樁承載力，對其原因開展深入分析，主要是因為CFG 完成了褥墊層設(shè)置，因此外部荷載會施加在樁和樁間土上，相關(guān)人員在準(zhǔn)確掌握垂直荷載分擔(dān)比的基礎(chǔ)上，能夠?qū)逗蜆堕g土應(yīng)該承擔(dān)的荷載控制在合理范圍內(nèi)，進而使地基擁有超出設(shè)計要求的承載力。

4.2 CFG 樁負(fù)荷地基設(shè)計方案

相關(guān)人員首先需要準(zhǔn)確預(yù)測地基沉降、承載力、樁身強度等方面的情況，然后制定出適合實際情況的CFG樁復(fù)合地基方案，詳細(xì)情況如下。

選擇CFG 樁參數(shù)：結(jié)合本綠色建筑工程實際情況，決定使用400mm 直徑的CFG 樁，在確定樁長度的過程中選擇了3 種不同樁端持力層，分別對應(yīng)28m、30m 以及32m 樁長，最終通對比相關(guān)方案可知，當(dāng)確定27.5m 入土深度時，CFG 樁可達到最高的負(fù)荷地基承載力，同時樁與樁之間保持1.28m 距離，在需要處理的區(qū)域內(nèi)全面完成鋪設(shè)工作，在此過程中樁接頭部位為薄弱部位[3]。

相關(guān)人員取1.0 為樁端阻力發(fā)揮系數(shù)αp 值，取0.9為樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)β 值，以0.8 為單樁承載力發(fā)揮系數(shù)λ 值。在合理運用《建筑地基處理基礎(chǔ)規(guī)范》中公式的基礎(chǔ)上，完成單樁豎向承載力特征值估算工作，具體公式為：

在公式中Ap 代表樁的截面積，up 代表樁的周長。

同時，設(shè)計人員還對面積置換率進行了計算，具體計算公式為：

在公式中，d 代表樁徑，取40cm 數(shù)值。de 代表一根正方形布樁。出于使混凝土達到相應(yīng)強度要求的目的，將級配砂石褥墊層設(shè)置在樁頂位置，同時其應(yīng)保持250mm 以上厚度。

5 CFG 樁復(fù)合地基施工工藝

5.1 選擇施工設(shè)備

在本次工程中，是在較為復(fù)雜的地層中應(yīng)用CFG樁，相關(guān)人員在充分考慮樁深度和工程地層條件的基礎(chǔ)上，在選擇施工設(shè)備方面決定使用步履式長螺旋鉆孔機和混凝土輸送泵。

5.2 確定施工工藝流程

首先根據(jù)相關(guān)規(guī)范完成測量放線工作，當(dāng)所有設(shè)備達到指定位置后按照鉆孔標(biāo)記完成鉆孔工作，之后將混凝土灌注到孔中并振搗，確保獲得能滿足相關(guān)質(zhì)量要求的樁，最終采取養(yǎng)護措施處理樁頭。

5.3 施工技術(shù)要點

首先當(dāng)樁機到達指定位置后，應(yīng)先檢查其是否滿足穩(wěn)固性要求，當(dāng)存在外界因素影響時嚴(yán)禁移動，以此確?？煽刂?%以內(nèi)的鉆孔垂直度，同時樁點與鉆尖之間應(yīng)保持1cm 以內(nèi)偏移，在此過程中，還需將鉆尖關(guān)閉閥門啟動，防止其中進入土壤。其次，因為工程樁之間僅擁有較短距離，倘若仍然使用常規(guī)施工方式，有很大幾率出現(xiàn)成樁質(zhì)量較低的情況[4]。所以，相關(guān)人員在實際開展施工時，應(yīng)合理運用隔樁跳打的施工方法。再次，在充分了解工程施工現(xiàn)場實際情況的前提下，選擇適宜的鉆進參數(shù)，詳細(xì)情況如下：在剛開始鉆進工作時，應(yīng)將鉆進速度控制在較低水平，采取此種方式，可有效避免機架不穩(wěn)定和鉆桿跳動的問題，從而高質(zhì)量完成鉆孔工作。在已經(jīng)鉆進3m 深度后，可逐漸提高鉆進速度，但是應(yīng)控制在每分鐘4m 以內(nèi)，當(dāng)需要從軟硬土層交界處貫穿時，應(yīng)將鉆進速度控制在較低水平，防止出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的鉆孔偏差。

5.4 提鉆

在落實混凝土泵送工作時，只有在滿足以下條件的基礎(chǔ)上才可將鉆提起。首先，泵壓數(shù)值應(yīng)該在4MPa 以上，其次中心管頂部泄氣閥泄氣。在進行提鉆操作時，應(yīng)控制每分鐘低于3m 的速度，同時速度應(yīng)保持在2m 以上，僅需約10min 時間CFG 樁就可成型，在此過程中需要注意的是，在混凝土灌注過程中，必須保證其具有50cm 以上超灌高度。

5.5 處理樁頭

在保護土層清除工作結(jié)束后，相關(guān)人員需要對混凝土樁超出標(biāo)高的部位進行處理，在正常情況下可直接截除多余部分。在開展此項工作時，施工人員需借助工具完成，不但需要修整樁頭，還需要將頂端浮漿清除，直至露出新鮮的混凝土面。除此之外，截除樁頭和開挖基槽等工作都有一定幾率會損壞樁體，當(dāng)產(chǎn)生相關(guān)問題后，相關(guān)人員可以接樁方式完成處理。在實施接樁作業(yè)時，首先使用鑿毛、剔平的方式處理樁頂，確保其足夠平整，同時應(yīng)使用清水完成接樁部位清洗，當(dāng)確保足夠干凈后才可開展接樁操作。

6 保證CFG 樁復(fù)合地基質(zhì)量的措施

6.1 合理確定混凝土級配和強度

通過調(diào)查分析可知，在本次綠色建筑建設(shè)工程中，相關(guān)人員主要使用商業(yè)混凝土作為混凝土，該混凝土材料擁有18cm 以內(nèi)坍落度。相關(guān)人員通過將混凝土強度和級配控制在合理范圍內(nèi)，可為CFG 樁復(fù)合地基質(zhì)量提供有效保障。以本次工程實際施工為例，相關(guān)人員出于使混凝土樁達到更高質(zhì)量要求的目的，對于所有使用的混凝土樁都反復(fù)開展了三次檢測坍落度的工作，當(dāng)混凝土滿足齡期要求后還組織了檢查混凝土強度的工作。在此過程中，為了保證混凝土能夠在規(guī)定時間內(nèi)運往施工現(xiàn)場，相關(guān)人員不但需要合理設(shè)計混凝土制備場地位置，還需要嚴(yán)格管理混凝土運輸容器，保證其滿足干凈、整潔方面的需求。同時還應(yīng)該嚴(yán)格控制灌注混凝土前的等待時間，若是混凝土在規(guī)定時間內(nèi)并未完成灌注，應(yīng)將該批次混凝土廢除。

6.2 合理設(shè)計樁為和樁頂標(biāo)高

相關(guān)人員在充分考慮方案矩形控制點的基礎(chǔ)上，合理確定軸線控制點，并以此為前提，在軸線控制點上安設(shè)混凝土樁，同時對于軸線控制點四周應(yīng)使用混凝土材料提升其穩(wěn)固性，其中至少需要存在0.3m 的固化深度，進而確定相關(guān)人員可高質(zhì)量完成測量放樣工作。另外，在充分了解軸線控制網(wǎng)的前提下，還需在測量放樣中準(zhǔn)確標(biāo)記出各個樁位。在落實標(biāo)記樁位的工作時，相關(guān)人員可借助鋼管在樁位處打眼并灌入白灰，之后插入一根細(xì)木棍，插入深度應(yīng)控制在300mm 以上。最后是樁位和軸線的控制工作，確保其具有標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的偏差。例如，控制20mm 以內(nèi)樁位偏差，200mm 以內(nèi)的軸線控制網(wǎng)偏差。

6.3 常見施工問題控制措施

想要使CFG 樁存在質(zhì)量問題的情況得到有效避免，相關(guān)人員在開展施工時，必須嚴(yán)格控制提鉆時間。在大多情況下，只有當(dāng)鉆頭整個進入混凝土后才可提鉆，同時需要使用適宜的提鉆速度[5]。

在充分考慮本工程實際情況的基礎(chǔ)上，縮徑問題主要是發(fā)生在上部地層，相關(guān)人員在開展此地層鉆進工作時，應(yīng)將鉆進速度保持在較低水平。

當(dāng)連續(xù)完成50 根樁的鉆進工作后，相關(guān)人員應(yīng)停止鉆進工作并檢查鉆頭，在確保鉆頭各項參數(shù)滿足相關(guān)要求后才可繼續(xù)開展鉆進工作。而且在完成施工后，需要保證CFG 樁擁有高于400mm 的樁徑。

當(dāng)出現(xiàn)管路堵塞的問題后，應(yīng)重新完成混凝土泵送工作，應(yīng)以混凝土下方1m 位置作為鉆頭初始位置，采取此種方式，可有效降低發(fā)生斷樁問題的幾率。

6.4 開挖樁頭保護方法

在CFG 樁順利成型后，相關(guān)人員需開展樁間土開挖工作，在開展這項工作時，若是相關(guān)人員操作不規(guī)范，同樣可能嚴(yán)重?fù)p壞樁身。在解決此種問題時，相關(guān)人員在開展施工時，應(yīng)利用體積較小的挖掘設(shè)備，此種挖掘方式與人工開挖的方式相比，除了可以在更短時間內(nèi)完成挖掘工作外，還能高質(zhì)量完成樁頭截取工作。

6.5 實施系統(tǒng)化檢驗工作

在樁基施工準(zhǔn)備工作時，相關(guān)人員應(yīng)科學(xué)合理的實施CFG 樁基工程質(zhì)量檢測工作，確保CFG 樁基可滿足使用要求，并在以綠色建筑荷載為依據(jù)，保證工程可滿足施工質(zhì)量和使用壽命方面的要求。當(dāng)需要使用不同施工方法或不同類型CFG 樁基時，可以確定較為相似的數(shù)據(jù)檢測內(nèi)容，詳細(xì)情況如下：

第一，了解在幾何受力情況下CFG 裝實際情況。

第二，檢測樁身承載力，同時確定其實際強度。

第三，檢測CFG 樁本體實際質(zhì)量。

在開展檢測工作時，相關(guān)人員可利用鉆芯法檢測CFG 樁抗壓強度。因為超軟土地質(zhì)存在較為復(fù)雜的地質(zhì)條件，相關(guān)人員必須充分重視檢測CFG 樁符合地基承載力的工作。在有效滿足以上要求后，可高質(zhì)量完成CFG樁工程施工，使綠色建筑工程項目擁有更高的可靠性和安全性。

7 結(jié)論

在本次研究中，筆者分析了某綠色建筑工程應(yīng)用CFG 樁復(fù)合地基的情況，并明確相關(guān)參數(shù)的計算公式，此地基處理方式可有效解決超軟土土質(zhì)地基不穩(wěn)問題。同時，想要使工程施工達到較高施工質(zhì)量要求，相關(guān)人員采取有針對性的質(zhì)量控制措施，只有這樣才能使綠色建筑建造工藝技術(shù)含量不斷提升，使綠色建筑變得更加安全穩(wěn)定。相關(guān)人員在使用本文所述的施工技術(shù)后，不但將工程施工成本控制在合理范圍內(nèi)，還提升了綠色建筑的承載性能，充分證明了在綠色建筑工程中CFG 樁復(fù)合地基具有較高應(yīng)用價值。