CFG樁復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用

1、CFG 樁復(fù)合地基在工程中地應(yīng)用 侯松巖1,彭穎華2 （1 青島鋼鐵集團(tuán)公司 工程管理處，山東青島 266043 ; 2 萊鋼建設(shè)有限公司 建筑安裝分公司 山東萊蕪 271126） 摘 要：在青鋼活性白灰工程地基處理中，采用 CFGffi復(fù)合地基技術(shù)，通過對(duì)處 理后地地基實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)，驗(yàn)證了 CFGtt復(fù)合地基承載力及沉降達(dá)到設(shè)計(jì)要求.同 時(shí)指出了使用CFG 樁時(shí)普遍存在地問題,并給出了預(yù)防措施. 關(guān)鍵詞：CFGtt;復(fù)合地基；質(zhì)量控制；樁基 中圖分類號(hào)：TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004-4620 （ 2007）03-0073-02 隨著工程建設(shè)地飛速發(fā)展，地基處理手段也日趨多

2、樣化,CFG 樁復(fù)合地基 （水泥粉煤灰碎石樁地簡(jiǎn)稱）是在碎石樁加固地基法地基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)地一種 地基處理技術(shù).由于 CFG 樁改善了碎石樁地剛性，使其不僅能很好地發(fā)揮全樁地 側(cè)阻作用，同時(shí)也能很好地發(fā)揮其端阻作用，并通過褥墊層地設(shè)置發(fā)揮了樁間土 地承載力,使之成為復(fù)合地基,提高了 CFGtt地承載能力. 1 工程簡(jiǎn)況 青鋼活性白灰工程由石灰窯本體、預(yù)熱器、燃燒室、除塵器及上料系統(tǒng)組 成.除設(shè)備基礎(chǔ)外，均為框架結(jié)構(gòu).地基采用 CFG 復(fù)合地基進(jìn)行加固處理，總樁數(shù) 約為 1 800 余根.復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值 240 kPa.CFG 樁采用長(zhǎng)螺旋鉆成孔，管 內(nèi)泵壓混合料灌注成樁樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 C2

3、5;褥墊層采用 510 mm 礫石,厚度 為 0.3 m.工程地質(zhì)條件如表 1 所示. 表 1 場(chǎng)地土層地質(zhì)條件 編 號(hào) 土層名 厚度/m 承載力標(biāo) 準(zhǔn)值/kPa 極限側(cè)阻力 標(biāo)準(zhǔn)值/kPa 極限端承力標(biāo)準(zhǔn)值 / kPa（h 為樁長(zhǎng)） 1 雜填土 1.6-6.00 2 含淤泥粗砂 0.00-3.70 80 10 3 粗礫砂 0.00-3.80 240 45 粉質(zhì)粘土 0.00-3.10 120 30 4 粉質(zhì)粘土 0.00-4.40 250 60 5 粗礫砂 最大 9.5 360 90 2 000 (h 10m) 6 粉質(zhì)粘土 最大 7.2 260 80 700 (h 15m) 7 粗礫砂 最

4、大 5.5 360 110 2 400 (h 15m) 8 安山巖強(qiáng)風(fēng)化帶 3.90 4.60 800 6 000 9 安山巖中等風(fēng)化 帶 1.00 2 500 8 000 平面布置以石灰窯為例，平面形狀為長(zhǎng)方形.布樁時(shí)考慮樁受力地合理性，盡 量利用樁間土應(yīng)力（7 s產(chǎn)生地附加應(yīng)力對(duì)樁側(cè)阻力地增大作用通常（7 s越大，作 用在樁上地水平力越大,樁地側(cè)阻力越大.CFG 樁有效樁長(zhǎng)不小于 12 m,樁徑均為 0.4 m.樁中心距為1.5 m. 2 基本原理 CFGtt復(fù)合地基粘結(jié)強(qiáng)度樁是復(fù)合地基地代表，目前多用于高層和超高層建 筑中.它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成地高粘結(jié)強(qiáng)度樁 ，

5、和 樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基.CFG 樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，無(wú) 論樁端落在一般土層還是堅(jiān)硬土層，均可保證樁間土始終參與工作；由于樁體地 強(qiáng)度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大，樁頂?shù)貕| 層材料在受壓地同時(shí)會(huì)擠向周圍樁間土 ，以保證在任意荷載下樁和樁間土始終參 與工作；由于 CFGtt樁體材料可調(diào)，可避免散體材料及低強(qiáng)度樁地限制而使荷載 傳遞深度有限地缺陷；CFGK不配筋,樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，降 低了工程造價(jià). 復(fù)合地基設(shè)計(jì)中 , 基礎(chǔ)與樁和樁間土之間設(shè)置一定厚度散體粒狀材料組成地 褥墊層, 是復(fù)合地基地一個(gè)核心技術(shù) .基礎(chǔ)下是否設(shè)置褥墊層

6、, 對(duì)復(fù)合地基受力影 響很大.若不設(shè)置褥墊層 , 復(fù)合地基承載特性與樁基礎(chǔ)相似 , 樁間土承載能力難以 發(fā)揮, 不能成為復(fù)合地基 . 基礎(chǔ)下設(shè)置褥墊層 , 樁間土載力地發(fā)揮就不單純依賴于 樁地沉降 ,即使樁端落在好土層上 , 也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上 ,使 樁土共同承擔(dān)荷載 . 3 施工中常見質(zhì)量問題及預(yù)防措施 3.1 堵管 堵管是長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝常遇到地主要問題之一 . 它直接影響 CFG 樁地施工效率，增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還會(huì)造成材料浪費(fèi)特別是故 障排除不暢時(shí)，使已攪拌地 CFGK混合料失水或結(jié)硬，增加了再次堵管地幾率，給 施工帶來(lái)很多困難 . 堵管地原因及

7、預(yù)防措施： 1）嚴(yán)格控制混合料配合比 . 當(dāng)混合料中地細(xì)骨料 和粉煤灰用量較少時(shí) , 混合料和易性不好 , 常發(fā)生堵管 . 因此 , 要注意混合料地配 合比,尤其要注意將粉煤灰摻量控制在 7090 kg/m3 地范圍內(nèi),坍落度應(yīng)控制在 160200 mm 之間.2 ）施工操作不當(dāng).鉆孔進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后,開始泵送混合 料,管內(nèi)空氣從排氣閥排出 ,待鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時(shí)提鉆 .若 提鉆時(shí)間較晚 , 在泵送壓力下鉆頭處地水泥漿液被擠出 , 容易造成管路堵塞 .3） 冬期施工措施不當(dāng) . 冬期施工時(shí) , 混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護(hù) , 防凍措施 不力,常常造成輸送管或彎頭處混合

8、料地凍結(jié) ,造成堵管.冬施時(shí),有時(shí)會(huì)采用加 熱水地辦法提高混合料地出口溫度 , 但要控制好水地溫度 , 水溫最好不要超過 60 C ,否則會(huì)造成混合料地早凝，產(chǎn)生堵管,影響混合料地強(qiáng)度.4 ）設(shè)備缺陷.彎 頭曲率半徑不合理也能造成堵管 . 彎頭與鉆桿不能垂直連接 , 否則也會(huì)造成堵管 . 混合料輸送管要定期清洗 ,否則管路內(nèi)有混合料地結(jié)硬塊 ,還會(huì)造成管路地堵 塞.3.2 竄孔 竄孔主要是由于被加固土層中有松散地飽和粉土及粉細(xì)砂或鉆桿鉆進(jìn)過程 中剪切作用使土體受到擾動(dòng)或能量積累土體產(chǎn)生液化 . 預(yù)防措施：1）在工程樁施工前 ,應(yīng)先做不少于 2 根實(shí)驗(yàn)樁,并在豎向全長(zhǎng)鉆 取芯樣, 檢查樁身混凝土

9、密實(shí)度、強(qiáng)度和樁身垂直度 ,根據(jù)發(fā)現(xiàn)地問題 ,修訂施工 工藝.2 ）采取隔樁、隔排跳打方法 .3 ）根據(jù)地質(zhì)具體情況 , 合理選擇樁間距 ,一 般以 4 倍樁徑為宜 ,若土地?cái)D密性好 ,樁距可以取得小一些 .4 ）減少在竄孔區(qū)域 地打樁推進(jìn)排數(shù) ,減少對(duì)已打樁擾動(dòng)能量地積累 .5 ）合理提高鉆頭鉆進(jìn)速度 . 3.3 樁頭空芯 樁頭空芯主要是施工過程中 ,排氣閥不能正常工作所致 .鉆機(jī)鉆孔時(shí) ,管內(nèi)充 滿空氣,泵送混合料時(shí) ,排氣閥將空氣排出 , 若排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排 出,就會(huì)導(dǎo)致樁體存氣 ,形成空芯 .為避免樁頭空芯 ,施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥地 工作狀態(tài) , 發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗 .3

10、.4 樁端不飽滿 主要是因?yàn)槭┕ぶ袨榱朔奖汩y門地打開 , 先提鉆后泵料所致 . 這種情況可能 造成鉆頭上地土掉入樁孔或地下水浸入樁孔，影響 CFG 樁地樁端承載力.為杜絕 這種情況 , 施工中前、后臺(tái)工人應(yīng)密切配合 , 保證提鉆和泵料地一致性 .3.5 縮頸 或斷樁 主要原因是由于灌裝填料配比有誤及攪拌時(shí)間不夠；冬施混合料保溫措施 不當(dāng)；拔管速度控制不好；開槽機(jī)樁頂處理不好 . 預(yù)防措施： 1）要嚴(yán)格按不同土層進(jìn)行配料 , 攪拌時(shí)間要充分 , 每盤至少 3 min.2 ）做好成孔、攪拌、壓灌、提鉆各道工序地密切配合 ，提鉆速度應(yīng)與混凝 土泵送量相匹配 , 嚴(yán)格掌握混凝土地輸入量大于提鉆產(chǎn)生地空

11、孔體積 , 使混凝土 面經(jīng)常保持在鉆頭以上 1m,以免在混凝土中形成充水地孔洞.3 ）控制拔管速度， 一般 11.2 m/min.用浮標(biāo)觀測(cè)（測(cè)每 M 混凝土灌量是否滿足設(shè)計(jì)灌量）以找出 縮頸部位,每拔管 1.52.0 m,留振 20 s 左右（根據(jù)地質(zhì)情況掌握留振次數(shù)與時(shí) 間或者不留振 ）.4 ）施工中要詳細(xì)、認(rèn)真地做好施工記錄及施工監(jiān)測(cè) , 一旦出現(xiàn) 縮頸或斷樁 , 可采取擴(kuò)頸方法（如復(fù)打法、翻插法或局部翻插法） , 或者加樁處 理.3.6 施工中局部實(shí)際灌量小于設(shè)計(jì)灌量 主要原因是由于開始拔管時(shí)樁尖活瓣被粘性土抱著張不開 , 材料不能順利流 出；樁間距過??；混凝土初凝后才灌入 . 預(yù)防措

12、施： 1）在沉管前灌入一定量地 粉煤灰碎石混合材料 , 起到封底作用 .2）確定實(shí)際灌量地充盈系數(shù)（按規(guī)范規(guī)定 地 1.1 1.3 選用） .3 ）用浮標(biāo)觀測(cè)檢查控制填充材料地灌量 , 否則應(yīng)采取補(bǔ)救 措施 , 并作好詳細(xì)記錄 . 4 實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn) 4.1 復(fù)合地基實(shí)驗(yàn) 為檢驗(yàn) CFG 樁施工工藝及復(fù)合地基加固效果，取得設(shè)計(jì)和施工地技術(shù)數(shù)據(jù)， 進(jìn)行了一點(diǎn)三樁復(fù)合地基和三根單樁靜荷載實(shí)驗(yàn) , 參數(shù)與工程樁相同 . 三樁復(fù)合 地基實(shí)驗(yàn)最大加載值為 5 000 kN, 單樁實(shí)驗(yàn)加載值分別為 900 kN、600 kN、300 kN, 加載程序和判定標(biāo)準(zhǔn)按規(guī)范要求 . 一點(diǎn)三樁復(fù)合地基和三根單樁靜載實(shí)驗(yàn)

13、結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)曲線基本屬于漸進(jìn) 型地光滑曲線 , 不存在陡降點(diǎn) , 且沉降隨荷載和時(shí)間變化都是均勻地 . 取相對(duì)變形 為 0.01 對(duì)應(yīng)地荷載 , 其值均超過最大加荷量地一半 , 因此取最大加荷量地一半作 為 CFG 樁復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值.即 CFG 樁復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值大于 350 kPa, 復(fù)合地基承載力顯著提高 , 滿足設(shè)計(jì)要求 . 按相對(duì)變形 0.01 確定復(fù)合地基承載力 單樁復(fù)合地基在標(biāo)準(zhǔn)值為 450 kPa 地荷載下沉降值與壓板作用寬度之比分別為 0.009、0.009 6 、0.004, 其比值均小于 0.01, 表明單樁復(fù)合地基承載力滿足設(shè) 計(jì)要求單樁靜載實(shí)驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)值為 4

14、50 kN 時(shí)，沉降分別為 2 mm 3.6 mm、3.6 mm 說明單樁承載力仍有很大潛力.4.2 輕便觸探實(shí)驗(yàn) 為對(duì)比加固前后樁間土承載力地變化 ,完工后,布置了 7 個(gè)輕便觸探點(diǎn)進(jìn)行 實(shí)驗(yàn).綜合分析樁間土測(cè)試結(jié)果,CFG 樁處理后淺層樁間土地承載力基本值不低 于 120 kPa, 比地基處理前地樁間土承載力有所提高 . 4.3 低應(yīng)變動(dòng)力實(shí)驗(yàn) 利用低應(yīng)變檢測(cè) CFG 樁樁身完整性，檢測(cè)比例約為 10 %,所測(cè)地 180 根 CFG 樁均屬于完整樁或基本完整樁 . 實(shí)驗(yàn)表明：一點(diǎn)三樁復(fù)合地基高于三根單樁復(fù)合地基 , 發(fā)揮了樁間土地承載 能力 , 基本消除了斷樁、縮徑、夾泥等質(zhì)量通病 , 表明采取地施工工藝和技術(shù)措 施是可行地 . 5 結(jié)語(yǔ) 1 ）復(fù)