應用CFG樁與粉噴樁長短樁結合處理軟土地基施工工藝

張 蕾

（太原市熱力公司，山西 太原 030001）

太原市某熱源廠主體長77.5 m，寬15.5 m，施工場地為原舊建筑及倉庫，場地上部原建筑物已拆除，但地下分布較多障礙物且無法提供該場地舊有地下構筑物施工圖。而且場地地下水位較高，水位在自然地坪下-1.5 m處。原設計中基礎采用伐板基礎，樁采用CFG正三角形布樁。但在清除擬建建筑處地下障礙物（有原混凝土硬化地面、站臺柱砼獨立基礎、砼儲油罐）后，擬建場地中央形成了直徑為17 m，深度為6 m的水坑。坑底標高已低于設計CFG樁有效樁頂標高1.5 m。將水坑抽完水回填土后，該部分場地抗變形能力性能較弱，CFG樁機無法進入場地施工，不能保證CFG樁施工安全和質量。隨后該單位提出處理方案，利用增加粉噴樁短樁處理該場地，結合原CFG樁長樁組成復合地基。設置粉噴樁（干噴）可迅速提高場地地基抗變形能力，便于后續CFG樁施工，同時可以增強場地復合地基的承載能力。經設計院計算、認可、同意該處理方案。施工后CFG單樁和復合地基載荷試驗均滿足設計要求，達到了良好的地基處理效果。

1 工藝原理及適用范圍

該技術應用CFG樁和粉體噴射攪拌樁（簡稱粉噴樁）形成復合地基，充分發揮CFG樁的高承載力性能和粉噴樁的抗變形性能，并且通過褥墊層的設置發揮樁間土的承載力。

圖1 CFG樁+粉噴樁處理軟土地基示意圖

圖2 工藝流程

粉噴樁加固地基的機理是利用粉體噴射樁機在鉆孔過程中，用高壓空氣將粉狀固化劑以霧狀噴入被加固的軟土中，憑借機械上特制的鉆頭葉片的旋轉，使固化劑與原位軟土就地強制攪拌混合；固化劑吸水后進行一系列物理化學反應，使樁位原土由軟變硬，形成整體性好、水穩性強和承載力高的新樁體；這種樁體與樁間土相互作用形成比天然軟土地基承載力有大幅度提高的復合地基。使場地復合地基抗變形能力有明確提高，并有一定的隔水作用，便于后續CFG樁基施工。

CFG樁、粉噴樁兩種施工增強體與天然地基土體組成三元復合地基，既能發揮CFG樁高承載力的特點，又因CFG樁的插入而使粉噴樁的側限約束作用得到增強。同時，由于設置了粉噴樁，上部地基土的變形能力得到改善，提高土體的抗剪強度，避免CFG樁產生刺入破壞。

該工藝技術適用于地下水位較高地區處理黏性土、粉土、沙土和樁端具有相對硬土層、承載力標準值不低于70 kPa的淤泥質土；地下水位較高的非欠固結人為不良填土地基；土層上部為正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基，地基土的天然含水量大于30%時。

2 工藝流程介紹及操作要點

2.1 工藝流程

若根據地質情況和設計布樁形式，CFG樁采用隔樁跳打施工，場地分兩（三）遍施工完成，第一遍鉆出的泥土、淤泥應及時清運出場地，為第二遍施工創造有利條件。

2.2 施工操作要點

2.2.1 場地標高控制

（1）粉噴樁施工前進行平整場地和標高測量計算，確定粉噴樁樁端標高。計算粉噴樁與CFG樁共同作用段長度、粉噴樁單獨加固土體段長度、CFG樁設計樁頂標高上空樁長度。

（2）粉噴樁施工完畢后對場地進行平整，再次測量場地標高。確保后續CFG樁施工標高正確。

（3）若CFG樁采用隔樁跳打施工，場地分兩（三）遍施工完成，第一（二）遍鉆出的泥土、淤泥清運出場地后，在第二（三）遍CFG樁施工前要進行場地標高測量，計算CFG樁入土深度和空樁長度。

2.2.2 粉噴樁施工

（1）定位：平整場地，整套設備安裝就位，噴粉樁機自動縱橫向移動，鉆頭對準孔位。

（2）預攪鉆進下沉：啟動攪拌機電機，鉆頭正向旋轉，實施鉆進作業。為了不堵塞鉆頭上的噴射口，鉆進過程中不噴固化料，只噴射壓縮空氣，即確保順利鉆進，又減小負載扭矩。隨著鉆進，使被加固的軟土體在原位受到攪動，鉆至設計孔底標高后停鉆。

（3）噴粉攪拌提升：當深層攪拌機下沉到設計深度時，再次啟動攪拌機，反向旋轉提升鉆頭，同時打開發送器前面的控制閥，按需要量向被攪動的疏松土體中噴射固化料——水泥粉（或石灰粉），邊提升、邊噴射、邊攪拌，盡量達到攪拌均勻，使軟土與固化料充分混合，噴射量與控制閥的開放大小成正比，與鉆頭的提升速度成反比。

（4）重復攪拌：攪拌機噴灰反轉提升至原地面以下50 cm時，關閉空壓機，防止粉體被帶出地面而向空中飛散污染環境。為使軟土和固化劑攪拌均勻，再次將攪拌機鉆進下沉，直至設計深度，再將攪拌機按規定速度反轉提升出地面。

（5）移位：利用噴粉樁機的步履功能移動鉆機至新孔位重復以上過程。

2.2.3 CFG樁施工

（1）樁機就位必須鋪墊平穩，鉆塔垂直、穩定、牢固，鉆尖對準樁位。

（2）開鉆前必須檢查鉆頭上的契形出料活門是否閉合，嚴禁開口鉆進。

（3）鉆進過程中，未達設計標高不得反轉提升鉆桿，如因特殊情況需要提升鉆桿或反轉，應將鉆桿提升到地面，對鉆頭活門重新清洗、疏通、閉合。

（4）施工前應按設計要求由試驗室進行混合料配比試驗，根據選擇機型進行塌落度的選擇。長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁施工的坍落度宜為160 mm～200 mm。

（5）開始鉆進或穿過軟硬土層交界處時，應保證鉆桿垂直，緩慢進入；在含有磚頭、瓦塊的雜填土層或含水量較大的軟塑黏性土層中鉆進時，應盡量減少鉆桿晃動，以免擴大孔徑。

（6）鉆進時，應注意觀察電流值變化在正常工作狀態（≤200A）。

（7）開動混凝土輸送泵，提前將拌合好的混凝土充滿整個輸送管道，并將混凝土儲滿輸送泵料斗。

（8）壓力灌注與鉆桿提升速度應配合好，一般提升速度是當聽到空心鉆桿中有混凝土落聲時提升鉆桿為宜，以確保樁徑。

（9）壓力灌注時混凝土的泵送應連續進行。泵斗內混凝土容量應高出進料口50 mm以上，以防吸進空氣造成堵管。當料斗混凝土低于進料口時應及時通過口哨或其他警示音通知鉆機停止提升鉆桿，待混凝土補充足量后再進行壓力灌注、提鉆。

（10）鉆進過程中，操作人員與指揮人員要密切注意鉆進情況，如遇卡鉆、鉆桿劇烈抖動、鉆桿偏斜等異常情況，應立即停鉆，查明原因，采用相應措施解決后方可繼續作業。

（11）樁體垂直度嚴格按設計要求及GB50202-2002規范要求控制，為保證有足夠的工作面和提高成樁質量，鉆出的泥土要及時清運。

（12）成樁樁頂標高宜高出設計樁頂不少于50 cm。成樁過程中應注意做好混合料試塊，每臺機械每天應做一組（3塊）試塊（邊長為150×150×150 mm立方體），標準養護，測定其為立方體抗壓強度。

（13）施工垂直度偏差不應大于1%，對滿堂布樁基礎，樁位偏差不應大于0.4倍樁徑；對條形基礎，樁位偏差不應大于0.25倍樁徑；對單排布樁樁位偏差不應大于60 mm。

2.2.4 褥墊層

（1）樁頂和基礎之間按設計要求設置褥墊層，褥墊層材料宜用中砂、粗砂、級配砂石或碎石等，最大粒徑不宜大于30 mm。

（2）褥墊層鋪設宜采用靜力壓實法，當基礎底面下樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法，夯填度（夯實后的褥墊層厚度與虛填厚度的比值）不得大于0.9。

3 質量控制要點

3.1 粉噴樁施工

（1）打樁前場地平整不宜對擬建場地土方進行開挖后施工，保留一定深度的土方以確保后續施工CFG成樁的有效樁頂上部保護樁體長度，避免CFG樁在施工過程中樁機碾壓對周圍先成樁有效樁體的上端造成破壞。

（2）施鉆前應進行測量放線，準確定出各樁位中心，打短木樁作出標記，并在木樁周圍撒上白石灰粉以醒目，便于施鉆過程中尋找。

（3）在施工過程中，每根樁都必須準確測量鉆進深度，確保樁頂及樁底標高符合設計要求。

（4）噴粉樁適宜在含有地下水的土層中施工，但在任何情況下的鉆進和制樁過程中，均不得隨意向孔中注水。

（5）嚴格防止地下水或其他水滲入套管等輸送混合料的通道中，以免堵塞通道，影響噴粉質量。防止方法是鉆頭一入土就不停地送氣。假若造成堵塞，則應起升鉆桿，拆下鉆頭，用鉛絲通開。

（6）向固化劑罐中送料時，應在罐口裝過濾網，防止紙屑、灰塊、雜物、金屬碴等掉進罐內。

（7）鉆架必須保持豎直，以保證樁體的垂直度。在每一根樁開鉆前，必須檢查鉆頭是否對準樁位中心，不得偏位。

（8）制樁過程中時刻應注意施工情況，避免發生供氣不足，噴粉不夠、斷噴、噴嘴堵塞等不良現象，發現問題應及時處理。

（9）每根樁的樁體制作應一氣呵成，不得在噴粉過程中間歇、中斷。應根據樁長和固化料摻入比計算出一根樁的噴灰量。當然，每根樁的用灰入罐量應稍高于計算用量，以防因噴灰不均勻造成儲灰量不足。

（10）鉆進速度不宜過快，確保使原位土攪拌后疏松透氣。提升鉆頭時應均勻慢速，保證摻入料與原位土充分混合。嚴格控制固化劑噴入量，每延長米的固化劑噴入量與設計值誤差應小于3%。

（11）應有專人負責，記錄所有噴粉樁的樁號，成樁時間、設計樁長、實際樁長、設計樁徑、實際樁徑、固化劑實際噴入量、樁底標高、樁頂標高等。成樁時間記錄必須按制樁程序（鉆進、提升、復攪）詳細記錄，時間記錄誤差不得大于5 s，樁深記錄誤差不得大于5 cm。

3.2 CFG樁施工

（1）在CFG樁施工時，樁機應緩慢移動，避免對前面施工的粉噴樁樁體造成較大破壞。

（2）混凝土進場后首先檢驗塌落度并做好試塊。

（3）樁位偏差：樁位偏差不大于50 mm，為達到要求，應進行兩次樁位復測，校正樁尖位置，以及成樁后進行樁位偏差檢驗。

（4）樁頭處理：樁頂標高應大于設計標高的0.5 m以上，在開挖時可采用人工或者人工和機械聯合開挖，但是在人工和機械聯合開挖時應預留人工開挖厚度，具體厚度應根據現場實際情況確定。以保證機械開挖造成的斷裂部位不低于基礎底面標高，樁間土不受到擾動。

（5）質量檢驗：按設計要求復合地基檢測在樁體強度滿足試驗荷載條件時進行，一般宜在施工結束4周后進行檢測；復合地基承載力宜用單樁或多樁復合地基載荷試驗確定，試驗數量不應少于3個試驗點；對高層建筑或重要建筑，抽取總樁數的10%進行低應變動力檢測，檢測樁身結構完整性。

4 總結

采用水泥作固化劑制成的噴粉樁，由于水泥與原位土混合后，原位土變成較密實的水泥土，大大降低軟土的滲透系數，可有效地起到阻水作用，避免坑壁流砂發生。同時，由于噴粉樁下端入土深度較長，切斷了地下水的滲透途徑，使得基坑降水漏斗變陡，減小了由于降水量大對周圍環境的危害，從而使基坑排水作業簡便化，有利于基坑的施工。

CFG施工前先加入粉噴樁短樁，粉噴樁加固工藝合理，施工簡單、技術可靠、成本低廉、施工快、無振動、無噪聲、工期短、占地面積小，對環境無污染，對周圍建筑物無影響，加固效果好，它可以直接在含有地下水的地層中施工成型。施工過程中只向土層中噴射固化料干粉無需向地層中注入附加水分，不但減少了施工污染，而且使固化料能夠充分吸收軟土中的水分，從而增強加固效果。