CFG樁施工及常見問題

康 凱

（中鐵三局四公司，北京 102300）

1 CFG復(fù)合地基簡介

復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過程中，部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的作用。

CFG樁（Cement Flyash Gravel Pile）復(fù)合地基是復(fù)合地基中具有代表性的一種，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結(jié)強(qiáng)度樁，在樁和基礎(chǔ)之間設(shè)置一定厚度的褥墊層，通過與褥墊層的組合共同承擔(dān)上部荷載，屬于剛性樁復(fù)合地基，用其加固粉質(zhì)黏土、非飽和黏土、飽和軟黏土及淤泥質(zhì)土效果很好。CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)應(yīng)用廣泛、實(shí)用性強(qiáng)，涉及的工程類型有普通工業(yè)與民用建筑、多高層建筑以及高速鐵路、高速公路路基等。

2 CFG樁復(fù)合地基加固機(jī)理及特點(diǎn)

2.1 樁體強(qiáng)化

在CFG樁成樁過程中，水泥經(jīng)水解和水化反應(yīng)以及與粉煤灰的凝硬反應(yīng)，生成不溶于水的結(jié)晶化合物，并不斷延伸充填到碎石的孔隙中，將原來由點(diǎn)-點(diǎn)接觸的骨料緊密黏結(jié)在一起，使樁體的抗剪強(qiáng)度和變形模量大大提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于碎石樁。

2.2 褥墊層聯(lián)合作用

褥墊層作用是復(fù)合地基的核心。褥墊層在豎向荷載作用下，壓迫樁體，使樁體逐漸向褥墊層中刺入，樁頂部墊層材料在受壓縮的同時(shí)，向周圍發(fā)生流動(dòng)，調(diào)整樁、土應(yīng)力比，調(diào)整樁、土水平荷載的分擔(dān)，使樁間土的承載力得到充分發(fā)揮，并且使基底的接觸壓力得到了均衡和調(diào)整，減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中，減少基礎(chǔ)的剪切破壞，復(fù)合地基的承載力大大提高。

2.3 擠密作用

施工過程中，施工對土體的振動(dòng)或擠壓使土體得到了擠密。另外，由于褥墊層的作用，樁間土豎向荷載的增大，進(jìn)一步提高了樁間土的壓密程度。使樁的側(cè)法向應(yīng)力增大，樁體處于良好的三軸受壓狀態(tài)，并且提高了樁身側(cè)摩阻力，進(jìn)一步增加了復(fù)合地基的承載能力。

通過以上作用，CFG樁擁有承載力大、沉降變形量小、施工簡便、適用范圍廣、節(jié)省材料、費(fèi)用低等特點(diǎn)。

3 CFG樁基施工流程

在設(shè)計(jì)樁的施打順序時(shí)，主要考慮新打樁對已打樁的影響。施打順序大體可分為兩種類型：

圖1 CFG樁基施工流程

3.1 連續(xù)施打

連續(xù)施打，施工快捷便利，可能造成樁徑被擠扁或縮頸。

3.2 間隔跳打

隔樁跳打，可以隔一根樁，也可以隔多根樁。工程往返路程較多，受樁間土影響，樁位的確定，垂直度的保持都有困難。

因此工序因土性和樁距而定。在飽和土、樁距較小可采用隔樁跳打；在粉土中一般采用連續(xù)施打。

4 常遇到的質(zhì)量問題

某輕軌線路基工程主要位于河流沖積扇末端，地形起伏不大，為滿足直線電機(jī)線路軌道系統(tǒng)對工后沉降不大于1.5 cm的要求路基采用直徑400 mm的CFG樁對基底加固處理。樁間距為沿線路方向2 m，橫向1.9 m，對稱矩形布置，有效長度10 m，樁體強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C20，區(qū)域內(nèi)設(shè)樁4 200根，樁頂設(shè)0.5 m厚二灰砂礫褥墊層。

通過對4 200根樁施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)以下經(jīng)常發(fā)生問題和解決方法：

4.1 堵管

堵管是CFG樁成樁中常遇到的問題，在各階段施工中都有這類問題發(fā)生。它直接影響施工進(jìn)度，造成材料浪費(fèi)，增加施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。處理不當(dāng)，會(huì)造成斷樁等質(zhì)量問題。砼堵管的常見原因主要有以下幾個(gè)方面：

4.1.1 砼坍落度控制不當(dāng)

在CFG樁施工中砼坍落度過小或過大都會(huì)造成砼泵送困難和堵管。混凝土的輸送阻力隨坍落度降低而增大，所以坍落度過小，會(huì)使混合料的可泵性明顯降低，不易泵送。但坍落度過大會(huì)極易在泵送中造成混合料發(fā)生泌水或離析，特別在15 m以上的較長距離輸送時(shí)，極易造成管內(nèi)骨料與砂漿分離，漿液上浮先流動(dòng)，粗骨料下沉相互接觸，摩擦力加大，流速變緩、淤積，從而堵管。根據(jù)工程實(shí)踐，CFG樁砼的坍落度宜控制在160 mm～200 mm。

4.1.2 管道接口處密封不嚴(yán)

管道接縫密封不嚴(yán)就會(huì)漏水或漏漿，砼在管道中的輸送靠的是泵送壓力，而泵送壓力靠其中的液相物質(zhì)傳遞。從而使砼失水、失漿會(huì)使輸送阻力增大，導(dǎo)致堵管。

4.1.3 鉆頭閥門老化

老舊鉆頭其閥門密封不嚴(yán)，當(dāng)在施工時(shí)，液化的泥砂通過閥門縫隙進(jìn)入鉆頭形成砂塞，使砼下落受阻，砼局部流速變緩、淤積，造成堵管，或泥砂進(jìn)入使得鉆頭閥門摩擦力過大，而不能打開到正常位置造成堵管。

4.1.4 設(shè)備缺陷

彎頭是連接鉆桿與高強(qiáng)柔性管的重要部件，當(dāng)泵送混合料時(shí)，彎頭曲率半徑以及彎頭與鉆桿的連接形式，對混合料的正常輸送起著至關(guān)重要的作用。若彎頭的曲率半徑過小和過大，都會(huì)發(fā)生堵管。因此，應(yīng)當(dāng)注意彎頭的合理曲率半徑和與鉆桿的連接方式。推薦使用高強(qiáng)柔性管。

混合料輸送管無論是剛性管還是高強(qiáng)柔性管，若施工結(jié)束后清洗不徹底，管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生混合料結(jié)硬塊體，造成堵管。

4.2 樁身夾砂、頸縮、憋鉆

造成樁身夾砂和憋鉆的主要原因是成樁過程中鉆機(jī)鉆速不當(dāng)。

螺旋鉆在鉆進(jìn)過程中鉆桿向下鉆進(jìn)速度過快，致使螺旋葉片上的土來不及排出，壓擠在鉆桿與孔壁之間，致使鉆桿停止旋轉(zhuǎn)。

達(dá)到指定深度后，提鉆時(shí)候速度過快，砼輸送速度跟不上，鉆頭沒有被砼完全包裹，致使砂土夾裹在樁體內(nèi)部。

實(shí)踐表明，拔管速度控制在1.2 m/min～1.5 m/min是最適宜的。應(yīng)該指出，這里的拔管速度不是指平均速度。除啟動(dòng)后留振5 min～10 min之外，拔管過程中不再留振，也不得反插。

4.3 樁孔偏斜

在成孔過程中，由于土層分布不均，起鉆過猛，鉆機(jī)支撐不牢靠等原因都會(huì)造成鉆桿晃動(dòng)、傾斜，直接導(dǎo)致樁體傾斜，垂直度達(dá)不到要求，造成質(zhì)量問題。

因此在施工時(shí)，切忌急進(jìn)。施工前要平整場地。施工時(shí)，先將鉆機(jī)定位準(zhǔn)確，支撐穩(wěn)定，固定牢靠，然后慢速啟動(dòng)鉆機(jī)，變速均勻。注意觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)困難，鉆桿晃動(dòng)要即時(shí)減速，校正垂直度。

4.4 斷樁

堵管是斷樁的最主要成因，其次樁體材料強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)值便受過大的擾動(dòng)也是成因之一。

在現(xiàn)在施工當(dāng)中往往工期都十分緊張，為了搶工期過早的進(jìn)行下一步施工；養(yǎng)護(hù)期未到各種重型機(jī)械就清理殘土；不當(dāng)?shù)慕徊媸┕ぃ贿`反規(guī)章的鑿樁頭方法等等，都會(huì)在不同深度造成斷樁。因此施工中要加強(qiáng)監(jiān)管，嚴(yán)格按照規(guī)程施工，合理的安排施工工序。

樁基屬隱蔽工程，是工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵，CFG樁成樁施工過程中容易產(chǎn)生堵管、夾砂、頸縮、憋鉆、斷樁等問題，影響工程質(zhì)量。為避免上述情況發(fā)生，應(yīng)該加強(qiáng)施工的針對性和適用性，提高作業(yè)人員的責(zé)任心，嚴(yán)格按照規(guī)范施工，提高監(jiān)管力度，保證施工質(zhì)量，創(chuàng)造精品。

5 工程檢測

5.1 試驗(yàn)檢測

5.1.1 樁身完整性檢測

本工程CFG樁的檢測采用反射波法，反射波法利用波動(dòng)傳播原理，波遇到阻抗界面（樁底、裂縫、縮徑、空洞、異物夾雜）將產(chǎn)生反射波，根據(jù)接收器接收反射波的時(shí)間、數(shù)量、強(qiáng)度判定樁體工程質(zhì)量。檢測費(fèi)用低、快速輕便、準(zhǔn)確可靠。工程成樁28d后，檢測抽取樣本420根，檢測比例為10%。代表波形圖，見圖1。

圖2 波形圖

波形規(guī)則，樁底反射清晰，雜波少，所測的420根CFG均屬于完整樁或基本完整樁，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.1.2 樁基承載力檢測

采用靜載試驗(yàn)使用靜載維荷加載法，采用壓重反力和配重組裝成壓重平臺(tái)，試點(diǎn)最大試驗(yàn)荷載未設(shè)計(jì)荷載的2.0倍，壓重總重量為最大試驗(yàn)荷載的1.2倍；嘉禾方式為液壓千斤頂（高壓油泵）；加載值由壓力傳感器、測力儀測讀；用兩塊百分表測讀試點(diǎn)的沉降量。試驗(yàn)加載分為8級。抽檢樣本3根。

檢驗(yàn)結(jié)果，3根承載力均大于311.6KPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 檢測結(jié)果

通過反射波法、靜載維荷加載法試驗(yàn)證明，CFG樁特征承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足工程型目需要，質(zhì)量控制方法是正確，行之有效的。

6 總結(jié)

CFG樁復(fù)合地基是一種較新的地基處理技術(shù)。它利用工業(yè)廢料粉煤灰為材料，充分發(fā)揮樁間土的承載力，施工速度快、工期短，比傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)具有明顯的優(yōu)勢。在土有一定承載能力時(shí)，為工程設(shè)計(jì)人員提供了又一個(gè)良好的選擇。

圖3

在施工中只要把握住施工要點(diǎn)：對位準(zhǔn)、桿垂直、慢開鉆、深度足、穩(wěn)壓漿、緩緩抬，就可以良好的控制施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

[1]孫瑞民.CFG樁常見的質(zhì)量問題分析[M].北京：工程地球物理學(xué)報(bào).2006