CFG樁復(fù)合地基簡介及其在工程中的應(yīng)用

郭青榮

1 CFG樁復(fù)合地基簡介

CFG樁是英文Cement Fly-ash Gravel的縮寫,意為水泥粉煤灰碎石樁,由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和,用各種成樁機(jī)械制成的可變強度樁。通過調(diào)整水泥摻量及配比,其強度等級在C5～C25之間變化,是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG樁和樁間土一起,通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基共同工作,故可根據(jù)復(fù)合地基性狀和計算進(jìn)行工程設(shè)計。CFG樁一般不用計算配筋,并且還可利用工業(yè)廢料粉煤灰和石屑作摻合料,進(jìn)一步降低了工程造價。CFG樁的適用范圍很廣,在砂土、粉土、黏土、淤泥質(zhì)土、雜填土等地基均有大量成功的實例。CFG樁對獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏基都適用。CFG樁復(fù)合地基技術(shù)已在全國廣泛推廣應(yīng)用。

2 CFG樁在工程中的應(yīng)用

2.1 工程簡介

大同市北岳中學(xué)周邊住宅安置區(qū)工程位于大同市北岳中學(xué)東側(cè),御河防洪壩西側(cè),操場城東街北側(cè),場地北側(cè)為鐵路高架橋。地下 2層,地上32層,建筑面積15 976.78 m2。擬建工程±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高為1 049.00 m,建筑物基礎(chǔ)埋深位于±0.00以下7.00 m。由于基礎(chǔ)以下土層承載力無法滿足設(shè)計對地基承載力和沉降要求,因此本工程確定采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行處理。處理后復(fù)合地基承載力特征值不低于580 kPa。根據(jù)現(xiàn)場條件選用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁。根據(jù)山西省勘察設(shè)計研究院提供的勘察報告,擬建工程CFG樁樁端持力層為中砂。

2.2 CFG樁復(fù)合地基設(shè)計及工程量

本工程CFG樁復(fù)合地基主要設(shè)計參數(shù)及工程量見表1。

2.3 材料要求

1)混凝土采用商品混凝土。2)長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁施工的坍落度宜為160 mm～200 mm。

2.4 CFG樁復(fù)合地基施工

2.4.1 長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓灌注成樁工藝流程

表1 CFG樁復(fù)合地基主要設(shè)計參數(shù)及工程量表

長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓灌注成樁工藝流程圖見圖1。

2.4.2 長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁施工要點

1)基礎(chǔ)埋深較大時,宜在基坑開挖后的工作面上施工,工作面宜高出有效樁頂標(biāo)高300 mm～500 mm,工作面為卵石和粗砂取小值,工作面土較軟時應(yīng)采取相應(yīng)施工措施(鋪碎石、墊鋼板等),保證樁機(jī)正常施工;2)樁機(jī)就位后,調(diào)整鉆桿與地面垂直度,確保垂直度偏差不大于1%;3)軟土地基中施工宜通過摻加減水劑、泵送劑制備泵送性能好、坍落度較低的混合料,以防止樁體自身塌落發(fā)生斷樁或充盈系數(shù)過大;4)樁體配比碎石最大粒徑不宜大于25 mm,粉煤灰選用Ⅱ級或Ⅲ級細(xì)灰,每立方米混合料摻量70 kg～90 kg為宜;5)樁端為飽和粉土、砂土和卵石層時,應(yīng)選用下開式鉆頭,以防止鉆頭活門打不開、樁端有虛土不能發(fā)揮土的端阻;6)鉆桿達(dá)到設(shè)計深度后,一邊泵送混凝土一邊提管,提管速度由泵送量決定,必須保證鉆桿內(nèi)混凝土液面高于鉆桿底出料口,嚴(yán)禁先提鉆后灌料;7)樁徑400 mm時提鉆速度宜為2.5 m/min～3.5 m/min,樁徑增大鉆頭活門斷面應(yīng)相應(yīng)增大,若樁徑增大而鉆頭活門斷面不變時應(yīng)相應(yīng)降低提鉆速度;8)樁頂由于混凝土自重壓力較小或由于浮漿影響,樁頂樁體強度較差,為保證樁體質(zhì)量,本工程投料量的控制以設(shè)計樁頂標(biāo)高500 mm保護(hù)樁長為準(zhǔn),即確保設(shè)計樁頂標(biāo)高內(nèi)無浮漿;9)混凝土灌入量不得低于樁的設(shè)計體積,同時保證單樁充盈系數(shù)不小于1.1;10)施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%;對滿堂布樁基礎(chǔ),樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑。

2.4.3 清土、剔樁頭防斷樁和防擾動樁間土措施

打樁棄土和預(yù)留保護(hù)土層可采用人工清除或機(jī)械人工聯(lián)合清除方案。當(dāng)采用機(jī)械人工聯(lián)合清除方案時:1)不可對設(shè)計樁頂標(biāo)高以下的樁體造成損害,不可擾動樁間土,必須嚴(yán)格控制標(biāo)高,防止挖斷工程樁和擾動打樁工作面以下的保護(hù)土層;2)成樁后混凝土硬結(jié)前人工將有效樁頂標(biāo)高200 mm以上的樁體挖除,用水準(zhǔn)儀嚴(yán)格控制挖除后的樁頂標(biāo)高;3)樁全部施工完后,挖掘機(jī)自墊路(路面至挖除后樁頂?shù)木嚯x不小于1.5 m,基底下土和棄土較軟時取高值)進(jìn)入現(xiàn)場清除樁頂標(biāo)高以上的土;4)人工清除余土至有效樁頂標(biāo)高;5)截樁頭宜用無尺鋸在有效樁頂標(biāo)高處切深1 cm～2 cm的圓環(huán),再用兩鋼釬相對同時敲擊斷樁,不可用重錘或重物橫向擊打樁體,樁頂不可出現(xiàn)斜平面;6)清土、截樁頭后禁止對樁間土產(chǎn)生擾動的施工設(shè)備(如輪胎式運土車等)在施工場地內(nèi)通行,防止產(chǎn)生“橡皮土”。

2.4.4 褥墊層施工

本工程中,在CFG樁樁頂與基礎(chǔ)間設(shè)置200 mm褥墊層。褥墊層可采用級配碎石,碎石最大粒徑為30 mm。褥墊層施工要求如下:1)人工清理復(fù)合地基至設(shè)計標(biāo)高,確保地基土不被擾動,避免形成橡皮土。2)褥墊層鋪設(shè)由夯填度控制,要求不大于0.9,計算虛鋪厚度約230 mm。鋪設(shè)寬度每邊寬出基礎(chǔ)邊緣300 mm。3)可采用振動壓實法將虛鋪的砂石料壓實至200 mm。

2.5 混凝土試塊的制作和現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)

施工過程,應(yīng)隨機(jī)選取具有代表性的混凝土制作試塊(邊長為150 mm的立方體)并搗實,送實驗室前應(yīng)在現(xiàn)場按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件對試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù),特別在冬期,不得將試樣隨意放置在施工現(xiàn)場或工棚里,避免養(yǎng)護(hù)條件不標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致試驗結(jié)果不能反映樁體的真實強度。

2.6 檢測及驗收

1)檢測數(shù)量。靜載荷試驗數(shù)量取CFG樁總數(shù)的0.5%～1%,但不少于 3點;低應(yīng)變試驗數(shù)量取CFG樁總數(shù)的10%;選擇試驗點應(yīng)本著隨機(jī)分布的原則進(jìn)行選擇。

2)檢測時褥墊層的厚度與鋪設(shè)方法。試驗時褥墊層的底標(biāo)高與樁頂設(shè)計標(biāo)高相同,褥墊層底面要求平整,褥墊層鋪設(shè)厚度為10 cm～15 cm,鋪設(shè)面積與載荷板面積相同,褥墊層周圍要求有原狀土的約束。

3)復(fù)合地基承載力的確定。當(dāng)p—s曲線不存在極限載荷時按相對變形值確定復(fù)合地基承載力,取s/b=0.01對應(yīng)的載荷為CFG樁復(fù)合地基承載力特征值。

[1] JGJ 79-2002,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 閻明禮,張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實踐[M].北京:中國水利水電出版社,2001.

[3] 劉作帥.樁基礎(chǔ)工程施工簡介[J].山西建筑,2008,34(15):87-88.