高層建筑軟土地基的施工質量控制要點

　　摘要：文章以CFG樁的施工為例，介紹了高層建筑軟土地基的施工質量控制要點。
　　關鍵詞：高層建筑 軟土地基 施工質量
　　中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)03(a)-0079-02
　　隨著我國城市化進程的不斷加快，城市建筑用地越來越緊張，為提高土地利用率，工業民用建筑均朝向高層、超高層的趨勢發展。但隨著建筑高度的增加，建筑物總重量也會增加，因而對高層建筑的地基處理質量要求也越高。下面筆者簡要探討高層建筑軟土地基處理方面的相關要點。
　　1 高層建筑軟基處理的一般原則
　　對于新建工程，通常應優先考慮利用天然地基，對于均勻性和密實度較好的沖填、雜填建筑垃圾和穩定的工業廢料，可利用作為地基、持力層；對于淤泥和淤泥質土，可利用其上覆較好土層作為持力層；對于有機質含量較多或有腐蝕性的生活垃圾和工業廢料等雜填土，不得直接用作地基持力層。若地基軟弱不能滿足要求，就應采取適當的措施進行處理，軟土地基的處理目的通常包括：提高土的抗剪強度，使地基保持穩定；改善土的動力性能、防止地基產生震陷變形和震動液化而喪失穩定性；降低土的滲透性或滲流的水力梯度，避免滲流造成地基破壞；降低土的壓縮性，使地基的沉降在允許范圍內；消除或減少土的脹縮性或沉陷性引起的地基變形，從而防止建筑物的正常使用受到影響。
　　2 高層建筑軟基處理的常用方法
　　2.1 換土墊層法。
　　換土墊層法是用砂、碎石、礦渣等材料置換地基中的軟弱土層，分層壓實后作為基底墊層，以提高地基的整體強度。此法一般適用于處理深度不超過3m的淺層軟弱地基，也可用于處理膨脹土地基和濕陷黃土地基。
　　2.2 排水固結法。
　　此法是通過頂壓、降低地下水位、電滲等方法加速地基土層的排水固結，提高地基的整體承載力，降低施工和后期使用過程中的沉降。
　　2.3 擠密振密法。
　　擠密振密法主要包括強夯法、重錘夯實法、振沖法以及砂石樁、灰土樁擠密法等，其原理是借助于機械、夯錘或爆破產生的夯壓來減小土的孔隙比，或在地基內打砂樁、碎石樁、灰土樁等，對樁間土產生擠密作用來提高地基的整體強度。此法可用于處理雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土等地基。
　　2.4 拌入法。
　　在土中直接加入水泥、石灰等能固化的材料，或摻入水泥漿或能固化的其他漿液，經拌和固化后，在地基中形成柱狀固化體，和樁周土體共同組成復合地基，提高地基的整體承載力。其中主要有深層噴粉攪拌法、深層噴漿攪拌法、高壓噴射注漿法等，可適用于軟弱粘性土及松散砂土等多種地基。
　　2.5 加筋法。
　　采用土工積物、塑料格柵等強度高、變形小、老化慢的土工合成材料，埋設在土層中，使得地基土與分層鋪設的土工合成材料構成加筋土墊層。
　　2.6 灌漿法。
　　依靠壓力傳送或利用電滲原理，將具有固化能力的漿液灌入土層中，或將很稠的漿體壓入事先打好的鉆孔中，達到加固處理的目的。此法可用于處理砂土、砂礫石、飽和粘性土等和濕陷性黃土等地基。
　　3 CFG樁在軟基處理中的應用及施工質量控制要點
　　3.1 CFG樁的作用原理及優點
　　CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，水泥經水化反應以及與粉煤灰的凝硬反應，改善了碎石樁的剛性，可較好地發揮全樁的側阻作用和端阻作用，大大提高樁體的抗剪強度和變形模量。此外，粉煤灰及水泥粉在水化時會大量吸收周圍土層中的大量水分，并對周圍土體產生很大的擠密作用，與周圍土體共同形成褥墊層，從而提高地基整體強度。
　　CFG樁復合地基具有強度高、施工簡便、使用靈活、造價低廉、適用范圍廣等諸多優點，目前在高層建筑的軟基處理中得到廣泛的應用。但如果其施工質量控制不當，便會使地基處理達不到預期的效果。
　　3.2 CFG樁施工質量控制要點
　　(1)鉆機就位。在施工前鉆機就位后，要保證鉆桿垂直對準樁位中心，可用鉆機塔身的垂直標桿檢查塔身導桿，不斷調整校正位置，使CFG樁垂直度偏差小于1％。
　　(2)攪拌混合料。首先要按配合比進行配料，準確計量各種料的質量，上料時，先裝碎石，再加水泥、粉煤灰和外加劑，砂應在最后加，這樣可使水泥、粉煤灰和外加劑夾在砂、石之間，避免四處飛揚，這樣也更易于攪拌均勻。樁體混合料配比碎石最大粒徑不宜大于25mm，并盡量選用Ⅱ級或Ⅲ級細粉煤灰。為制備泵送性能好坍落度較低的混合料，可摻加適量的減水劑、泵送劑。混合料塌落度控制在16cm～20cm，每盤料攪拌時間不應小于60s。冬期施工時，為防止水泥失效，應注意水溫不宜超過70℃；若采用商品混凝土，混凝土入模溫度也不得低于5℃。
　　(3)鉆進成孔。鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，將鉆桿移動至鉆頭觸及地面為止，然后啟動鉆機開始鉆進。為減少鉆進過程中鉆桿搖晃，鉆進速度宜先慢后快，這樣還更易檢查鉆孔的偏差，便于及時糾正。若發現成孔過程中有鉆桿搖晃或難鉆的現象，就要立即減慢鉆進的速度，以免導致樁孔偏斜、位移，甚至損壞鉆桿和鉆具。當鉆頭到達設計樁長預定標高時，應在鉆機塔身處相應位置作出醒目標記，以便在施工時控制樁長。當出現成孔后樁孔不直，出現較大垂直偏差時，則可能是樁機等調整垂直度不夠，或是鉆桿彎曲、接頭不直，以及鉆孔中遇較大的孤石等障礙物，此時應重新校正鉆機，確保轉盤、底座水平，起重滑輪組和護筒中心處于同一軸線，逐個檢查鉆桿接頭，并及時調整，在有障礙物的地層鉆進時，應保持低速鉆進，吊住鉆桿控制進尺。對于已經出現的偏斜孔，可在偏斜處控制鉆進，上下反復鉆孔，校正孔位，或回填砂粘土于孔中，密實后繼續鉆孔。當出現樁孔縮徑的現象時，則有可能是鉆桿磨損，或是遇到塑性土膨脹造成樁孔徑小，此時應及時檢查鉆桿直徑，對于磨損嚴重的應予以更換，并采用上下反復鉆孔的辦法，以擴大孔徑。
　　(4)灌注及拔管。當成孔到設計標高停鉆后，開始泵送混合料，混合料充滿鉆桿芯管后開始拔管。成樁過程宜連續進行，不可隨意中斷，成樁的提拔速度宜控制在2～3m/min。完成灌注后，用水泥袋將樁頭蓋好，保護其不受損害。有的CFG施工中檢測到有斷樁的現象，如樁身局部沒有混凝土或混凝土離析，使得整樁不連續，這可能是因為混凝土塌落度過小，泵送時有堵管現象，或出現機械故障導致澆筑中斷時間過長，斷樁的預防措施為：嚴格按規范或操作規程要求控制混凝土塌落度，開鉆前檢查設備無故障，備足混凝土，證單機一次混凝土澆注完成。對于以及出現的堵管現象應及時清除堵塞部位，重新鉆孔并灌注混凝土。
　　(5)移機。完成一根樁的施工后，移動鉆機至下一樁位。由于CFG樁施工時排出的土較多，可能覆蓋臨近的樁位，有時還會因故導致原來標定的樁位發生移動。所以在進行下一根樁施工前，還需對樁位進行復核，保證樁位準確。在飽和粉土、粉細砂層中成樁可能會遇到竄孔的情況，及打完A號樁后，對相鄰的B樁施工時，未結硬的A號樁的樁頂突然下落，對B樁灌入混凝土時，A樁又開始回升。由于竄孔對成樁的質量產生嚴重影響，因而可采取隔樁或隔排跳打方法，合理提高鉆頭鉆進速度，適當減少在竄孔區域的打樁推進排數，以減少對已完成的樁的擾動。
　　(6)基坑開挖。一些高層建筑是先完成CFG樁的施工，后開挖基坑，因而要注意加強對成品CFG樁的保護。先采用大型挖掘機開挖，打開作業面后，將基底以上1.5m的土體進行預留，由小挖掘機開挖樁間土，并配合人工清槽。開挖時可以止水帷幕樁為開挖的邊線，但應注意切不可破壞止水帷幕樁。為防止超挖，測量人員必須在開挖過程中隨時控制開挖深度。
　　(7)清土及CFG樁樁頭處理。①棄土清運。在CFG樁施工中，由于采用排土成樁工藝，樁長和樁間距就決定了排出的土量，在施工中及時清運打樁棄土對于保證CFG樁正常施工非常重要，它可節省施工中找樁位和設備就位的時間，從而加快施工進度，若施工中存在竄孔可能時，及時清土還有利于發現竄孔樁并迅速采取措施。可采用推土機進行清理打樁棄土，推至場邊堆置一段時間，干燥后運出場地。②樁頭處理。將棄土清運后，應將樁頂設計標高以上樁頭截斷，具體做法為：找出樁頂標高位置，用切割機沿樁頂標高處環形切割10mm左右深度，并在切口四周對稱放置2個或4個鋼釬，用大錘擊打來截斷樁頭。擊打時一定要控制好角度，并協調擊打的時間，防止用力不對而造成樁身斷裂，截斷后用鋼釬和手錘將樁頂修平至設計標高。
　　4 結語
　　盡管CFG樁在高層建筑的軟土地基的處理中有諸多優點，但由于樁體材料的無筋易脆斷性，使得這種基礎結構形式也有脆弱的一方面，應從地質勘察、設計、材料、設計、監理、施工、檢測等全方位抓好質量控制工作，其中任何一個環節的疏忽后可能導致嚴重的后果，不但影響工程的進度和施工費用，甚至影響建筑工程的安全。所以在高層建筑的基礎處理中推廣應用這種基礎形式的同時，應在施工前充分掌握工程地質條件，優化和改進施工工藝，并把質量控制放在首位，有針對性的采取預防控制措施，切實保障建筑地基的施工質量。
　　參考文獻
　　[1]李瑞英.CFG樁在高層建筑地基加固處理中的應用[J].西部探