淺談CFG樁地基處理技術應用

摘要：CFG樁長螺旋鉆孔-管內泵壓砼灌注成樁工藝，具有施工速度快、樁體密實度高、環境噪音影響較低、對周圍樁間擾動影響較小、特別是適合地下水位以下的高靈敏度地層等特點。該技術已在全國各地區地基處理中得到廣泛應用，目前已成為應用非常普遍的地基處理技術之一。

關鍵詞：CFG樁；地基處理技術；施工工藝；質量控制；檢測

1 工程概況

廣州市軌道交通二、八號線延長線嘉禾車輛段±0.00以上工程，二號線運用庫、三號線運用庫、檢修庫等大型庫區所在場地內不良地質作用發育，灰巖巖層中巖溶發育強烈，分布規律性差，形態規模難以確定；巖層面附近殘積土層發育土洞，存在潛在的危害性，在外界條件變化情況下可導致地面塌陷；場地內飽和砂土為液化地層，場地以輕微液化為主，局部為中等或嚴重液化，天然地基承載力標準值120kPa，不能滿足設計要求，故采用CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)復合地基加固處理方案。

2 CFG復合地基設計

本工程設計主要參數為單樁豎向承載力特征值460kN，復合地基承載力特征值300KPa;樁徑500mm，樁長16m；定長度控制;樁端持力層為粘質粉土、砂質粉土；樁身混凝土強度等級C25；分別采用4樁正方形、5樁梅花形、6樁矩形、9樁梅花形、12樁矩形布置，樁間距為1600㎜×1600㎜；建筑物總布樁3627根。

3 CFG樁施工工藝

3.1 施工工藝的選擇

CFG樁復合地基區別于樁基的主要特點就是：充分考慮發揮樁間土的承載力，所以施工中應盡可能減小樁間土的擾動，又根據本工程場地地質資料，場區地層上部主要由飽和、具高壓縮性、高靈敏度的砂質粘土構成，場內多溶巖土洞，施工中受到觸動影響變化比較大。因此，為保證樁身施工質量，盡可能減小樁間土的擾動，確保本項目的順利進行，合理的選擇機械施工工藝，是這次CFG樁施工項目順利進行的關鍵。

目前，CFG樁的成樁施工方法大體有兩種：振動沉管灌注成樁、長螺旋鉆孔-管內泵壓砼灌注成樁，其中：振動沉管灌注成樁工效低，且在振動沉管過程中對樁間土擾動大，不適宜本工程復雜的地質情況；長螺旋鉆孔-管內泵壓砼灌注成樁，具有施工速度快、樁體密實度高、環境噪音影響較低、對周圍樁間擾動影響較小、特別是適合地下水位以下的高靈敏度地層等特點，因此：本CFG樁工程施工工藝擬采用長螺旋鉆孔-管內泵壓砼灌注成樁工藝。水下泵送砼，邊壓砼邊拔管，采用置換加固，穿透力強，單樁承載力高，不會受到上部軟土、砂粘土影響，并能保證達到設計承載力的要求，對樁的質量有保證。

3.2 機械設備選擇

根據單樁長度、承載力設計要求及工程地質情況，我公司采用KLB-75型步履式長螺旋鉆機2臺，QZ-60型混凝土輸送泵2臺。

3.3 樁施工流向及順序

考慮到下部攪拌樁施工順序和時間安排，二號線運用庫、三號線運用庫均在平面上以縱向中軸分為西側和東側兩施工段，各布置一臺長螺旋鉆機，先東側在西側，由外至內推進施工，根據具體情況，更進一步為了盡可能減小樁間土的擾動，控制施工工藝，發現特殊情況，做出具體的改變，必要時采用間隔跳打的施工方式。

3.4 施工工藝流程圖

3.5 主要施工方法及技術要求

①樁定位放線

根據樁位平面布置圖及最近的導線控制點提供的坐標作為測量基準點，由專職測量人員進行放線工作，放線結束后會同業主、監理共同檢驗，簽字認可后方可進行下一步的施工工作。樁位定位方法現場宜采用灌白灰點并插木質短棍表示，木質短棍入土深度不少于25cm。

②樁機定位、調平

將樁機移到指定樁位，對中。當地面起伏不平時，應調整支腿或平臺基座，使樁機底座保持水平、鉆桿保持垂直。鉆機就位后，應用鉆機塔身的前后垂直標桿檢查導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心，以保證樁身垂直度偏差不得大于允許偏差。一般樁位誤差不宜超過2.0CM，鉆桿垂直度偏差不超過1.5%。

③鉆進成孔

開鉆前，先將混凝土泵的料斗及管線用清水濕潤，然后攪拌一定的水泥砂漿進行泵送，以潤滑管線，防止堵管。

鉆孔開始前，封住鉆頭閥門，使鉆桿向下移動至鉆頭觸及地面時，開動鉆機旋動鉆頭。

一般應先慢后快，在成孔過程中如發現鉆桿搖晃或難鉆時，應停機或放慢進尺，遇到障礙物應停止鉆進，分析原因，禁止強行鉆進。

根據設計樁長，確定鉆孔深度并在鉆機塔身相應位置作醒目標注，作為施工時控制樁長的依據，當動力頭底面到達標志時，樁長即滿足設計要求。

④灌料、提升

本工程采用C25混凝土澆筑，材料入場前應檢查各項指標，坍落度宜控制在180mm～220mm為宜。鉆頭到達設計標高后，鉆桿停止鉆動，開始泵送混合料，泵送量達到鉆桿芯管一定高度后，方可提鉆，禁止先提鉆再泵料。

一邊泵送一邊拔管，拔管速率控制必須與泵送量相匹配，一般宜控制在2m/min～3m/min，保證鉆頭始終埋在CFG樁混合料液面以下，以避免進水、夾泥等質量缺陷的發生。

成樁過程宜連續進行，掌握好灌料與提鉆的時間差，以避免后臺上料慢造成的供料不足、停機待料現象，當成樁至樁頂標高2.0m以內時，應連續泵料至樁體混合料高出樁頂標高。

若施工中因其它原因不能連續灌注，須根據勘察報告和施工已掌握的場地土質情況，避開飽和砂土、粉土層，不宜在這些土層內停機。成樁過程中必須保證排氣閥正常工作。

施工時要始終保持混凝土泵料斗內的混合料液面在料斗底面以上一定高度，以免泵送時吸入空氣，造成堵管。

⑤停灌樁頂標高、移機下一樁位

盡量控制好樁頂標高停灰面這一環節，在達到技術要求的條件下，做到盡可能少浪費混合料。

⑥鉆孔棄土的清運

施工時，鉆孔棄土應及時清運，以避免影響施工速度和棄土中水浸泡槽底，棄土的清運應有專人指揮。

鉆孔棄土清運可采用機械清運方式，清運時應盡量采用小型機械，以避免擾動基底土層，棄土清運應與CFG樁施工配合進行，嚴禁設備碰撞CFG樁，避免造成淺部斷樁。棄土清運時應注意保護樁位放線點，避免樁位點移位或丟失。

4 施工過程質量控制

CFG樁采用長螺旋鉆法施工，其施工質量主要從三個方面進行控制：

4.1 成樁質量控制

即在施工過程中從砼拌和、運輸、成孔、灌注等工序控制。

①為檢驗CFG樁施工工藝、機械性能及質量控制、核對地質資料，在工程樁施工前，應先做不少于2根試驗樁，并在豎向全長鉆取芯樣，檢查樁身混凝土密實度、強度和樁身垂直度，根據發現的問題修訂施工工藝。

②樁長、樁頂標高應符合設計要求。

a、樁長：通過在CFG樁開鉆前，由技術人員在樁機主塔上以每50cm作一標顯標識，為保證夜間連續作業，標識上涂一層反光漆。以標識丈量CFG樁樁長施工深度的一種依據。

b、樁頂標高：利用業主提供的二級水準點，引測臨時水準點，以便隨時恢復施工樁位的樁頂標高。

③CFG樁施工中，每臺班均須制作檢查試件，進行28d強度檢驗，成樁28d后應及時進行單樁承載力或復合地基承載力試驗，其承載力、變形模量應符合設計要求。

④通常樁頂混凝土密實度差，強度低，對此采取樁頂以下2.0m內進行振動搗固的措施。

⑤為保證施工中混合料的順利輸送，施工中采取商品混凝土。

⑥樁身每方混合料摻加粉煤灰量及坍落度控制根據設計和采用的施工方法按工藝試驗確定并經監理工程師批準的參數進行控制，并不定時對商品混凝土供應商進行隨機抽查。

4.2 施工過程記錄

記錄施工中的鉆機、泵機的作業參數，保證工程樁的進尺準確性，控制鉆進、提鉆的速度，確保泵送與提鉆的協調性。

①整個施工過程中，安排人員旁站監督，并作好施工原始數據記錄，記錄鉆壓電流值、孔深、單孔混合料灌入量、堵管及處理措施等。

②CFG樁施工屬隱蔽工程，施工完畢監理簽認后方可進行下一道工序施工。

4.3 成樁保護

CFG施工多采用重型機械，而CFG樁是素砼樁，受施工機械的干擾，極易造成工程樁的后期破壞，分析造成破壞的原因及保護措施如下。

①清土和截樁時，不得造成樁頂標高以下樁身斷裂和擾動樁間土。開挖表土不得造成樁頂設計高程以下的樁體斷裂和擾動樁間土，樁帽以外超挖部分應在墊層施工時一并回填。截樁施工時先放樣樁頂標高位置，宜用截樁機截樁，當使用空壓機、風鎬人工配合時應逐層剝離，嚴禁樁頭承受彎距。

②冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，如溫度過低時，應對樁頭和樁間土應采取保溫措施。

③樁頭修整至設計高程以上3～5cm時，應采用人工開挖樁帽基坑，基坑開挖到位后，將樁頂從四周向中間修平至樁頂設計標高，樁帽混凝土應原槽澆注。

④褥墊層宜采用靜壓法施工。

5 檢驗檢測

5.1 材料控制

所用的水泥和粗細骨料品種、規格及質量應符合現行規范要求。

5.2 坍落度控制

CFG樁C25混凝土坍落度應按工藝性試驗確定并經監理工程師批準的參數進行控制：

檢驗數量：每臺班抽樣檢驗3次。

檢驗方法：現場坍落度試驗。

5.3 樁體強度檢測

樁體強度檢測方法、數量及標準根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79－2002）、《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ15－60－2008）、《建筑樁基技術規范》（JGJ94－2008）的規定，根據嘉禾車輛段的工程特點進行檢測。

a、檢測數量：施工單位每臺班一組(3塊)試塊。

b、檢測方法：每臺班制作混凝土試塊，進行28d標準養護試件抗壓強度檢測。

c、設計要求：樁身28d邊長15cm立方體抗壓強度達到C25混凝土設計強度25MPa。

5.4 樁身質量、完整性檢測

樁身質量、完整性檢測方法、數量及標準根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79－2002）、《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ15－60－2008）、《建筑樁基技術規范》（JGJ94－2008）的規定，根據嘉禾車輛段的工程特點進行檢測。

a、檢測數量：柱下4～6根樁的基礎抽檢樁數不得少于2跟。6根以上的不少于樁數的30％，且不得少于3根。設計等級為甲級，或地質條件復雜、成樁質量可靠性較低的灌注樁，抽檢數量不少于總樁數的30％，且不得少于20根。

b、檢測方法：低應變檢測。

低應變：采用低應變反射波法檢測樁身質量的原理：用錘敲擊樁頂時，在樁中便會產生一應力脈沖波，該應力波沿樁身截面向下傳播。當樁身為等截面的均質體(即為完整樁)時，此應力波脈沖將一直沿樁身到達樁的底部，由于樁與樁底土層在材料性質上的差異，應力波能量除一部分通過透射而傳導到土體中外，還有一部分將沿樁身反向傳回樁頂。假設在樁身材料(密度)和長度一定的條件下，在樁頂安裝傳感器，接收應力波的入射和反射，再在記錄曲線上找出二者之間的時間差，采用算式(1)算出樁身材料應力波的平均速度。當樁身出現缺陷(如擴頸、縮頸、斷樁、離析、裂痕等)時，應力波將在此部位提前產生反射，應用算式(2)算出樁身缺陷部位L′。

vp=2L/tr(1)

L′=(1/2)vpmtr′(2)

式中：vp—樁身反射波的縱波速度(m/s)；

L—樁身全長(m)；

tr—樁底反射波的到達時間(s)；

vpm—樁身平均縱波波速(m/s)；

tr′—樁身缺陷部位反射波的到達時間(s)。

5.5 單樁豎向承載力及復合地基承載力檢測

單樁豎向承載力及復合地基承載力檢測方法、數量及標準根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79－2002）、《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ15－60－2008）、《建筑樁基技術規范》（JGJ94－2008）的規定，根據嘉禾車輛段的工程特點進行檢測。

a、檢測數量：檢測數量在同一條件下（一個工點、地質條件基本相同）不少于3根，且不少于總樁數的1％

b、檢測方法：平板載荷試驗。

c、設計要求：抽取不少于總樁數的1％的樁進行單樁承載力檢測，抽取不少于總樁數的1％的樁進行單樁復合地基平版載荷板試驗。承載力符合設計要求。

5.6 樁位、垂直度、有效直徑、樁長檢查

（1）CFG樁的樁位、垂直度、有效直徑、樁長的允許偏差應符合下表的規定。

6 結束語

從本工程CFG樁的檢測結果來看，樁體強度滿足C25的設計要求。樁身結構完整，所施工的3627根CFG樁全部為I、II類樁；單樁和復合地基承載力均達到了設計要求。在施工中基本消除了斷樁、縮徑、夾泥等質量通病，表明本工程CFG樁采取的施工工藝和技術措施是可行的。

參考文獻

[1]《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）

[2]閻明禮張東剛《CFG樁復合地基技術及工程實踐》（中國水利水電出版社）

[3]廖代廣孟新田《土木工程施工技術》（武漢理工大學出版社）