CFG樁復(fù)合地基在汕頭市東閘站地基處理中的應(yīng)用

許楚明

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，廣州510170)

CFG樁復(fù)合地基在汕頭市東閘站地基處理中的應(yīng)用

許楚明

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，廣州510170)

水利工程建設(shè)項(xiàng)目具有建設(shè)工期緊、復(fù)雜性較高、施工工期長等特點(diǎn)，而地基處理在工程建設(shè)中所占的工期及投資比例又非常大。因此，如何在保證質(zhì)量的前提下，縮短地基處理工期、降低地基處理投資成本成為施工管理的關(guān)鍵內(nèi)容。文章結(jié)合CFG樁復(fù)合地基在汕頭東部城市經(jīng)濟(jì)帶東閘站項(xiàng)目地基處理中的應(yīng)用，從設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度、實(shí)際承載效果及投資等幾個(gè)方面進(jìn)行了探討。

CFG樁;復(fù)合地基;地基處理;地基承載力;閘站

0 前言

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，是針對(duì)碎石樁承載特性的不足，加以改進(jìn)而發(fā)展起來的，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，與樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基［1］。隨著工程建設(shè)的飛速發(fā)展，CFG樁復(fù)合地基以其施工方便、承載力較高及其廣泛的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)而得到迅速的推廣，目前已成為應(yīng)用較為普遍的地基處理技術(shù)。

1 項(xiàng)目簡介

汕頭市東部城市經(jīng)濟(jì)帶東閘站由水閘和排澇泵站組成。水閘寬49 m，共4孔，每孔閘室凈寬9.0 m，長41.5 m;排澇泵站寬38.5 m，共4孔，每孔凈寬6.8 m，長116 m。

2 地基處理方案比較

2.1 地基計(jì)算

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL256—2001)規(guī)定分別對(duì)東排澇泵站、東水閘進(jìn)行天然地基條件下的沉降計(jì)算和地基承載力計(jì)算。計(jì)算成果見表1。

表1 各建筑物天然地基條件下的沉降和地基承載力計(jì)算成果表

從計(jì)算成果可知，天然地基條件下，地基承載力均滿足要求，但基礎(chǔ)沉降均不滿足要求。為確保各建筑物的正常運(yùn)行，必須對(duì)不滿足要求的地基進(jìn)行加固處理，同時(shí)需要對(duì)建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行防液化處理［2］。

2.2 地基處理方案分析

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—2002)以及《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL256—2001)，地基加固的方法主要有換填法、預(yù)壓法、高壓噴射注漿法、振沖法、混凝土預(yù)制樁、水泥攪拌樁和碎石樁等。下面以東排澇站為例，分析其地基處理方法選擇，其余不再贅述。

排澇泵站的地基由上至下地層巖性有:②層粉細(xì)砂、③層淤泥黏土夾含淤質(zhì)粗砂、⑤層含礫粗砂、⑥層土黃色黏土、⑧層含礫粗砂等。基礎(chǔ)開挖高程為－6.73 m，置于厚度≥11 m的軟塑性淤泥質(zhì)黏土上，其承載力只有60 kPa，高壓縮性，不能滿足排澇泵站和東水閘的地基承載力和變形要求，需進(jìn)行地基處理。高程－18.2m～－23.8m為⑤層含礫粗砂，標(biāo)貫試驗(yàn)僅1次，11擊，以下為厚度為23 m的黏土，基本呈可塑狀。據(jù)現(xiàn)有資料，樁端持力層可選擇⑤層中粗砂和⑥層黏土。

根據(jù)排澇泵站天然地基條件下的沉降計(jì)算和地基承載力計(jì)算成果，結(jié)合其他地質(zhì)條件，排澇站的基礎(chǔ)處理可采用碎石樁、混凝土預(yù)制樁、水泥攪拌樁和CFG樁。

混凝土預(yù)制樁由于樁基穿透細(xì)砂層和淤泥質(zhì)層黏土，將含礫粗砂或中粗砂層作為持力層，雖然能夠同時(shí)解決地基沉降、承載力和砂土液化問題，但投資較高;碎石樁法的處理深度有限(≤15 m)，因此對(duì)承載力和沉降要求較高的建筑物地基基礎(chǔ)不宜采用這兩種處理方法。水泥攪拌樁適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、黏土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。CFG樁適用于黏性土、粉土、砂土和自重固結(jié)的素填土等地基，成樁速度快，應(yīng)用廣，可以解決地基沉降和承載力問題。

根據(jù)計(jì)算，采用碎石樁難以滿足排澇站的地基沉降要求;而混凝土預(yù)制樁要滿足地基沉降要求，需把樁打到⑧層含礫粗砂層，樁長達(dá)42 m，不但施工難度大，投資大，而且易出現(xiàn)樁基礎(chǔ)下部脫空現(xiàn)象。

對(duì)主泵房基礎(chǔ)采用水泥攪拌樁和CFG樁兩種樁型進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，如選用Φ500攪拌樁，間距1.5 m，樁長12 m，共需約7660 m，造價(jià)約39萬元。如采用CFG樁，間距2.5 m，樁長10 m，共需2280 m，造價(jià)約35萬元。可以看出，攪拌樁投資略高于CFG樁。另外，考慮攪拌樁需總樁長較大，工期長，在粉細(xì)砂層的施工難度也較大，故推薦采用CFG樁。

采用CFG樁時(shí)，樁端達(dá)到⑤層中粗砂即可使地基沉降滿足要求，投資也小于混凝土預(yù)制樁。因此，本階段推薦采用CFG樁進(jìn)行排澇站的基礎(chǔ)處理，排澇站的地基處理方案及效果見表2。

表2 排澇站地基處理方案及效果

排澇站的基礎(chǔ)座落在③層淤泥黏土上，為防止基礎(chǔ)砂層液化及淤泥、淤泥土產(chǎn)生震陷，沿水閘基礎(chǔ)周邊采用長水泥攪拌樁進(jìn)行圍封。經(jīng)計(jì)算，排澇站地基處理后基礎(chǔ)沉降量為6.9 cm，滿足要求。

3 實(shí)際施工情況

3.1 工程量及施工進(jìn)度

工程量:東閘站工程地基處理采用CFG樁復(fù)合載，總樁數(shù)為1 265根，24 548 m，樁體成樁采用長螺旋鉆孔，管內(nèi)泵壓混合料灌成樁施工工藝，樁體混凝土強(qiáng)度C15。

施工進(jìn)度:東閘站CFG樁施工從2012年4月25日開始，至2012年6月15日結(jié)束，共52 d，中間陰雨天及機(jī)械故障停工5 d，實(shí)際施工天數(shù)為47 d。采用的樁機(jī)單機(jī)可施工工作量為200延米/臺(tái)班，根據(jù)進(jìn)度要求，本場地實(shí)行24 h進(jìn)行作業(yè)，則單機(jī)日施工速度為200延米/臺(tái)班×3臺(tái)班/d=600延米/d。CFG樁計(jì)劃工作時(shí)間:T=24548延米÷600延米/d≈41d。計(jì)劃工作天數(shù)÷實(shí)際施工天數(shù)=41÷52×100%≈81%。因此可見施工過程比較順暢。

3.2 CFG樁施工流程

CFG樁施工流程見圖1。

圖1 CFG樁施工流程圖

3.3 CFG樁施工的關(guān)鍵工序

1)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，開始混合料灌注，每根樁的投料量應(yīng)不少于設(shè)計(jì)灌注量，鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料，鉆頭在混凝土中的埋深不應(yīng)＜1 m。振動(dòng)拔管，速度先慢后快，控制在為1.8～2.5 m/min，遇混凝土輸送管堵塞時(shí)，必須及時(shí)反泵或停泵將管路清通，因故不能正常施工時(shí)，為避免管路堵塞，應(yīng)每隔20～30 min進(jìn)行一次泵送—反泵—泵送—反泵操作，灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂予以保護(hù)。

2)壓灌必須連續(xù)進(jìn)行，泵斗內(nèi)要有一定的混合料容量，混合料容量要高出進(jìn)料口40 cm以上，以防吸進(jìn)空氣，當(dāng)泵口混合料低于進(jìn)料口時(shí)應(yīng)即時(shí)通過對(duì)講機(jī)通知鉆機(jī)停止提升鉆桿，待混合料攪拌好時(shí)再進(jìn)行壓灌。在壓灌過程中，孔底1～2 m段提鉆速度放慢，中段可快些，上部3 m放慢。直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并超出設(shè)計(jì)標(biāo)高500 mm停止壓灌。

3)施工過程中如果出現(xiàn)串孔現(xiàn)象，可跳樁施工。

4)施工過程應(yīng)配置挖掘機(jī)及時(shí)將樁機(jī)施工過程中擠出的雜物清除出場，確保施工順暢及樁位定位準(zhǔn)確。

4 實(shí)際施工效果

CFG樁施工完成后，本工程委托水利部珠江水利委員會(huì)基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心進(jìn)行質(zhì)量檢測，按照設(shè)計(jì)要求隨機(jī)抽取10%樁基進(jìn)行低應(yīng)變樁基完整性檢測，抽取1%樁基進(jìn)行單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)。低應(yīng)變樁基完整性檢測結(jié)果為:Ⅰ類樁40條(31.5%)，Ⅱ類樁87條(68.5%)，未見Ⅲ類、Ⅳ類樁，樁身完整性良好。單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)結(jié)果為:共抽取13根CFG樁進(jìn)行單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，單樁復(fù)合地基承載力特征值及沉降量均滿足設(shè)計(jì)要求，且有極大的提高。

5 總結(jié)

通過工程實(shí)踐，CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大，樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力極大提高，變形顯著減小。在水利工程地基處理方法選擇上，CFG樁復(fù)合地基處理具有適用性強(qiáng)、施工簡便、投資小、便于質(zhì)量控制及保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，施工效果良好，可在類似的工程建筑中加以推廣，應(yīng)用前景很好。

［1］閻明禮，張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐［M］.北京:中國水利水電出版社，2006:71－72.

［2］徐卓，翟鳴元.CFG樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用探討［J］.山西建筑，2008，34(18):26 －27.

Application of CFGPile Composite Foundation in East Gate Station Foundation Treatment of Shantou City Economic Zone

XU Chu-ming
(GuangdongProvince Water Conservancy ＆ Hydropower Investigation，Design and Research Institute，Guangzhou 510170，China)

Water conservancy construction project has the characteristics of tight construction period，high complexity，long construction period etc.，while the foundation treatment accounts for a large proportion of construction period and investment，therefore，how to guarantee quality shorten the construction period of the foundation treatment，reduce the foundation treatment investment cost become the key content of construction management under the premise of construction quality.Combining with the application of CFG pile composite foundation in the East Gate Station foundation treatment of Shantou City Economic Zone，application is discussed from design，construction schedule，the actual carrying several effect and investment etc.

CFG pile;composite foundation;foundation treatment;foundation bearing capacity;sluice gate station

TU472

A

1007－7596(2014)07－0031－03

2013－12－12

許楚明(1985－)，男，廣東揭陽人，助理工程師，從事大型水利水電工程水閘、泵站、海堤、河涌等工程技術(shù)管理工作。