含鈣質結核層沙土地區CFG樁施工方法的研究

趙曉偉杜明芳周閃應本林

(河南工業大學,河南 鄭州 450001)

含鈣質結核層沙土地區CFG樁施工方法的研究

趙曉偉杜明芳周閃應本林

(河南工業大學,河南 鄭州 450001)

在進行CFG樁施工時,會由于場地存在未成層的鈣質結核層而引發一些問題,造成了施工困難,影響了施工進度。本文采用汽車鉆引孔和步履式長螺旋鉆機使用合金鉆頭相結合的辦法,解決了施工困難、進度緩慢的問題,對今后的工程中解決類似問題有一定的借鑒作用。

CFG樁;鈣質結核;汽車鉆;施工進度

鈣質結核主要是碳酸鈣組成的結核狀自生沉積物。鈣質結核［1］主要是在半干旱的平原或低地的土壤中由蒸發或者淋濾作用而形成的。鈣質結核大多形成于上層滯水帶,含有碳酸的雨水滲入上層滯水帶,通過含碳酸鹽的沉積物而淋濾,溶解了部分碳酸鈣。鈣質結核的存在使得土體呈現明顯的不均勻性和各向異性,土體的工程地質性質既不同于黏性土又別于碎石土,無法將其劃入任何已知的土類,是一種尚未得到深入研究的區域性特殊土。

鈣質結核礫石的初始形態主要為球形狀或者近于球形狀,表面比較光滑,后來由于膠結作用,使許多球狀鈣質結核連接在一起,而形成不規則的較大鈣質結核,形狀大多數為姜結石狀或者偏于橢圓狀。由于其工程性質的優劣很大程度上取決于鈣質結核的形狀、大小、數量、分布、結構及發育程度等,這使得對該土體開展工程地質評價十分困難。

在鄭州鐵道·京廣家園(鄭州材料廠住宅項目)一期工程在CFG樁施工過程中,由于鈣質結核層的存在,導致機械效率無法正常發揮,成孔困難,影響了施工進度。本文針對在施工過程中剛遇到的這種問題進行討論,對解決該問題對施工方法進行了探索。

1 工程概況

鐵道·京廣家園(鄭州材料廠住宅項目)一期工程,基坑開挖深度+0以下12m,自然地面以下11m,地上部分33層,地下2層。根據地質勘察報告,場地主要為砂土,部分場地+0以下20m左右存在未成形的鈣質結核層?；A采用CFG樁復合地基,設計樁長13m,均采用梅花型,樁身強度不小于C25。CFG樁施工時間為2013年5月15日到2013年6月29日。

CFG樁(CementFlyashGravelPile)復合地基［2］是由水泥、粉煤灰、砂及卵碎石夯擊形成的樁體、樁間土及褥墊層構成。以其具有施工速度快,工程造價低,能利用工業廢料粉煤灰等優點及其技術上的可靠性和經濟性,被廣泛應用于填土、黏性土、松散砂土等軟弱或相對軟弱地基土的加固處理,在我國大部分地區推廣應用,并取得了顯著的經濟效益和社會效益。CFG樁復合地基的加固機制為褥墊層受上部基礎荷載作用產生變形后以一定的比例將荷載分攤給樁及樁間土,使二者共同受力。同時土體在CFG樁施工中受到樁的擠密而提高其承載力,樁又由于其周圍土體擠密對樁的約束加強樁的受力性態,二者共同工作,形成了一個復合地基的受力整體,共同承擔上部基礎傳來的荷載。

2 鈣質結核層對CFG樁施工的影響

現場普通步履式長螺旋鉆機CFG樁的普通施工工藝順序［3］為：采用步履式長螺旋鉆機成孔→灌注混合料及拔管→移機鉆孔下一根樁→清除樁間土→鑿除樁頭→樁體質量檢測→褥墊層施工。在不存在未成層的鈣質結核層的場地上,使用普通的施工工藝能夠達到設計要求,并在合理施工期內可以按期完成作業。在本工程進行CFG樁施工時,由于部分場地存在未成層的鈣質結核層引發的一些問題,造成了施工困難,影響了施工進度。

2.1 成孔困難

由于鈣質結核是一種尚未得到深入研究的區域性特殊土,其工程性質既不同于黏性土又別于碎石土,目前對其的工程地質性質認識存在一定的盲區。

在CFG樁施工工程中,鉆機在遇到未成層的鈣質結核層時,由于地質堅硬,出現了機械效率無法正常發揮。鉆頭進入鈣質結核層時主要表現為鉆進速度會明顯減慢,造成成孔困難。

2.2 堵管現象

在經過長時間(1小時以上)作業形成孔后,接下來的工序為灌注混合料及拔管,但由于CFG樁施工時期為夏天,氣溫較高,隨著成孔時間的延長,混合料發生離析現象比較嚴重,導致了現場在混合料輸送過程中堵管現象頻發。根據現場的施工記錄統計,堵管最容易出現在存在鈣質結核層的場地。

2.3 鉆機故障

由于鉆進效果不明顯,為了達到設計樁長,施工單位長時間下鉆來完成要求,導致鉆機故障頻頻發生,其主要表現在：動力頭的燒壞、鉆頭損壞和卡鉆等現象。

3 施工方法改進的措施

在前期的CFG樁施工過程中,入場的2臺鉆機均為常規的普通設備。隨著成孔困難、堵管現象和鉆機故障等問題的頻頻出現,嚴重影響了施工進度。施工單位隨后又安排了2臺鉆機進場進行作業,并對鉆機使用了合金鉆頭,取得了一定的效果,但并不明顯。

經過相關技術部門的研究討論,對長時間下鉆仍未達到設計要求的樁位,決定采取汽車鉆。由于汽車鉆鉆徑較小,不能達到樁徑要求,只能起到引孔的作用。汽車鉆引孔到底設計要求后,步履式長螺旋鉆機移位,就位,再下鉆鉆孔,達到設計要求后再灌注混合料。

采取汽車鉆引孔和步履式長螺旋鉆機使用合金鉆頭的方法的CFG樁施工工藝順序變為：汽車鉆引孔→步履式長螺旋鉆機成孔→灌注混合料及拔管→移機鉆孔下一根樁→清除樁間土→鑿除樁頭→樁體質量檢測→褥墊層施工。

采取該辦法相比普通的步履式長螺旋鉆機施工增加了一道工序,根據現場的記錄表明,施工效果比較好,達到了預期的目的,并提前2天在預定工期內完成了作業。

4 結論

本文在含鈣質結核層沙土地區CFG樁施工過程中,采用了汽車鉆引孔和步履式長螺旋鉆機使用合金鉆頭相結合的辦法。在步履式長螺旋鉆機使用合金鉆頭的基礎上,采用汽車鉆引孔,在對加快施工進度上取得了良好的效果。

［1］吳道祥,曹亞娟,鐘軒民,等.安徽淮北平原鈣質結核土分布及成因年代研究［J］.巖土力學,2009,30(S2):434一439.

［2］牛志榮,李宏,等.復合地基處理及其工程實例［M］.中國建材工業出版社,2000.

［3］李育燕.淺談長螺旋鉆機施工CFG樁工藝及質量控制［J］.甘肅科技,2011(5):137一139,121.

Discussion on the Construction Method of CFG Pile in the Sandy Soil Area with Calcareous Nodules

Zhao Xiaowei Du Mingfang Zhou Shan Ying Benlin
(Henan University of Technology,Zhengzhou Henan 450001)

During the construction of CFG piles,the presence inthe site of unlayered calcium nodules will cause a number of problems,resulting in the construction difficulties,and thus impacting the construction progress.The method of combining the use of automobile drilling poles and the alloy drill bit for walking一typelong spiral drilling machineis adopted in this paper,which solved the problems of construction difficulties and the slow progress of the construction,and can provide certain reference for solving similar problems in the future projects.

CFG pile;calcareous nodules;automobile drilling;construction progress

TU473

A

1003一5168(2015)07一0116一2

2015一6一14

趙曉偉(1992一),男,碩士,研究方向:地下結構與巖土工程。