淺談CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)與施工

蔡臣

【摘要】目前，CFG樁應(yīng)用于高層建筑的工程越來(lái)越多，地基處理設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑物結(jié)構(gòu)布置及荷載傳遞特性。如建筑物是單體還是群體， 體型是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，結(jié)構(gòu)布置是均勻還是存在偏心荷載，主體建筑物周?chē)欠翊嬖诘叵萝?chē)庫(kù)之類(lèi)的大開(kāi)間結(jié)構(gòu)，建筑物是否存在轉(zhuǎn)換 層或地下大空間，建筑物通過(guò)墻、柱和核心筒傳到基礎(chǔ)的荷載擴(kuò)散到 基底的范圍及均勻程度等。本文從CFG 樁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素講述，分析了CFG樁施工技術(shù)，提出了CFG樁的施工質(zhì)量控制方法和措施，以及詳細(xì)的講述了CFG樁質(zhì)量檢驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】CFG 樁；設(shè)計(jì)；施工

引言：

CFG 樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱(chēng)（即Cement Flying–ash Gravel pile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，并由樁間土和褥墊層一起組成復(fù)合地基。CFG樁利用工業(yè)廢料粉煤灰，不配筋并能充分發(fā)揮樁間土的承載力，工程造價(jià)低廉，可節(jié)省投資，施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制，比傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已被列為國(guó)家級(jí)全國(guó)重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，已在全國(guó)廣泛應(yīng)用。

1 CFG 樁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素

1.1施工設(shè)備和施工工藝

復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)需考慮采用何種設(shè)備和工藝進(jìn)行施工，選用的設(shè)備穿透土層能力和最大施工樁長(zhǎng)能否滿(mǎn)足要求，施工時(shí)對(duì)樁間土和已打樁是否會(huì)造成不良影響等問(wèn)題。

1.2場(chǎng)地土質(zhì)變化

該變化對(duì)復(fù)合地基施工工藝的選擇和設(shè)計(jì)參數(shù)的確定有著密切的關(guān)系，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需認(rèn)真閱讀勘察報(bào)告，仔細(xì)分析場(chǎng)地土質(zhì)特點(diǎn)。不僅要閱讀綜合統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，而且要閱讀每個(gè)孔點(diǎn)的試驗(yàn)指標(biāo)。通過(guò)對(duì)場(chǎng)地土的了解，對(duì)荷載情況、地基處理要求等綜合分析，考慮采用何種布樁形式。工程中CFG 樁采用的布樁形式有等樁長(zhǎng)布樁、不等樁長(zhǎng)布樁、長(zhǎng)短樁間作布樁以及與其他樁型聯(lián)合使用布樁等。在 CFG 樁施工前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)基底土有一個(gè)全面的了解，必要時(shí)可及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)。

1.3場(chǎng)地周?chē)h(huán)境

該因素是設(shè)計(jì)時(shí)確定施工工藝的一個(gè)重要因素。當(dāng)場(chǎng)地離居民區(qū)較近，或場(chǎng)地周?chē)芯茉O(shè)備儀器的車(chē)間和試驗(yàn)室以及對(duì)振動(dòng)比較敏感的管線(xiàn)，施工不宜選擇振動(dòng)成樁工藝，而應(yīng)選擇無(wú)振動(dòng)低噪聲的施工工藝，如長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵CFG樁工法；若場(chǎng)地位于空曠地區(qū)，且地基土主要為松散的粉細(xì)砂或填土，則可選用振動(dòng)沉管打樁機(jī)施工。

1.4建筑物結(jié)構(gòu)布置及荷載傳遞

目前，CFG樁應(yīng)用于高層建筑的工程越來(lái)越多，地基處理設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑物結(jié)構(gòu)布置及荷載傳遞特性。如建筑物是單體還是群體， 體型是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，結(jié)構(gòu)布置是均勻還是存在偏心荷載，主體建筑物周?chē)欠翊嬖诘叵萝?chē)庫(kù)之類(lèi)的大開(kāi)間結(jié)構(gòu)，建筑物是否存在轉(zhuǎn)換 層或地下大空間，建筑物通過(guò)墻、柱和核心筒傳到基礎(chǔ)的荷載擴(kuò)散到 基底的范圍及均勻程度等。總之，在設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真分析結(jié)構(gòu)傳遞荷載的特點(diǎn)以及建筑物對(duì)變形的適應(yīng)能力做到合理布樁，以保證地基處理達(dá)到預(yù)期目的。

2 CFG樁施工技術(shù)

2.1施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%。對(duì)滿(mǎn)堂布樁基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑；對(duì)條形基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.25倍樁徑，對(duì)單排布樁樁位偏差不應(yīng)大于60 mm。

2.2施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求由試驗(yàn)室進(jìn)行配合比試驗(yàn)，施工時(shí)按配合比配制混合料，混合料坍落度宜為160～ 200 mm。

2.3混合料灌注量充盈系數(shù)不應(yīng)小于1.0。

2.4在基坑（槽）開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)保留0.5 m厚的土層，作為保護(hù)土層施工樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高不小于0.5 m作為保護(hù)樁長(zhǎng)。

2.5冬季施工時(shí)混合料入孔溫度不得低于50C，對(duì)樁頭和樁間土應(yīng)采取保溫措施。

2.6采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成樁時(shí)，施工中存在鉆孔棄土。對(duì)棄土和保護(hù)土層清運(yùn)時(shí)如采用機(jī)械、人工聯(lián)合清運(yùn)，應(yīng)避免機(jī)械設(shè)備超挖，并應(yīng)預(yù)留至少50cm用人工清除，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動(dòng)樁間土。

2.7褥墊層材料多為粗砂、中砂或碎石，碎石粒徑宜為8～20mm，不宜選用卵石。褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實(shí)法，當(dāng)基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時(shí)，也可采用動(dòng)力夯實(shí)法，夯填度（夯實(shí)后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）不得大于0.9。對(duì)較干的砂石材料虛，鋪后可適當(dāng)灑水再行碾壓或夯實(shí)。

3 CFG樁的施工質(zhì)量控制

3.1施工前要測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高，并注意測(cè)點(diǎn)應(yīng)有足夠的數(shù)量和代表性；施工過(guò)程隨時(shí)測(cè)量地面是否發(fā)生隆起，因?yàn)閿鄻冻３：偷孛媛∑鹣嗦?lián)系。

3.2施工過(guò)程中注意已打樁的樁頂標(biāo)高的變化，特別要注意觀測(cè)樁距較小的樁。

3.3注意新打樁對(duì)未結(jié)硬的已打的樁的影響。可在已打樁的樁面設(shè)標(biāo)桿，在施打新樁時(shí)量測(cè)樁頂上升量；待已打樁結(jié)硬后，必要時(shí)開(kāi)挖檢查樁身質(zhì)量并量測(cè)樁徑。

3.4注意新打樁對(duì)結(jié)硬樁的影響，可將標(biāo)桿埋置在樁頂混合料中，待樁體結(jié)硬后，觀測(cè)打新樁時(shí)已打樁頂?shù)奈灰魄闆r。

3.5對(duì)擠密效果好的飽和松散粉土等，打樁振動(dòng)會(huì)引起地面下沉，樁頂一般不會(huì)上升；當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁頂位移過(guò)大時(shí)，樁身可能發(fā)生斷開(kāi)。

3.6 CFG樁必要時(shí)可采用隔排隔樁跳打：鉆機(jī)應(yīng)先慢后快，在成孔過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應(yīng)放慢，否則容易導(dǎo)致樁孔偏斜、位移。

3.7成樁過(guò)程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，防止縮徑和斷樁；鉆桿應(yīng)采用靜止連續(xù)提拔，嚴(yán)禁超速提拔。

3.8施工組織設(shè)計(jì)中應(yīng)有防止堵管、竄孔的措施。

3.9成孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，先拔管20cm～30cm后開(kāi)始泵送混合料，當(dāng)鉆桿芯充滿(mǎn)混合料后開(kāi)始拔管，嚴(yán)禁先提高后泵料。

4 CFG樁質(zhì)量檢驗(yàn)

4.1施工前應(yīng)檢查設(shè)備性能，一切正常后鉆機(jī)就位。混合料拌和前檢查所用的水泥和粗細(xì)骨料品種、規(guī)格，同一廠家品種規(guī)格批號(hào)水泥每200t為一批，不足200t可按一批計(jì)。同一產(chǎn)地品種規(guī)格且連續(xù)進(jìn)場(chǎng)的粗細(xì)骨料，每400m3為一批，不足400m3按一批計(jì)。各種原材料每批抽樣檢驗(yàn)一組。

4.2 CFG樁布樁形式及樁數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求、全數(shù)檢查。拌和料強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，要制作拌和料試塊，進(jìn)行28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，每臺(tái)班一組試塊。

4.3每根樁的投料量不得少于設(shè)計(jì)灌注量，每根樁都檢驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)料斗計(jì)量，拌和料坍落度按工藝試驗(yàn)確定。

4.4 CFG樁有效長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，測(cè)量鉆桿長(zhǎng)度，在施工中檢查是否達(dá)到設(shè)計(jì)深度標(biāo)志，施工后檢查浮漿厚度，計(jì)算有效樁長(zhǎng)。樁身質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求并通過(guò)小應(yīng)變檢查。

4.5承載力檢驗(yàn)宜在施工結(jié)束28d后進(jìn)行，樁身強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足試驗(yàn)荷載條件；復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)和單樁靜載荷試驗(yàn)的數(shù)量不應(yīng)小于總樁數(shù)的1%，且每個(gè)單體工程的復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)小于3點(diǎn)。

5結(jié)語(yǔ)

CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)的主要特點(diǎn)是加快了施工速度、提高了施工質(zhì)量、降低了施工成本，建設(shè)工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益能夠得到充分的保證，和其他地基處理技術(shù)相比，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。CFG樁復(fù)合地基承載力提高較大，并可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)使承載力有較大的可調(diào)性。目前大量用于高層和超高層建筑地基的加固。全面、準(zhǔn)確的了解CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)、施工及檢測(cè)所注意的問(wèn)題，對(duì)復(fù)合地基設(shè)計(jì)、施工及檢測(cè)至關(guān)重要。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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