CFG樁施工工藝探討

劉栗軍 魏鱺鋆 周波

摘要：CFG是英語單詞Cement Fly-ash Gravel的首字母，意思是水泥粉煤灰碎石樁，其是由粉煤灰、石屑、碎石、砂摻加水和水泥，依托相應(yīng)的成樁機(jī)器加工而成的有一定硬度的可變強(qiáng)度樁。這種樁是硬度較小的混凝土樁，能夠有效運(yùn)用樁間土的負(fù)載力，且能夠把載荷傳輸?shù)教幱诘叵碌牡鼗校┕すに嚭唵危栀Y本較少。CFG法適合運(yùn)用到處理樁端、粉土、沙土、粘性土與有一定硬度的土層、負(fù)載力數(shù)值在70kPa以上的淤泥、人力進(jìn)行土料回填等類型的地基中。

Abstract： CFG is a variable-strength pile with a certain hardness， which is made of fly ash， stone chips， crushed stone， sand mixed with water and cement， and processed by corresponding pile-forming machines. This kind of pile is a relatively hard concrete pile， which can effectively use the load of the soil between the piles， and can transfer the load to the underground foundation. The construction process is simple and the required capital is small. The CFG method is suitable for treating pile ends， silt， sand， cohesive soil and soil layers with a certain hardness， silt with a load capacity of more than 70kPa， and manual backfilling of soil materials.

關(guān)鍵詞：CFG樁;施工工藝;材料選擇

Key words： CFG pile;construction technology;material selection

中圖分類號：TU753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）03-0153-03

1? 施工工藝相關(guān)要求

①水泥粉煤灰碎石的作業(yè)，應(yīng)當(dāng)依照設(shè)計(jì)規(guī)定與作業(yè)現(xiàn)場實(shí)際狀況選擇恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，且依照國家相關(guān)規(guī)定施工：

1）長螺旋鉆孔灌注成樁，適合運(yùn)用在人工填充的地基、粉土、下層有地下水的粘性土地基中;

2）泥漿護(hù)壁鉆孔灌注成樁，適合運(yùn)用在人工完成土料回填、碎石分布、砂土、有風(fēng)化巖層分布、粘性土等類型的地基中;

3）管內(nèi)泵壓混合料、長螺旋鉆孔成樁，適合運(yùn)用在砂土、粘性土等類型的地基中，和對泥漿污染、噪聲有較高要求的作業(yè)場所;

4）沉管灌注成樁，適合運(yùn)用在人力完成土料回填、密實(shí)度較小的砂層、粉土、粘性土等類型的地基中。

②上述第三種和第四種沉樁法在作業(yè)過程中不但要遵照國家當(dāng)前實(shí)施的相關(guān)規(guī)定，還應(yīng)當(dāng)達(dá)到下述要求：

1）作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)依照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行混合料的配制，運(yùn)用攪拌機(jī)水的添加數(shù)量依據(jù)混合料塌落程度確定，長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁作業(yè)的塌落度控制在180到200mm之間;沉管灌注成樁作業(yè)的塌落程度控制在30到50mm，成樁之后樁上端浮漿不可厚于200mm;

2）長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁作業(yè)在鉆到設(shè)計(jì)要求的程度之后，應(yīng)當(dāng)精準(zhǔn)把控鉆桿拔出的時(shí)機(jī)，混合料泵送數(shù)量應(yīng)當(dāng)和拔管速率相一致，以此確保管中有恰當(dāng)數(shù)量的混合料，碰到飽和形態(tài)的粉土層或者砂土，不可為了等待料而將泵暫停;沉管灌注成樁作業(yè)管拔出的速率應(yīng)當(dāng)依照均勻線速率管控，拔管線速率應(yīng)當(dāng)管控在每分鐘1.2到1.5m上下，若碰到淤泥質(zhì)的土體，管拔出的速度可以恰當(dāng)放緩。

3）作業(yè)時(shí)，樁頂標(biāo)記高度應(yīng)當(dāng)出設(shè)計(jì)高度高，高出的程度應(yīng)當(dāng)依據(jù)成樁次序、現(xiàn)場地質(zhì)狀況、布樁方式、樁與樁之間的距離確定，通常高于0.5m;

4）成樁期間，抽出樣品制作為混合料試塊，每一臺機(jī)器應(yīng)完成3塊（邊長為150mm的正方體）/天，按照有關(guān)要求養(yǎng)護(hù)二十八天，然后檢測其抗壓性能;

5）沉管灌注成樁作業(yè)期間應(yīng)當(dāng)觀察后施工樁對已經(jīng)作業(yè)完成的樁所產(chǎn)生的影響，若發(fā)覺樁斷裂且分離，一定要逐根進(jìn)行靜壓，靜壓時(shí)長通常在3分鐘左右，靜壓負(fù)載將確保斷樁重連為確定依據(jù)。

③復(fù)合地基的基坑可以運(yùn)用機(jī)器、人力、人機(jī)混合等方式挖掘。人機(jī)一同作業(yè)時(shí)，預(yù)留的開挖厚度應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際狀況決定，以此保證機(jī)械挖掘?qū)е聵兜臄嗔盐恢酶哂诘酌鏄?biāo)記高度，并且不對樁間土產(chǎn)生不良影響。

④褥墊層施工最好運(yùn)用靜力壓實(shí)法，若基礎(chǔ)底面下樁間土的水分占比較低時(shí)，可能夠運(yùn)用動力夯實(shí)法。

⑤作業(yè)過程中樁的長度可存在100mm的偏差，樁徑可存在20mm的偏差，垂直度可存在1%的偏差。如果是滿堂布樁基礎(chǔ)，樁的位置可存在0.5倍樁徑的偏差;如果基礎(chǔ)為條形，與軸線相垂直的樁的位置可存在0.25倍樁徑的偏差，和軸線方向一致的樁的位置可存在0.3倍樁徑的偏差，如果是單排布樁，樁的位置可存在≤60mm的偏差。

2? 施工材料的選擇

①混凝土、混凝土拌和料與添加劑：粉煤灰和緩凝劑，都應(yīng)當(dāng)達(dá)到有關(guān)要求，其摻加數(shù)量應(yīng)當(dāng)依據(jù)作業(yè)要求經(jīng)過試驗(yàn)來決定。

②混合料應(yīng)當(dāng)依照配制比進(jìn)行配置。

③長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料澆筑成樁作業(yè)的坍落水平應(yīng)當(dāng)控制在160到200mm之間，振動沉管灌注樁成樁作業(yè)的坍落水平應(yīng)當(dāng)管控在30到50mm之間，振動沉管澆筑成樁后樁頂部浮漿應(yīng)當(dāng)不厚于200mm。

④長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁作業(yè)在鉆到設(shè)計(jì)要求的程度之后，應(yīng)當(dāng)精準(zhǔn)把控鉆桿拔出的時(shí)機(jī)，混合料泵送數(shù)量應(yīng)當(dāng)和拔管速率相一致，碰到飽和形態(tài)的粉土層或者砂土，不可為了等待料而將泵暫停;沉管灌注成樁作業(yè)管拔出的速率應(yīng)當(dāng)依照均勻線速率管控，拔管線速率應(yīng)當(dāng)管控在每分鐘1.2到1.5m上下，若碰到淤泥質(zhì)的土體，管拔出的速度可以恰當(dāng)放緩。

3? 施工工藝

CFG樁依據(jù)作業(yè)方法，可分成“七區(qū)段”進(jìn)行流水作業(yè)，其一是作業(yè)準(zhǔn)備區(qū)，其二是測量放樣區(qū)，其三是樁基檢測區(qū)，其四是樁基作業(yè)區(qū)，其五是樁頭環(huán)切區(qū)，其六是樁帽作業(yè)區(qū)，其七是樁間土清理區(qū)。如圖1所示。

①作業(yè)準(zhǔn)備。將施工范圍內(nèi)地表存在的樹木植物全部清理掉，并將樹根刨除，在一些地形變化比較顯著、橫坡較為突出的地區(qū)，在明確CFG樁頂標(biāo)記高度基底依照設(shè)計(jì)規(guī)定修建臨時(shí)排水溝，確保雨水第一時(shí)間排出。

②平整場地。對作業(yè)范圍內(nèi)地面上部與地面以下的管道線路加以檢查、拆除與保護(hù)。

③施工放樣。在樁的位置以半徑4mm的鋼釬縱向打進(jìn)深度為20cm的孔中，在孔中澆灌石灰粉亦或石灰水，且在孔中插進(jìn)標(biāo)識物，可使用一次性的竹筷或者木筷，利于今后找尋。

④鉆機(jī)就位。鉆機(jī)到達(dá)指定位置后，將垂球掛于樁機(jī)上，旁站工作者經(jīng)過測量垂球和鉆桿底端與頂端的距離，做出機(jī)身的縱向偏差在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)與否的判斷，保證CFG樁縱向度的偏差在≤1.0%的范圍內(nèi)。

樁位管控：在各根樁作業(yè)之前，經(jīng)過已標(biāo)記完成的水平方向的樁位與垂直方向的樁位，確定樁機(jī)與樁心是否在一條直線上。每一根樁在作業(yè)之前由旁站工作者核對樁機(jī)的地點(diǎn)，在其與設(shè)計(jì)要求相符后才能夠正式作業(yè)。

⑤鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)，將鉆頭閥門關(guān)上，朝下移動鉆桿一直到鉆頭和地表接觸，這時(shí)將馬達(dá)啟動，速度由慢到快，如此一方面可有效避免鉆桿晃動，另一方面可校對鉆孔位置，便于第一時(shí)間糾偏。

在成孔期間如果發(fā)現(xiàn)鉆桿晃動或者難以鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)當(dāng)將速度減慢，且第一時(shí)間查看鉆桿垂直水平與樁的位置，不然較易致使樁孔偏離正確位置，乃至致使鉆桿毀壞。

樁長控制：在樁機(jī)上進(jìn)行準(zhǔn)確的長度標(biāo)記，為便于晚間作業(yè)管控，應(yīng)當(dāng)使用反光材料加以標(biāo)記;標(biāo)記的最小刻度通常是25cm;依據(jù)鉆機(jī)塔身標(biāo)識的長度，成孔與設(shè)計(jì)高度相一致時(shí)，暫停施工。鉆孔產(chǎn)生的無用土應(yīng)運(yùn)輸?shù)街付▓鏊?/p>

⑥灌注及拔管。CFG樁成孔達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的高度后，不再鉆進(jìn)，之后使用泵運(yùn)送混合料，當(dāng)鉆桿芯管灌滿混合料之后將管拔出，不可在泵料之前將管拔出。成樁的拔出速率應(yīng)當(dāng)管控在每分鐘2到3m，成樁過程應(yīng)一氣呵成，應(yīng)當(dāng)防止由于供料不足而致使作業(yè)中斷的問題產(chǎn)生。

⑦移機(jī)。機(jī)器移動之前首先辨別下根樁的具體位置，保證樁位的正確。如果有必要，機(jī)器移動后對鉆桿與鉆頭進(jìn)行清理。

⑧剔除樁頭。全部樁都施工完畢后，剔除0.5m樁頭，挖除保護(hù)樁長內(nèi)的樁身土。鋪設(shè)級配碎石墊層（褥墊層）。

⑨樁基檢查。施工中注意檢查泵管密封情況，防止漏水。成孔與泵送應(yīng)緊密配合，避免樁身灌注時(shí)發(fā)生停頓。已成樁地區(qū)不可讓重型機(jī)器通行，避免毀壞樁頭導(dǎo)致樁頂砼不成型。

清理樁間土的時(shí)候可使用人力或者體積較小的機(jī)器，不可運(yùn)用大規(guī)模機(jī)器，剔除樁頭用人工完成，用環(huán)切法切割后運(yùn)用3根鋼釬呈現(xiàn)為120度角同時(shí)橫向作業(yè)，一直到鑿斷，之后以小釬整平，避免產(chǎn)生開裂問題。

⑩養(yǎng)護(hù)和強(qiáng)度試驗(yàn)。在砼澆筑期間，每100m3混合料制作一組試塊（不少于3塊）每天不少于一組。注意養(yǎng)護(hù)，送試驗(yàn)室作28d強(qiáng)度試驗(yàn)。

4? 施工注意事項(xiàng)

①冬季作業(yè)期間混合料進(jìn)入樁孔的溫度應(yīng)當(dāng)在5攝氏度以上，對樁間土與樁頭應(yīng)當(dāng)采用溫度保持舉措。

②施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%;對滿堂布樁基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑;對條形基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.25倍樁徑，對單排布樁樁位偏差不應(yīng)大于60mm。

CFG樁地基處理包括CFG樁身、樁帽（板）、褥墊層幾部分組成：樁+帽+褥墊層，如圖2所示。

5? 試樁

試樁的目的是為軟基正式作業(yè)提供參考與借鑒，其中包含：第一，主要機(jī)器設(shè)施的適用性、配套設(shè)施的規(guī)格和數(shù)目;第二，依據(jù)地質(zhì)狀況初步確定作業(yè)工藝與作業(yè)次序的科學(xué)性，經(jīng)過明確施工管控參數(shù)和各道工序的時(shí)長，有關(guān)人員做好準(zhǔn)備工作;第三，樁身品質(zhì)、地基負(fù)載力、單樁負(fù)載力與設(shè)計(jì)規(guī)定一致與否等。

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