高層建筑CFG樁復(fù)合地基工程成樁工藝要點(diǎn)及實(shí)例分析

閆坤

摘要：現(xiàn)代化發(fā)展離不開基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在高速發(fā)展的當(dāng)今形勢下，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)質(zhì)量提出了較高的要求，而當(dāng)建筑面臨復(fù)雜地質(zhì)條件時，需要更加注重其安全性。在實(shí)踐的地基施工中，CFG樁復(fù)合地基處理工藝能夠增強(qiáng)高層建筑地基的承載能力，保證地基可靠性。本文以CFG樁復(fù)合地基工程成樁施工為主要研究內(nèi)容，借助具體工程實(shí)例，對其施工要點(diǎn)及成樁問題處理進(jìn)行了分析，以供借鑒。

Abstract： Modern development is inseparable from infrastructure construction. In the current situation of rapid development， higher quality requirements are imposed on infrastructure construction. When buildings face complex geological conditions， we need to pay more attention to their safety. In practical foundation construction， the CFG pile composite foundation treatment process can enhance the bearing capacity of the high-rise building foundation and ensure the reliability of the foundation. This paper takes the pile forming construction of the CFG pile composite foundation engineering as the main research content， and analyzes the construction points and pile forming problems with the help of specific engineering examples.

關(guān)鍵詞：高層建筑;CFG樁復(fù)合地基工程;成樁;質(zhì)量

Key words： high-rise building;CFG pile composite foundation engineering;pile formation;quality

中圖分類號：TU4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）06-0276-03

1 ?CFG樁概述

這一地基形式是由各種材料拌和而成的，其中包括水、碎石、水泥、粉煤灰等等，通過科學(xué)攪拌使其建立具有較強(qiáng)粘結(jié)度的樁體。通過樁、樁間土與褥墊層相互作用可形成CFG樁復(fù)合地基。通過此加固施工技術(shù)，可利用粉煤灰替代部分水泥，從而在減少資源浪費(fèi)的同時，大幅減少成本，增強(qiáng)樁體強(qiáng)度。采用CFG樁復(fù)合地基能夠顯著增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性、提高其承載性能，不僅應(yīng)用范圍廣泛，而且應(yīng)用效果理想。

2 ?工程概況

濮陽縣御井片區(qū)改造工程，位于河南省濮陽市濮陽縣濮上南路與站前路交叉口，施工內(nèi)容包括商業(yè)樓一座、住宅樓20座，住宅樓的構(gòu)成為地下1層，地上21層，整體建筑面積200000m2。項(xiàng)目的地基處理采用CFG樁復(fù)合地基方式，樁頂標(biāo)高-6.88m，樁體直徑40cm，樁體的有效長度是15m，樁頂標(biāo)高為-6.88m，樁間距橫向及縱向均為1.5m，復(fù)合地基承載力特征值fspk≥260kPa，單樁承載力特征值Ra≥450kN。樁端持力層處于第⑧層粉質(zhì)黏土。施工材料選擇素混凝土（商砼），樁體試塊抗壓強(qiáng)度等級C25。樁頂設(shè)計200mm厚褥墊層。整個施工采用樁基6858根。具體施工方案為：①CFG樁基成樁;②開挖樁間土;③截樁頭;④檢測;⑤褥墊層施工。

3 ?高層建筑CFG樁復(fù)合地基工程成樁工藝要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 成孔機(jī)械的選擇

根據(jù)項(xiàng)目中CFG樁長度確定成孔機(jī)械設(shè)備的型號、參數(shù)，最終選用CFG30型液壓步履式長螺旋鉆機(jī)，成孔直徑為40cm，鉆入深度最大為30m，鉆機(jī)功率55kW×2。

3.1.2 地表處理

樁基施工前，應(yīng)清除場區(qū)內(nèi)垃圾，然后進(jìn)行整平壓實(shí)，滿足樁基施工中的平穩(wěn)保持要求。場地整理需做到“三通一平”，為工藝應(yīng)用創(chuàng)造良好條件。同時需要沿樁體范圍2.5m縱向排列布置排水設(shè)施，同樣垂直方向排列布設(shè)排水設(shè)施，垂直排列的間距設(shè)置為30～50m，從而解決場地內(nèi)的積水問題。

3.1.3 進(jìn)行材料配合比及工藝實(shí)驗(yàn)

針對CFG樁施工材料的配比設(shè)計，需要綜合考慮設(shè)計要求、配比實(shí)驗(yàn)及試樁的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，從而保障比例配合、拌和時間、澆筑塌落度符合實(shí)踐要求。

工藝實(shí)驗(yàn)要在大規(guī)模施工前進(jìn)行，依據(jù)地質(zhì)條件和樁長要求落實(shí)，試驗(yàn)數(shù)量最少三根，實(shí)驗(yàn)參數(shù)包括鉆機(jī)鉆孔及提管速率、混凝土攪拌等方面，并且對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保證方案設(shè)計的有效性。只有所有數(shù)據(jù)經(jīng)過驗(yàn)證后才能進(jìn)入大規(guī)模施工。

3.1.4 測量放樣

樁體的具體位置嚴(yán)格遵循圖紙要求進(jìn)行放置，通過全站儀進(jìn)行20m段面的樁體測量放樣，找到段面四個角的位置并進(jìn)行標(biāo)記。

3.1.5 確定施打順序及樁機(jī)行走路線

根據(jù)設(shè)計圖紙、現(xiàn)場場地情況及地勘報告等情況，考慮到樁間距較小（h<5D），為防止樁基出現(xiàn)串孔等情況，我項(xiàng)目部計劃在樁基施工時沿短邊方向依次推進(jìn)，采取隔排跳打的施工順序。每施工一根樁均立即在樁基平面圖上做好標(biāo)記，確保施工不漏樁。

3.2 成樁工藝

3.2.1 鉆機(jī)就位

保證鉆機(jī)平穩(wěn)，進(jìn)行穩(wěn)固處理，對鉆機(jī)鉆頭是否精確對準(zhǔn)樁位中心位置進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，確保鉆機(jī)準(zhǔn)確就位，鉆桿與樁中心要在同一中心線上，避免CFG樁出現(xiàn)偏斜，嚴(yán)格控制垂直誤差數(shù)值在50mm內(nèi)，角度不超過1%。專職人員對鉆機(jī)鉆孔前的定位進(jìn)行仔細(xì)審核，符合標(biāo)準(zhǔn)才能落實(shí)鉆孔工序。

3.2.2 砼的質(zhì)量控制

依據(jù)所設(shè)計的配合比例進(jìn)行混合料配置，原材料投入順序?yàn)椋核槭唷⒎勖夯液捅盟蛣埃Ｊ顾唷⒎勖夯液捅盟蛣┑某浞秩诤希旌狭蠑嚢璨簧儆?5s。保證坍落度值處于180±20mm之間。材料集中拌制，再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行澆筑。

3.2.3 鉆進(jìn)成孔及灌注砼

正式鉆進(jìn)時，先將鉆頭閥門關(guān)閉，將鉆桿緩慢下放到鉆頭碰到地面的位置，然后開啟馬達(dá)實(shí)施鉆孔。鉆進(jìn)時要先慢后快，從而避免鉆桿晃動以及防止偏差過大。鉆孔實(shí)施中，一旦出現(xiàn)鉆桿晃動或鉆進(jìn)受阻，需要降低速率，防止發(fā)生樁孔傾斜、偏移。鉆進(jìn)達(dá)到樁長設(shè)計高度時，在鉆機(jī)塔身位置做好相應(yīng)的標(biāo)識，為后續(xù)孔深控制工作提供便利。

鉆孔完成后，進(jìn)行混凝土澆筑施工，鉆桿芯充實(shí)混合料后再進(jìn)行拔管，禁止先拔管再進(jìn)行材料泵送。拔管速度需要嚴(yán)格控制，一般在2～3m/min，成樁施工需要保持連續(xù)性，需要嚴(yán)格管控由于供料不足導(dǎo)致的停機(jī)現(xiàn)象出現(xiàn)。結(jié)束灌注后，利用濕黏土對樁頂進(jìn)行封護(hù)。在灌注時需要保證樁體投料量充足，不能低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。樁頂標(biāo)高超出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不低于0.5m。此項(xiàng)目中的CFG樁超出設(shè)計樁頂高在5～8m，由于此施工的樁頂標(biāo)高控制具有一定的難度，需要加大泵送量，另外為了保障灌注質(zhì)量，需要在成樁控制中采取混凝土試塊措施，提升灌注效果。

3.2.4 移機(jī)

結(jié)束上根樁體施工后，將鉆機(jī)移動，開始下一環(huán)節(jié)作業(yè)。具體過程中因?yàn)镃FG樁的土量大，樁位時常出現(xiàn)被覆蓋的現(xiàn)象，還會由于樁位標(biāo)志被鉆機(jī)支撐腳遮住了，成樁位置的精確性就會受到影響，因此，移機(jī)進(jìn)行下一根樁成樁作業(yè)時，需要再次測量復(fù)核中心線及各樁的位置，提高樁位的有效性。

3.3 樁間土開挖

因現(xiàn)場是先進(jìn)行CFG樁施工，后進(jìn)行土方開挖施工，此種施工方法雖后期容易造成斷樁現(xiàn)象頻發(fā)，不利于質(zhì)量控制，且影響樁間土開挖進(jìn)度，但根據(jù)業(yè)主進(jìn)度要求和施工安排，現(xiàn)場將采用先成樁后進(jìn)行土方開挖的施工順序，施工過程中會嚴(yán)格控制施工機(jī)械開挖的準(zhǔn)確性和樁頂土留置厚度滿足對樁體的保護(hù)等關(guān)鍵質(zhì)量保證措施，使斷樁率降到最低，并符合規(guī)范要求。

樁體強(qiáng)度滿足設(shè)計要求的70%的標(biāo)準(zhǔn)后，實(shí)施樁間土挖掘和運(yùn)輸，選擇小型挖掘設(shè)備，并聯(lián)合人工挖掘方式進(jìn)行開挖，對土層進(jìn)行清理的過程中要避免影響基底土，降低橡皮土問題的發(fā)生。具體過程中對標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)控，嚴(yán)禁超挖。小型挖掘針對橫向開挖，臨近樁體20cm需要借助人工方式進(jìn)行清理。采用自卸車對清理土進(jìn)行運(yùn)輸。

3.4 截樁頭

樁頭截割采用水平切割機(jī)截割，邊開挖樁間土邊截割樁頭，以便于及時清理樁頭。截割前按設(shè)計樁頂標(biāo)高做一圈記號，截割時切割機(jī)要保持水平，以保證截割后的樁頂面水平。為防止破壞樁的完整性，截割時嚴(yán)禁用機(jī)械或大錘擊打樁頭。

3.5 檢測、試驗(yàn)

基坑進(jìn)行挖掘，需要及時落實(shí)檢查工作，對樁位、數(shù)量、樁頂質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控;實(shí)施單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，對地基承載性能進(jìn)行檢查，抱枕其符合工程標(biāo)準(zhǔn);實(shí)施單樁抗壓靜載試驗(yàn)，保證單樁豎向承載能力的有效性;檢驗(yàn)樁身的完整性。

3.6 褥墊層施工

項(xiàng)目設(shè)計的褥墊層厚度為20cm，選擇級配砂石，具體比例為石子：砂=7：3。現(xiàn)場可按照砂與石子體積比1：2進(jìn)行摻和，其中石子應(yīng)采用礫石，嚴(yán)禁使用卵石。石子直徑宜在8～20mm之間，不應(yīng)大于30mm。鋪設(shè)墊層時采用靜力壓實(shí)法，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。

具體過程中，先需鋪設(shè)厚度為25cm的褥墊層，遵循“慢駛、多次”的原則進(jìn)行壓實(shí)處理，每次的碾壓疊合200～250mm的距離，避免發(fā)生遺漏。針對邊角位置由于較為隱蔽，因此采用人工小型設(shè)備進(jìn)行碾壓。壓實(shí)的密實(shí)度，輪子的下沉范圍要不超過10～20mm。填料施工前，對其含水率進(jìn)行測試。

壓實(shí)后，為了確保回填密實(shí)度達(dá)到相關(guān)設(shè)計規(guī)定的要求，應(yīng)該對密實(shí)度和干容重進(jìn)行試驗(yàn)。

4 ?成樁施工中的問題處理

4.1 灌樁穿透處理

發(fā)生灌樁穿透現(xiàn)象的原因是出現(xiàn)了粉細(xì)砂地層或水砂質(zhì)粉土的地質(zhì)條件，同時樁間距有限、混凝土澆筑壓力控制不當(dāng)，這一問題得不到合理處理將會造成樁體坍塌等安全事件發(fā)生。針對此問題，需要確實(shí)加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的控制，另外可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件應(yīng)用隔樁跳打施工方式來作業(yè)。

4.2 堵管處理

堵管現(xiàn)象出現(xiàn)主要是由于混凝土施工方面的原因，例如實(shí)際施工沒有遵循混凝土技術(shù)方案的標(biāo)準(zhǔn)、塌落度不足、沒有及時進(jìn)行混凝土壓罐。一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，務(wù)必予以快速處理，才能避免堵管問題發(fā)生。另外，還會因?yàn)橐恍┩饨缫蛩氐脑蚴沟霉嘧⑹┕和＃?dāng)停歇超過2小時，極容易出現(xiàn)管內(nèi)混凝土凝結(jié)的現(xiàn)象，從而造成堵管，對此需要保證施工的連續(xù)性，縮短停歇時長，假如非要長時間暫停不可，要對管內(nèi)混凝土進(jìn)行整理清潔，確保管內(nèi)暢通。

4.3 斷樁處理

實(shí)際過程中，打樁機(jī)土方挖掘環(huán)節(jié)，由于作業(yè)機(jī)械及樁機(jī)的側(cè)壓影響作用，再加上CFG樁本身的脆性原因，極易發(fā)生斷裂問題，出現(xiàn)淺層斷樁。相應(yīng)的處理方式有以下幾點(diǎn)：

其一，當(dāng)斷樁發(fā)生在200mm或以下位置時，將樁心作為圓心，依據(jù)斷樁位置在周邊開挖直徑800的圓圈，人工挖掘出斷樁位置以上的樁頭，對樁頭表層的物質(zhì)進(jìn)行清潔;將級配石子填充到樁頂標(biāo)高設(shè)計高度，相應(yīng)的配比、粒徑、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與項(xiàng)目的褥墊層相一致，也就是局部加厚褥墊層。

其二，當(dāng)斷樁位置是200mm以上時候，先進(jìn)行位置確定和標(biāo)識;然后進(jìn)行基坑挖掘，采用人工方式開挖到斷面一下20cm，但需要保證挖掘過程中基坑的穩(wěn)定性。

再次，將斷樁清除，同時對斷裂面進(jìn)行清潔處理，接縫面位置涂抹水泥漿;接著放置套筒，在相應(yīng)的位置將3mm鐵皮出制作的直徑600mm套筒進(jìn)行布置，且牢固;然后進(jìn)行補(bǔ)樁，這一工序需要利用高出設(shè)計樁體一個標(biāo)號的混凝土，本工程需要采用C30細(xì)石混凝土，實(shí)施有效的澆筑、振搗，直到達(dá)到設(shè)計樁頂?shù)囊?然后進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，澆筑結(jié)束后拆模并養(yǎng)護(hù)，選擇塑料薄膜覆蓋方式進(jìn)行保養(yǎng)，時間不低于7d;最后是回填施工，新補(bǔ)樁頭周圍采用級配石子回填至設(shè)計樁頂標(biāo)高，級配石子粒徑、配比及施工質(zhì)量要求同本工程褥墊層。

5 ?結(jié)語

綜上所述，由于地質(zhì)復(fù)雜的原因，本項(xiàng)目選擇利用了CFG復(fù)合地基技術(shù)，通過落實(shí)有效施工，經(jīng)過樁體質(zhì)量檢驗(yàn)后，得到了工程所要求的地基承載標(biāo)準(zhǔn);經(jīng)過對建筑物的沉降觀測，沉降變形滿足設(shè)計要求，取得了預(yù)期的效果，使施工質(zhì)量得到了保障。

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