CFG樁復合地基施工技術在高層建筑中的應用探討

陳俊 胡海龍 張國杰 張令方 張林林

摘 要 基礎施工和地基處理是建筑工程項目管理過程中的關鍵環節，對提升施工效率，保證施工安全和質量至關重要。本文結合某安置房工程實例，從CFG樁復合地基受力機理、CFG樁復合地基施工技術要求、常見質量問題及處理措施等方面，對工程項目施工技術應用方面進行分析和探討。

關鍵詞 CFG樁復合地基;安置房;施工技術;施工問題;處理措施

引言

隨著社會和技術的快速發展，目前城市化建設的主流是大型住宅小區建筑以及超高層建筑，安置房也不例外。在這樣的形式下，施工單位一定要完成好基礎施工和地基處理等相關工作，同時要將各方面技術及管理良好的應用到實踐中去，比如施工工序進展、質量及安全都要有效融入施工單位的管理系統中。本文結合某安置房工程實例，從CFG樁復合地基受力機理、CFG樁復合地基施工技術要求、常見質量問題及處理措施等方面，進行分析和探討。

1工程概況

某安置房項目地處中原區西四環以西，鄭上路以北區域，包括天王寺、付莊、小李莊3個行政村5個地塊的安置房及其商業、學校等配套設施的建設。

其中，小李莊安置區改造項目14-024-K01-01地塊位于昌達路以西，渠北路以北，榮達路以南，用地面積87408㎡，總建筑面積322623㎡，共計13棟24～27層高層住宅，4棟5層配套商業，1棟幼兒園，該安置區可滿足1998戶，6394人居住生活，2235輛汽車停泊。主樓為現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，地基為CFG樁復合地基，基礎為鋼筋混凝土平板式筏形基礎。地下車庫主要建筑功能為設備用房及汽車庫，地下二層（局部一層），負二層為3.9m，負一層為3.95m。勘探期間地下水位在地表下27.0～30.0m左右，絕對標高介于87.92～89.34m之間。

2CFG樁復合地基受力機理及特點

2.1 CFG樁復合地基概念

所謂CFG樁（Cement Fly-ash Gravel），意為水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成的具有一定強度的可變強度樁。CFG樁復合地基是由CFG樁、樁間土、褥墊層一起構成，可充分發揮復合地基和天然地基的承載潛力，利用樁間土的承載力共同作用，傳遞荷載到深層地基中去，有效減少地基沉降，具有較好的技術性能和經濟效果，在土木工程領域得到了廣泛應用。

2.2 CFG樁復合地基特點

CFG樁由于樁體不配筋，大量節約鋼材，同時可以利用工業廢料粉煤灰，水泥摻量明顯比相應標號的混凝土樁少，這大大降低了工程成本，同時又可以節約國家資源，再有，若采用螺旋鉆孔成樁技術，則有噪音小污染小等優點：經濟效益和社會效益十分顯著。由于CFG樁樁體為混凝土，也就有混凝土樁的缺點了，如：樁身離析、夾泥、縮徑以及機械開挖造成的樁身斷裂等，這也是各個施工工地所重視和主要預防的質量問題。

2.3 CFG樁復合地基受力機理

當CFG樁復合地基承受垂直荷載作用時，樁和樁間土變形小，由于基礎下設置了一定厚度的墊層，樁體可以向上刺入，伴隨這一變化過程，墊層材料不斷調整補充到樁間土上，以保證在任一荷載下樁和樁間土始終參與工作。有CFG樁和自然土層共同組成的復合地基在上部垂直荷載作用下，由于樁間土承受荷載后被壓縮（壓縮量較小，產生的負摩擦力很小），增加了樁周土對樁體的約束力和抵抗力，從而增大了樁體的側摩阻力和支撐能力，使荷載逐漸向樁體轉移，隨著上部荷載的增加，樁體承擔的荷載逐漸增大，同時，樁間土的沉降變形對樁體產生的負摩阻力也相應加大。當荷載超過一定值時，樁體所承擔的荷載超過其極限荷載值，荷載隨時間向樁體轉移的現象消失，樁體承擔的荷載有向樁間土轉移的現象，但很快消失，樁土應力比很快就趨于穩定。

3CFG樁復合地基施工主要內容及技術應用

3.1 CFG樁復合地基施工主要內容

本復合地基工程CFC樁施工采用長螺旋鉆機成孔管內泵送混合料成樁工藝施工主要內容為：①CFG樁成孔及澆注;②清理成孔棄土及樁間土;③鑿樁頭;④基底抄平;⑤做褥墊層。

3.2 主要施工技術應用

（1）灌注及拔管。CFG樁成孔到設計標高后，停止鉆進，開始泵送混合料，當鉆桿心充滿混合料后開始拔管，嚴禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在2～3m/min，成樁過程宜連續進行，應避免因后臺供料慢而導致停機待料。灌注成樁完成后，樁頂采用濕黏土封頂，進行保護。施工中每根樁的投料量不得少于設計灌注量。

長螺旋鉆管內泵壓CFG樁施工工藝流程圖

（2）校正。為了有效保證樁身垂直度偏差在允許范圍，在樁位驗收后，調整鉆機就位并校正位置，使樁位中心垂直對準鉆桿：開鉆前，為防止混凝土在泵送的過程中發生堵管現象，應事先用清水水泥砂漿濕潤管線及混凝土泵的料斗，為盡量保證泵管內無殘留砂漿應將泵管內所有

潤管砂漿泵出管外;現場做好鉆進深度的標識以保證有效控制鉆進值，旋動鉆頭準備鉆進前將鉆頭端部閥門封住，鉆進過程中隨時驗測鉆進情況，嚴禁強行鉆進;當鉆到預定深度時，根據現場實際觀察（如鉆孔出土情況）及地質勘察報告的數據，同參建單位的相關技術人員對現場發現的特殊地質情況進行綜合分析和處理，并做好相關記錄。

（3）砼泵送量與提鉆速度。當提鉆速度遠小于砼泵送量時，造成鉆頭閥門出口阻力增大，這時鉆桿內和輸送管路上砼輸送壓力增大，在泵送壓力的作用下，砼容易發生泌水離析。對于失水失漿后的砂、碎石而言，管道或鉆桿芯管接縫、彎道和糙面都會使它的傳輸受阻，并很快擠壓密實，導致堵管。克服由于提鉆速度和砼泵送量不協調匹配而造成堵管的措施，就是設法使提鉆速度和砼泵送量達到動態平衡，即實現鉆頭同樁孔中砼料面相對位置的動態平衡，也就是說對于M米高的樁體，其等體積的砼需泵送時間t1應該等于鉆桿提拔M米需要的提拔時間t2，結合施工機理，不難得出下面公式：

tl=M·a·π·D2/（4·B）;t2=M/v

又tl=t2，得：v =4·B/（a·π·D2） （1）

或者：B= v·a·π·D2/4 （2）

式中：tl一砼泵泵送時間，min;

t2一提鉆時間，min;

v?—提鉆速度，m/min;

B一砼泵實際平均輸出量，m3/min;

a一樁體充盈系數;

D一樁徑，m。

該工藝中提鉆速度和泵送量一般均可調節。首先限定一個變量，然后根據式（1）或式（2），即可求得與之協調匹配的另一個變量，從而實現了對上述平衡的動態控制。其次要掌握提鉆時機，當鉆頭進入土層預定標高后停止鉆進，開始泵送砼，待輸送管及鉆桿芯管充滿砼后，應及時提鉆，否則在泵送壓力作用下容易將鉆頭處水泥漿液擠出，同樣可使鉆頭閥門處產生干硬性砼塞體，使管路堵塞。

4CFG樁復合地基常見質量問題及處理辦法

4.1 竄孔

通過一系列工程實線可知，當粉細砂、粉細土以及飽和粉士混入加固土層中，鉆桿鉆進中剪切葉片的功能會影響到上體，當足夠影響到液化上地時，就會出現竄孔。為了避免竄孔，就要采用下面幾個方法：①針對發生竄孔概率高的被加固地基，最好選擇大樁距的方案，進而防止干擾到已打樁的剪切;②盡量避免在竄孔周圍打樁推進，在最短時間內離開已打樁，防止對已打樁干擾能量的積累;③必要時可采用隔排跳打法。不過要立即清除排出的棄土，要不然會讓施工速度變慢，如果出現竄孔，就要實施以下幾種辦法：將灌注泥合料提到有竄孔的土層后，提鉆結束，不間斷的將混合料進行泵送，直至孔柱混合料液面提高到原位為止[1]。

4.2 憋鉆

憋鉆就是指長螺旋鉆在鉆進過程中鉆桿向下鉆進速度過快，致使螺旋葉片上的土來不及帯出孔外，而擠壓在鉆桿與孔壁之間，致使鉆桿突然停止旋轉，嚴重時會損壞動力頭的電機。如果出現憋鉆，應立即關掉回轉動力電源，將鉆桿用最低提升速度提起后重新施鉆即可[2]。為了預防憋鉆事故的發生，施工前應組織施工人員，根據地層特征制定合理的施工方案。在施工鉆進過程中，根據動力頭工作電流值的變化對鉆桿旋轉速度和鉆進速度進行合理調整，一般常采用間歇式鉆進方法，即鉆進一空鉆一鉆進，鉆進到設計深度后空鉆，待電流穩定后停鉆。

4.3 鉆機定位不準

樁位的布設是依據現場定位軸線，將設計圖紙上的每一個樁位用一定長度的竹簽定位在實地。由于長螺旋鉆孔管內泵壓CFG樁成樁混合材料施工時棄土較多，若棄土不能及時清運，隨著棄土的増多，施工中找到已定柱位的標志比較困難。所以解決的辦法是遠距離參照定位，也就是在棄土外找到與施工樁位在同一直線上的兩個定位點，來確定施工樁位，認真對照樁位布置圖確定施工樁在圖紙上的位置及編號，做好施工記錄[3-4]。

5結束語

綜上所述，在建設該安置區工程期間，很好地完成了CFG樁復合地基施工技術及管理等工作，一方面確保了施工順利進行;另一方面對施工技術的應用保證了施工安全及質量。不難發現，在建設建筑工程的過程中，不僅對負責施工的相關人員自身專業素質要求很高，更是對關鍵施工技術的掌握與應用、常見問題及處理措施、相互配合找出問題并共同解決問題等提出了更高的要求。因此，負責施工的相關人員既要全面了解本專業施工的具體內容并準確應用相應施工技術，還要熟悉土建不同專業的工藝及施工工序，只有這樣，才能更好地完成基礎施工和地基處理等一系列工作，確保工程項目順利進行。

參考文獻

[1] 楊剛.CFG樁復合地基施工技術[J].勘察科技技術，2000（6）：45-49.

[2] 金造時，徐衛紅，李雙安.CFG樁在復合地基處理中的認識與探討[J].湖北地礦，2003，17（3）：31-34.

[3] 吳春光.淺談CFG樁復合地基的施工技術與質量管理[J].吉林廣播電視大學學報，2014（6）：72-74.

[4] 建筑樁基技術規范：JGJ94-2008[S].北京;中國薦書工業出版社，2002.