CFG樁復合地基處理技術在晉中市某項目的應用

楊澤峰

（山西焦煤集團房地產開發有限公司，山西 太原 030024）

在大部分工程項目中，天然地基的承載能力往往不能夠滿足上部建筑物荷載，所以在施工前期會采取一定的地基處理措施，保證工程質量及施工安全。CFG樁復合地基處理技術是當前較為流行的軟弱地基處理工藝，其具有速度快、成本低等優勢，在我國的許多建筑工地上都發揮著重要的作用。

1 CFG樁復合地基加固機理

CFG樁復合地基處理技術一般由三部分組成：CFG樁、樁間土、褥墊層。首先，CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石等原材料通過拌合形成的一種剛性樁，實踐中也常用素混凝土作為替代品，樁體本身具有較強的強度及承載力。其次，在成樁過程中，粉土、砂土等松散土體在CFG樁的樁管振動和側向擠壓作用下，空隙減小，含水量降低。樁間土變密實后其力學性能也得到改善，承載能力也大大提高。最后，CFG樁復合地基在樁頂設計了一定厚度的褥墊層。上部基礎可以通過褥墊層將建筑物荷載平均分布到樁體和樁間土上，達到樁-土共同承擔荷載的作用。

2 工程概況

2.1 項目概況

某工程項目位于山西省晉中市科技創新城內，占地總面積為54133.22m2，規劃建設實驗樓7棟，換熱站1棟及地下車庫一層，總建筑面積為108789.83m2。其中，已建1#、3#實驗樓均為4層鋼框架結構建筑，高22.85m，采用條形基礎，基坑主樓區域采用CFG樁復合地基處理技術。

2.2 文水地質條件

根據該項目地質勘查報告描述，擬建場地依據各土層的成因及性質差異自上而下分為八層。其中，表層土主要為耕土，部分土質為素填土，土體厚度在1.0m到1.5m之間。其余各層主要由第四系全新統（Q）沖積而成的粉土、粉質黏土、細砂及第四系上更新統（Q）沖積而成的中粗砂、粉質黏土組成。值得一提的是，第二層土體主要為飽和粉質黏土，呈軟塑-流塑狀，靈敏度較高，具有一定的觸變性，土層厚度在1.3m到6.6m之間。項目場地的穩定水位為地面向下4.8m到6.1m之間，屬潛水。

2.3 基礎設計及要求

在晉中市這一建筑項目中，由于天然地基的承載力不滿足上部結構荷載要求，需要進行地基處理。依據地勘報告及實際施工情況，設計單位建議1#、3#實驗樓基礎形式采用CFG樁復合地基，設計施工樁數均為708根。在施工工藝選擇方面，該項目采用長螺旋鉆孔、管內壓素混凝土成樁工藝，樁徑400mm，樁長17.5m（其中有效長度17.0m，超灌高度500mm）。樁體平面布置為正方形，樁距1.5m。在施工全部完畢且成樁混凝土滿足設計要求的強度等級后，第三方檢測機構入場對樁身進行承載力檢測試驗及樁身完整性檢測試驗。

3 CFG樁施工工藝及質量控制

3.1 施工前準備及施工流程

CFG樁施工前，要充分了解設計圖紙上的關鍵技術參數，結合工程技術規范及相關要求編制專項施工方案。在具體實施前，一定要組織技術交底，保證施工質量符合標準及作業安全。其次，全面平整施工場地，根據施工方案及設計圖紙對控制點和樁位的坐標進行測量放線，并用醒目的標記進行標識。設備技術人員要對所用器具進行逐一檢查，保證鉆機及其配套設備處于良好的使用狀態。

對比其他地基處理工藝，CFG樁的整體施工工藝流程相對簡單，其具體流程如下：施工前準備→試樁并確定作業參數→鉆機及配套設備架設→鉆孔作業→提鉆并泵送混合料→移動鉆機到下一根樁繼續施工→施工完成之后開挖樁間土→樁頭鑿除→對CFG樁進行承載力及樁身質量檢測→組織驗收。

3.2 施工過程質量控制要點

1）CFG樁施工時，一般采用間隔跳打的方式進行施工，這是為了避免相鄰樁之間在相互擠壓的作用下出現樁體偏移等情況，更嚴重的可能會造成斷樁。在進行鉆孔工作的時候，往往采用的是低速慢進的鉆孔工藝進行打孔，這是為了防止大的偏差的出現，保證了鉆孔的垂直度，防止出現較大的偏移。2）鉆桿提升時，應按照試樁時確定的參數嚴格控制提鉆速度及泵送混凝土的灌注量，這主要是為了保證混凝土的密實性。而且在進行鉆桿提升過程中，鉆頭一定要保持在混凝土面以下，同時保證泵送混合料要連續不斷地供應。這樣才能夠減少夾泥、縮徑、斷樁等工程質量缺陷的出現。3） CFG樁施工完畢且樁身混凝土強度達到設計要求后，施工單位才能進行樁間土的開挖。為了避免樁間土擾動和破壞成樁結構，一般采用先小型機械開挖、后人工開挖的方式。同時為了保證樁頭的完整性，一定要根據樁頂設計標高，切割掉多余的上部樁頭并按照規范要求進行樁頭處理。4）另外，當發現施工過程中出現不良地質條件的時候，要及時停止作業并聯系各參建單位相關負責人進行處理，不要私自地動工或者隱瞞實情，待相關的專業人員現場踏勘，給出相應的處理方案后，繼續施工。

4 CFG樁質量問題及解決方案

4.1 質量問題概述

根據設計圖紙及工程規范要求，在施工結束且樁身混凝土強度達到設計要求后，第三方檢測結構進場對成樁進行了復合地基承載力、單樁豎向承載力檢測及低應變檢測。檢測結果顯示：采用豎向增強體載荷試驗對隨機抽取的CFG樁進行單樁承載力檢測，加載至極限荷載1000kN時，最終沉降量介于14.43mm至20.06mm之間，單樁豎向承載力特征值大于500kN，滿足設計要求；采用單樁復合地基載荷試驗對隨機抽取的CFG樁進行復合地基承載力檢測，加載至極限荷載560kPa時，最終沉降量介于13.18mm至15.74mm之間，復合地基承載力特征值大于280kPa，滿足設計要求；采用低應變法對隨機抽取的CFG樁進行樁身完整性檢測，I類樁占受檢樁比例為95%，部分樁有明顯的位移、縮徑、夾泥等輕微缺陷，個別樁體有淺部斷裂等質量問題。

4.2 分析原因

為了保證建筑后期的質量問題，要求對施工區域的所有樁進行樁身完整性檢測，并統計了問題樁的具體數量及缺陷位置。通過檢測數據統計及分析，樁體斷裂位置集中在樁頂向下0-2m內。同時觀察現場樁棄土可以明顯發現，施工區域的地下水較為豐富，水位較淺。結合相關資料及施工現場情況，產生質量問題的原因可能為：1）施工區域地下情況較為復雜，地層中含有豐富的地下水，淺層地下水的存在影響了樁身質量；2）由于擬建場地第二層粉質黏土為高靈敏土，具有觸變性。在實際的施工工作中，機械擾動往往會導致原來的地基的強度條件會降低，鉆機設備站立不穩，鉆桿提升無法精準控制，影響了施工質量；3）拔管時速度偏快，泵送混凝土料和拔管速度配合不當，混凝土未及時填充，形成了淺部夾泥等現象；4）清理樁間土時挖機操作不規范，有時候在清理樁間土的時候，由于操作上的失誤會導致樁身出現斷裂現象。

4.3 CFG樁復合地基補樁措施

結合檢測數據的統計結果，及時制定了補救措施及方案，對問題樁逐根單獨處理，其具體流程如下：1）開挖基坑：開挖深度根據問題樁樁身的長度而定，挖至坑底標高至斷樁處樁頭以下100mm。為降低對樁間土的擾動影響，嚴格控制開挖尺寸：斷樁深度在0.2m-0.5m范圍內，樁周圍擴展0.5m開挖；斷樁深度在0.5m-1m范圍內，樁周圍擴展0.8m開挖；斷樁深度超過1m的，擴展1m開挖。2）樁頭處理：以斷裂面最低點為基準，剔除缺陷樁體，在進行中途處理工作的時候，一定要將斷裂面剃鑿平整，然后用清水將樁底沖洗干凈，最后再刷一層厚水泥漿巖。3）補樁：將由厚鐵片制作的套筒固定到相應的位置，再進行澆筑的時候，要采用相較于原來樁身混凝土高一標號的C25細石混凝土澆筑，最后分層將澆筑的混凝土澆筑到原來的標高。4）養護：砼澆筑完畢后，一定不要忘記對混凝土覆蓋塑料薄膜，養護時間要大于等于七天，這樣才能夠保證混凝土在后期不發生質量問題。

5 結語

綜上所述，CFG樁復合地基相較于傳統樁基工藝，在施工過程中有著非常大的技術提升，而且現在已經被廣泛應用在各種建筑建設過程之中。本文基于工程實踐，對CFG樁的施工及遇到的問題進行了全面分析，并得到如下結論：1）在地層復雜的區域進行CFG樁施工時，試樁試驗能夠為正式作業提供參考，效保障樁身品質，避免驗收不合格帶來的成本損失。2）施工時應根據地層特點，嚴格控制鉆機提鉆速度，泵送混凝土灌注要配合恰當。3）樁間土開挖過程中要規范作業，嚴禁挖機設備觸碰樁身造成樁體斷裂。