高層建筑樓房工程建設中的地基處理施工技術

摘要：結合具體工程實例，針對地基處理提出了CFG樁加固的方案，介紹CFG樁的概念和基本原理，對CFG樁的施工技術要點進行詳細的研究，并提出施工注意事項，以保證高層建筑工程的地基質量，提升建筑工程的安全性和穩定性。

關鍵詞：建筑地基；CFG樁；施工技術

1 " CFG樁的結構與加固原理

CFG樁以水泥、碎石、砂、石屑、粉煤灰及水為基礎材料，拌制成型后建成強度較高的可變強度樁，根據材料組成情況，又稱之為水泥粉煤灰碎石樁。樁體的主體骨料采用碎石、石屑和水泥，通過強度等級的調整以改變水泥摻量及配比，一般強度等級為C15～C25，介于柔性樁與剛性樁之間。CFG樁可充分發揮出樁間土的承載性能，連同樁體將荷載傳遞至深層地基。從適用性的角度來看，自重固結的素填土、粉土、黏性土、砂土的加固均可采用CFG樁。

1.1 " CFG樁的結構

CFG樁通過樁體、樁周土、褥墊層聯合作用，實現對荷載的有效傳遞，維持地基的穩定性。樁體、樁周土存在沉降，為應對此問題，需設置褥墊層，建立復合地基，保證受力的穩定性。CFG樁可承受50%以上的荷載，力學性能在軟土地基中體現得更為明顯。需注意的是，常規復合地基置換率僅為8%左右，可能存在經濟效益欠佳的局限性。

1.2 " 加固原理

CFG樁兼具置換、擠密、排水的功能，借助樁體約束作用，促進復合地基承載性能的提高，加之排水和擠密作用，使樁周土穩定固結。CFG樁和樁間土形成的復合地基穩定可靠，可改善原本地基承載力不足的問題[1]。CFG樁加固原理，如圖1所示。

2 " 工程概況

章丘區雙山街道辦事處改造工程二期賀套村、繡水大街沿街南澗溪舊村改造項目，建筑包含1#～13#住宅樓，建設現場以軟基居多，為保證建筑基礎的穩定性，用水泥粉煤灰碎石CFG樁做加固處理。樁長4～15m，樁徑0.5m，樁間距1.6～1.8m，共99658m/11713根。樁頂鋪設碎石和中粗砂，使其形成厚度為0.6m的墊層，墊層中鋪設兩層雙向經編滌綸土工格柵。樁頂采用擴大樁頭，尺寸為1.0m寬、0.6m高。

3 " 施工準備

3.1 " 現場處理

準確界定施工范圍，安排原地面整平，清理不利于施工的雜物。調查場地內及周邊的地下管線以及高壓電纜等設施，采取防護措施，避免既有設施由于施工的干擾而受到影響。

3.2 " 材料準備

水泥、碎石、粉煤灰等均是CFG樁施工中的重要原材料，材料準備階段需嚴格按照規范進行檢驗，確保各項原材料的質量均達標。組織室內配合比試驗，確定合適的材料用量。密切關注地下水對混凝土的侵蝕特性，合理優化混凝土的性能。本工地的CFG樁施工，采用的是管內泵壓混凝土灌注成樁方法，要求灌注所用混凝土的坍落度為160～200mm[2]。

水泥選擇42.5級普通硅酸鹽水泥。碎石粗骨料級配合理，最大粒徑≤25mm，松散堆積密度＞1500kg/m3。

選擇中粗砂，宜選含泥量＜5%的干凈河砂。粉煤灰細度≤45%，對應的是Ⅲ級或以上等級的粉煤灰。石屑按照0.25～0.33的石屑率取用材料。

根據混凝土的泵送需求進行泵送劑選擇，以保證混凝土的可泵性。若混凝土自身可滿足泵送要求，無須額外摻入泵送劑；若混凝土可泵性差，施工階段的氣溫較高或水泥摻量較低，可增添適量泵送劑，但需注重類型選擇和用量控制。

3.3 " 進行工藝性試驗

為檢驗既定的CFG樁施工方案的可行性，安排至少3根樁的工藝性試驗，根據施工效果評價施工工藝是否可行。針對不足之處做細致調整，最終確保混合料的配合比、坍落度、灌注量、相鄰樁間隔時間各項參數均滿足要求。

3.4 " 確定配合比

確定試驗后，確定合適的配合比，即水泥：粉煤灰：細骨料：粗骨料：外加劑：水=1：0.43：2.69：3.87：0.014：0.57。為保證混合料的均勻性，拌和時間需達到90～120s。混凝土拌和后盡快投入使用，以免發生固結。

3.5 " 其他參數確定

混凝土的坍落度以160～200mm為宜，同時需滿足可泵性和成樁強度有效性的要求。灌注過程中，在鉆桿芯管充滿混凝土后開始拔管，速度約為2.5m/min。具體視現場施工情況做靈活的調節，泵送壓力較大或泵送難度增加時，可適當減小拔管速度。

4 " 工藝流程

CFG樁施工工藝流程，如圖2所示。

5 " CFG樁施工技術應用要點

CFG樁的施工思路是先長螺旋鉆進成孔，再安排混凝土泵送作業。

5.1 " 樁位放樣

根據設計要求，用全站儀測放路基兩側縱向控制樁，用鋼尺逐點放出樁位，以確定CFG樁的施工位置后用石灰做醒目的標記。測量放樣后，全面復核，保證位置、數量各方面均無誤。

5.2 " 鉆機就位

鉆機就位前設置定位樁，以便在鉆機鉆孔過程中，及時檢查孔位偏差并采取糾偏措施。以樁長為參考設定機架高度，明確深度要求，并在鉆機表面的對應位置做好標記。鉆機所處區域應平整，鉆機運行過程中不可發生晃動。鉆頭與準樁中心的誤差需在100mm內，為確保鉆孔垂直，加強對鉆桿姿態的檢測與控制。鉆機塔身設有垂直標桿，施工前可采用此類裝置檢查塔身導桿。

5.3 " 混凝土拌和

依據配合比選取原材料，要求原材料的質量和用量均達標，在3#拌和站集中拌和，每盤攪拌時間約為120s，具體時間要根據混凝土的均勻程度而定。混凝土拌和過程中的材料用量、攪拌時間等各項參數，均要完整記錄。混凝土的坍落度以160～200mm為宜，各項指標均無誤后，用混凝土攪拌運輸車裝載，平穩運送至現場[3]。

5.4 " 試樁

試樁是檢驗施工工藝可行性的重要途徑，要求試樁選擇地質條件和樁長均具有代表性的樁基，試樁數量不少于樁體總量的0.5%。重點關注的是28d齡期無側限抗壓強度，要求取芯檢測結果顯示該值不低于10MPa。鋪設褥墊層，安排標準貫入試驗和復合地基荷載試驗，實測地基承載力需超過200kPa。經過試驗后若各項指標均合理，表明CFG樁施工工藝具有可行性，否則根據實際狀況對施工工藝做靈活的調整，直至可行為止。

5.5 " 鉆進成孔

鉆孔遵循先慢后快的原則，其目的有二：一方面維持鉆桿的穩定性，避免鉆桿異常搖晃；另一方面便于檢查鉆孔的偏差，盡快采取糾偏措施。鉆孔過程中加強對現場情況的觀察，若鉆桿搖晃或鉆進作業難以正常進行，宜放慢進尺，加強控制，避免樁孔偏斜、位移、鉆桿受損。

鉆進至預定標高時，于鉆機塔身位置設置用于反映動力頭底面停留位置的標記，將其作為孔深控制依據。鉆進深度范圍內的地質條件復雜，可能導致鉆進異常，為此需及時發現問題并采取處理措施。鉆進作業人員需加強數據的采集與記錄

5.6 " 混凝土灌注及拔管

嚴格依據配合比拌制混凝土，盡快用于泵送施工。待鉆桿芯充滿混凝土后，需反向旋轉提升鉆桿，期間加強對提升速度和旋轉速度的控制，協調好兩者的關系。提拔速度以1～2m/min為宜，盡可能保持勻速狀態。成樁作業遵循連續性的原則，為此要求拌和站具有較強的混凝土供應能力，同時現場施工人員要加強協調，消除對施工造成阻礙的因素。若由于材料供應、機械設備故障或其他原因導致混凝土灌注作業無法連續進行，需考慮施工范圍內的土質條件，避免在飽和砂土、粉土層停機。經過CFG樁的混凝土灌注后，要用水泥袋蓋好樁頭，實現對樁頭的防護。實際樁頂標高需比設計值大50cm，超出的部分用濕挖法挖除，保證樁頂標高的合理性和樁頂結構的完整性，隨后用薄膜覆蓋樁頭。

5.7 "整機移位

CFG樁要有序施工，前一根樁施工后，根據施工計劃安排樁機移位，施作下一根樁，以此類推。CFG樁施工過程中會產生較多的土料，這些土料通常會覆蓋臨近的樁位，為此需在施工下一根樁時，安排軸線或周圍樁位置的復核，準確確定樁位，再開始施工。施工人員需依據規范有條不紊地推進施工進程，在本CFG樁質量達標后方可施工下一根，各樁的樁位偏差需在10cm以內，樁頂標高、樁徑各項指標均要達到設計要求。

6 " CFG樁施工質量控制要點

6.1 " 鉆速的控制

鉆機鉆孔遵循先慢后快的原則，在便于糾正鉆孔偏差的同時還可減小鉆桿的晃動幅度，保證鉆孔質量。

6.2 " 樁長和垂直度的控制

在鉆機塔身上設置樁長控制標志，以此為參照基準，精準控制CFG樁的長度。鉆進期間及時檢測鉆桿和鉆孔的垂直度，對比分析實測結果與設計值，根據偏差進行調整。

6.3 " 混凝土的質量控制

嚴格控制水泥、碎石、粉煤灰等各類原材料的質量，禁止任何不達標的材料入場，材料進場后根據材料的特性采取防雨、防曬或其他防護措施。按照配合比精準稱量原材料，拌和時間控制在90～120s，具體以混凝土達到均勻狀態為準進行控制。坍落度應為160～200mm，混凝土拌和后安排出廠檢驗，若質量達標則將其運送至現場，盡快投入使用。

6.4 " 拔管的控制

待鉆桿芯管填滿混凝土后，平穩提起鉆桿。

6.5 " 樁頂的質量控制

相比樁體其他部分，樁頂普遍存在混凝土密實度低、強度低的問題，為此用插入式振動棒對樁頂以下2.5m范圍內的混凝土加強振搗。

6.6 " 樁間土開挖的控制

鉆孔期間產生的土碴需及時清理干凈，以免影響現場施工。表土開挖采用小型挖掘機，作業人員在專員的指揮下操控設備，不可與樁體發生碰撞。

6.7 " 樁頭鑿除質量的控制

樁體具備一定強度后方可鑿除。人工用鋼釬沿樁周向樁心楔入樁體，斷開上部樁體，再根據樁頂表面形態用小釬精細修整，直至樁頂高程合理且表觀質量良好為止。樁頂的鑿除必須謹慎進行，不可橫向打擊樁體，否則會導致下方樁體結構受到擾動。

6.8 " 樁位定位的控制

每根CFG樁施工前，復核樁位，避免由于鉆孔土堆積、鉆機支撐腳側壓等原因而導致樁位偏離指定范圍。在確認樁位無誤后，方可安排鉆孔。

6.9 " 其他控制措施

CFG樁施工全流程均要由技術人員旁站監督，采集施工數據，做完整的記錄，包含鉆壓電流值、孔深、堵管問題的描述及具體處理方法等。

7 " CFG樁施工常見問題的原因及預防措施

7.1 " 堵管

7.1.1 " 混凝土配合比缺乏可行性

粉煤灰和細骨料含量較低時，混凝土的和易性欠佳，灌注期間易堵管，灌注難度增加。為此，需加強對材料用量的控制。粉煤灰摻量以70～90kg/m3為宜，坍落度以160～200mm為宜。

7.1.2 " 施工方式不當

鉆進至指定標高后，開始灌注混凝土，在此期間殘留在管內的空氣經由排氣閥外排，混凝土充滿鉆桿內管后開始提鉆。若未控制好提鉆時間，將影響施工質量。例如提鉆時間偏遲，鉆頭部位的水泥漿由于泵送壓力作用而被擠出，便會引發堵管問題。根據施工進度合理控制提鉆時間，宜在鉆桿芯管填滿混凝土時開始提鉆。

7.2 " 竄孔

竄孔易發生于飽和粉土和粉細砂層中，即打設完A號樁后進行B號樁的施工。一般表現為尚未完全結硬的A號樁存在樁頂異常下落問題，與此同時A號樁的樁頂在B號樁泵入混凝土時異常回升，即竄孔現象。竄孔的原因主要有3點：一是被加固土體中存在松散飽和粉土和粉細砂；二是土體受剪切擾動能量的作用而出現液化現象；三是鉆進期間土體受到葉片剪切作用的影響。

針對CFG樁施工中的竄孔問題，可采取如下預防措施：隔樁、隔排跳打施工，減小CFG樁施工產生的擾動作用。立足工程實際，優化施工方案，如適當增加樁距，削弱剪切擾動，適當提高鉆頭的鉆進速度，減少竄孔區的打樁推進排數，抑制擾動能量。

8 " 結束語

對施工中軟土地基的質量問題進行有效處理，有利于提升高層建筑整體施工質量。本文以具體工程為實例，通過CFG樁的施工技術應用，對軟土地基問題的解決就起到了積極作用，使地基的加固得到了可靠保障。希望通過本文的探究，能對提高軟土地基的施工質量有所幫助。

參考文獻

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