某泵站CFG樁施工、存在問題及處理措施

張彬，趙孟偉，周月玲，劉長垠

（1.河南省水利水電工程質(zhì)量安全中心，河南 鄭州 450003；2.河南省豫東水利保障中心，河南 開封 475002；3.夏邑縣水利局，河南 夏邑 476400；4.河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450008）

1 工程概況

1.1 七里橋泵站工程概況

七里橋泵站是引江濟(jì)淮工程（河南段）中五座泵站之一，其位于柘城縣大仵鄉(xiāng)七里橋村附近的七里橋調(diào)蓄水庫岸坡北側(cè)，擔(dān)負(fù)著向商丘和夏邑縣加壓供水任務(wù)，由進(jìn)口段、檢修閘、進(jìn)水池、主廠房、副廠房及廠區(qū)、出水管線等部分組成，泵站進(jìn)口設(shè)計(jì)水位45.50 m，設(shè)計(jì)流量為20.40 m3/s，根據(jù)規(guī)劃布置，機(jī)組設(shè)計(jì)裝機(jī)7 臺(tái)，分別向商丘、夏邑縣供水。其中向商丘輸水設(shè)計(jì)流量為6.60 m3/s，向夏邑縣輸水設(shè)計(jì)流量為13.80 m3/s。

1.2 地質(zhì)情況

泵站地基位于第⑥層細(xì)砂層中，施工邊坡最大開挖約17 m，細(xì)砂、沙壤土結(jié)構(gòu)疏松，抗沖刷能力差，地下水位高于建基面約11 m，且下部細(xì)砂層中地下水具承壓性。壤土層施工邊坡坡比為1：1.75，砂性土地下水位以上臨時(shí)邊坡坡比為1：2.00，采用分級(jí)開挖。

根據(jù)泵站地質(zhì)情況，泵站開挖細(xì)砂層與上部重粉質(zhì)壤土分界高程為32.20～34.30 m，與下部重粉質(zhì)壤土分界高程為18.20～20.20 m。依靠前期泵站降排水施工，泵站基礎(chǔ)水位降至最低建基面以下2 m，可滿足目前施工需要。

2 施工流程、內(nèi)容及布置

2.1 施工流程

施工流程見圖1。

圖1 水泥粉煤灰碎石樁施工流程圖

2.2 施工內(nèi)容

工程涉及的主要施工內(nèi)容為七里橋加壓泵站泵房底板、安裝間底板及進(jìn)口段樁號(hào)0-017～0+000兩側(cè)擋墻底板基礎(chǔ)CFG樁基礎(chǔ)處理，CFG樁總共計(jì)25 296 m。

2.3 CFG樁布置及承載力要求

泵房底板、安裝間底板及進(jìn)口段樁號(hào)0-017～0+000 兩側(cè)擋墻底板；泵房底板及安裝間底板CFG 樁直徑為0.50 m，樁長15.70 m，間距1.50 m，布置成三角形型式，樁體強(qiáng)度不小于10 N/mm2。進(jìn)口段兩側(cè)擋墻底板CFG樁直徑為0.50 m，樁長8 m，樁間距2 m，樁體頂部設(shè)20 cm 厚10%水泥碎石土，10 cm厚C15素混凝土墊層。

七里橋泵房段底板復(fù)核地基承載力不小于330 kPa，進(jìn)口段復(fù)核地基承載力不小于208 kPa，單樁豎向承載力特征值不小于401 kN。

3 施工流程、技術(shù)控制、存在問題及處理措施

3.1 設(shè)備選型

長螺旋鉆機(jī)是CFG 樁的最重要的施工設(shè)備，工程選用CFG20 型液壓步履式長螺旋鉆機(jī)，其具有機(jī)械化程度高、無污染、成孔效率高、成品質(zhì)量好，無震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。通過泵管內(nèi)壓水泥粉煤灰碎石成樁施工，混凝土采用HBTD40 型泵送混凝土，水泥粉煤灰碎石拌和料由混凝土拌和站集中拌制供料。

3.2 鉆孔灌注樁施工流程

長螺旋鉆孔灌注成樁施工流程見圖2。

3.3 施工技術(shù)、控制措施

3.3.1 鉆機(jī)到位

開始施工時(shí)，鉆機(jī)到達(dá)施工現(xiàn)場后，對塔身導(dǎo)桿進(jìn)行垂直度檢測，對鉆桿的垂直度進(jìn)行校正和調(diào)整，使鉆桿能夠垂直對準(zhǔn)樁位的中心，垂直度一般控制在1.50%以內(nèi)。

3.3.2 混合料拌和

混合料拌和應(yīng)按照設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行配料、拌和，每批混合料拌和時(shí)間不小于60 s。拌和過的混合料坍落度控制在16～20 cm。

3.3.3 灌注及拔管

CFG 樁成孔達(dá)到設(shè)計(jì)的高程后，立即停止鉆進(jìn)，開始泵送已經(jīng)拌和的混合料，待鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，通常控制在每分鐘3～5 m的提拔速度，過程要連續(xù)進(jìn)行，決不允許先提管后泵送拌合料。

3.3.4 清土及樁頭處理

①清土：打樁后樁間土，采用機(jī)械配合人工清運(yùn)，先用小型挖掘機(jī)清理樁間土，樁體四周及其下保護(hù)土層采用人工開挖、人工清理。②樁頭處理：CFG 樁成樁3 d后即可進(jìn)行截?cái)鄻额^的工作，工人可操作手推式樁頭切割機(jī)進(jìn)行截樁，截?cái)鄻俄斣O(shè)計(jì)標(biāo)高以上樁頭，截取后的樁頭端面要保持平直，其容許誤差應(yīng)控制在±20 cm范圍內(nèi)。

3.4 檢測及保護(hù)措施

3.4.1 CFG樁承載力檢測

工程CFG 樁工程檢測結(jié)論：共檢測169 根占總樁數(shù)的11.07%，其中Ⅰ類樁161 根，占檢測樁數(shù)的95.27%，Ⅱ類樁8根，占檢測樁數(shù)的4.73%，無Ⅲ類樁，Ⅳ類樁。樁體檢測合格后，施工單位將檢測報(bào)告上報(bào)監(jiān)理單位，對樁體進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行上部褥墊層鋪設(shè)施工。

3.4.2 安全與環(huán)境保護(hù)措施

①成立領(lǐng)導(dǎo)小組，及時(shí)排查現(xiàn)場各安全隱患，落實(shí)好各類安全技術(shù)措施。②建立健全技術(shù)交底制度、過程質(zhì)量三檢制，在工程開工前，根據(jù)專項(xiàng)施工方案對專業(yè)生產(chǎn)管理人員進(jìn)行技術(shù)交底，專業(yè)技術(shù)人員對施工班組長進(jìn)行交底，質(zhì)量檢測員、生產(chǎn)管理人員檢查并落實(shí)各項(xiàng)交底制度要求。③對施工的人員進(jìn)行三級(jí)安全教育培訓(xùn)并考核。④在各個(gè)施工區(qū)段醒目位置設(shè)置施工工序牌及技術(shù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)牌，明確指導(dǎo)施工人員的作業(yè)施工。

3.5 存在問題及處理措施

3.5.1 堵管問題

①混合料配合比不合理。混合料的配合比直接影響混合料的和易性；根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)推薦其粉煤灰的用量取70～90 kg/m3。②設(shè)備缺陷。彎頭的連接形式不平滑、曲率半徑不合理；鉆頭的密封性不好；管的接頭如果不牢固，墊圈損破或不完整等也容易造成堵管，常檢查設(shè)備的工作狀態(tài)是否符合要求。③混凝土拌合質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。混凝土拌合料的坍落度宜控制在16～20 cm，來確保既能順利通過彎管、變徑管等直達(dá)鉆桿芯管內(nèi)也不存在骨料與砂漿分離。

3.5.2 竄孔問題

竄孔現(xiàn)象在施工中常發(fā)生在粉細(xì)砂層和飽和粉土層中，工程中多采用減少樁擾動(dòng)、改換優(yōu)質(zhì)的鉆頭提高鉆進(jìn)速度、增大樁距、降低地下水位、隔排或者隔樁等措施。

3.5.3 冬季施工措施不當(dāng)

當(dāng)外界溫度過低施工時(shí)，輸送管和彎頭處因溫度低的原因極易造成混合料結(jié)凍，造成堵管。通常法是從管線的防凍保護(hù)、材料的選擇、骨料預(yù)熱等措施來保障CFG樁的質(zhì)量。

3.5.4 樁體上部存在空心

樁頂部存有的空心問題，其主要原因是施工過程中排氣閥無法正常工作所致。日常工作中要經(jīng)常檢查、保養(yǎng)、清洗排氣閥，保證排氣閥的正常使用。

3.5.5 斷樁

在截取樁頭過程中出現(xiàn)頂部斷樁現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)對頂部樁體進(jìn)行處理，人工將樁頭頂部碎石、土塊清理干凈，沿樁四周開挖擴(kuò)大10～15 cm，開挖深度從斷樁處向下挖取15 cm，用內(nèi)徑50 cm的波紋管（內(nèi)部平滑）作為補(bǔ)樁模板進(jìn)行接樁，采用設(shè)計(jì)方案中規(guī)定的不低于原樁同等強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行澆筑。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

文章主要介紹七里橋泵站基礎(chǔ)所采用的CFG樁地基處理技術(shù)及方法，這是充分考慮了復(fù)合地基承載力的設(shè)計(jì)要求以及七里橋泵站現(xiàn)場地質(zhì)條件的。詳細(xì)列出CFG 樁施工準(zhǔn)備、工藝流程，其控制技術(shù)、檢測及質(zhì)量控制要點(diǎn)等；針對混合料配比不合理、拌和質(zhì)量缺陷、冬季施工措施不到位、設(shè)備存在的缺陷，以及竄孔、斷樁等施工過程中常見問題給出針對性意見及處理方法。這為CFG樁的質(zhì)量提供了保障和指導(dǎo)，CFG樁復(fù)合地基技術(shù)在七里橋泵站的應(yīng)用是非常成功的。

4.2 建議

①針對實(shí)際施工中遇到各種各樣地質(zhì)復(fù)雜問題，需加強(qiáng)施工技術(shù)、方法、多種作業(yè)機(jī)械組合使用能力。②加強(qiáng)對CFG樁混合料的配合比設(shè)計(jì)的總結(jié)與研究，合理的配合比對工程實(shí)施有重要的作用。