CFG樁在處理砂層、土溶洞中的應用

鄧啟君

廣州建筑股份有限公司第一建筑工程分公司 廣東 廣州 510045

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，由于近年對于CFG樁的應用越來越廣泛，對CFG樁的施工及質量控制的要求也越來越重要，各種改良的CFG樁也隨之出現，如其填料有一定的改良，目前廣東地區的CFG樁基本采用素混凝土作為填料，并且由商品混凝土攪拌站供料，增加了施工的效率，現以廣州市花都區某住宅工程的地質條件情況為例，簡單介紹CFG樁在砂層、土溶洞地區的施工技術，并闡述相關的質量控制措施，可作為今后類似工程參考。

1 工程地質情況

廣州市花都區某安置房項目，工程的地質情況根據地質勘測資料，場地按成因、狀態、巖土性劃分，場區巖土層自上而下可分為：雜填土、耕土、淤泥質土、粉質粘土、細砂、中粗砂、礫砂、粉質粘土、全風化砂巖、強風化砂巖、中風化灰巖、微風化灰巖。需要說明的是，該地區場地多為砂層，砂層厚度在8～25m不等，粘土層的以下均為各種的砂層，再有少部分粘土后則是巖層。

而在地質勘察中發現有少量土洞發育，但溶洞揭露率較高約為26%，針對現場的溶洞、土洞發育情況，設計單位最后確定本工程的基礎采用CFG樁（素混凝土）復合地基處理，CFG樁樁身為C15混凝土，樁徑500mm，樁間距為3～5倍樁徑，樁身穿過砂層，樁端持力層為風化巖層。單樁承載力特征值Ra=600KN，復合地基承載力fspk=300kPa（等邊三角形布置）fspk=266kPa（正方形布置）。

2 CFG樁施工工藝

2.1 施工流程

施工準備→測量定位→移機對位、樁機調試→鉆挖到設計樁底（持力層）→灌料提升→停灌成樁→循環下一樁位→剔除樁頭→養護檢測→鋪設褥墊層。

2.2 施工工藝要點

1)由于項目所在地區地下水位較高，施工時應考慮地下水對成樁的影響，采用水下灌注成樁的方式，混凝土采用拌合站集中拌料。在提鉆前灌注適量混合料，混合料在自重作用下，在首次提鉆過程中可由鉆頭閘門流出并沿鉆桿與孔壁間上返，將積水擠至混合料頂部，使鉆頭被埋在混合料中，形成隔水狀態，然后邊提邊灌，正常成樁；成樁至地表后，孔中積水自然排出樁外[1]。

2)施工順序采取隔樁隔排跳打，避免對已成樁造成損害，每次跳隔大于3m。

混凝土的強度應符合C15級別，并且塌落度范圍在160～180mm之間。

3)根據樁位平面上的布置圖和所測量位置的基準點，進行樁位的施放。可將移樁機移動到指定的地點上的指定樁位，并也可以手動進行對中對中樁的移動操作。如果鉆機現場的地面并不寬大平整，應適當注意適時調整鉆機支腿位置或適時調整鉆機平臺基座，以使盡可能的確保鉆樁機臺底座水平可移動并且能保持與鉆桿方向垂直。

4)進行鉆孔操作:關閉下鉆頭閥門，啟動液壓卷揚機并快速使下放的鉆桿快速旋轉直到下鉆頭完全地接觸鉆到鉆孔地面，然后再次快速旋轉啟動下鉆機錘頭，將下的鉆桿繼續緩慢快速旋轉直到下沉到鉆至鉆孔樁底的鉆孔設計標高。挖掘出的土石渣應堆放在指定的場地。

5)混合料的攪拌:采用商用預拌混合料，并通過混凝土輸送泵進行泵送。混合料的坍落度應保持在160mm～180mm之間。同時進行補充灌注混合料量補給工作和補充混凝土提升:當砼鉆機桿已全部鉆至混凝土標號達樁以上的標準砼混凝土承載層時，啟動混凝土輸送泵并同時停止進行混凝土輸送與灌注混料，當所有砼輸送管腔中砼和砼鉆桿芯管腔均已經充滿了灌注的混合砼料量后，開始緩慢的啟動混凝土液壓卷揚機泵并同步以勻速方式緩慢地提升砼混凝土鉆桿，同時又開始緩慢進行砼補充和灌注的混料的補充灌注和補充砼提升，直至鉆機要達到現場可施工位置的設計樁頂標高及標高以上規定的0.5m[2]。提升的最大速度范圍也應注意盡可能的控制好在1.2m/min速度～1.5m/min提升速度范圍內，嚴禁都是采用先拔管后連續提升的灌注料，要十分嚴格并注意有效地合理控制好每次提升的灌注料速率范圍和每次提鉆時間上的最合理的時間差，盡量的能做到避免在多次連續的提升或灌注料過程中突然造成鉆停機和鉆待料的各種事故情況現象的發生。在介質流動介質或高塑性土壤鉆孔操作中，需要注意嚴密和控制好提鉆機的移動速度，以做到盡可能的確保鉆孔樁柱本身的安全質量。當達到預定樁的頂灰標高后就停止灌注料，并重新移動樁到預定下一個樁位：在控制樁頂標高和停灌灰面的這最后一環節，盡量控制的好，在基本滿足技術要求的前提下，減少了混合料量的浪費。次日將地面上多余的空樁段回填。

6)應在現場施工任務全部設計完成并結束試運行后，待所有施工機械樁體強度全部達到或了到一定的設計最大強度時止(一般為樁體設計強度的70%，即3日～7日)開始施工試運行后，才能按計劃重新施工進行地基及開挖工程基礎作業[3]。開挖至設計的高程樁頂時，宜盡量考慮直接采用與大型機械人工的聯合方式開挖，也這樣就意味著可以采用直接的采用較小型的小型機械來施工而與一些中小型的人工設備進行人工聯合方法進行開挖。

7)在開挖達至施工設計的標高位后，應逐步剔除掉多余的樁頭。在現場剔除樁頭時，應保證在距離工程設計頂標高大于地面500mm以上的同一垂直平面線上，按同一固定角度連續對稱依次放置好2、3個鋼釬，并用兩個大錘子同時向上擊打，將樁頭向上截斷。截斷完后，用大手錘子或小鋼釬再將樁頭上剔下至達到設計頂標高以上并打磨使得其光滑平整。剔除多余樁頭后，在樁頂和基礎間設置褥墊層（純地下室天然地基基礎除外），褥墊層厚200mm，褥墊層范圍同墊層范圍，褥墊層采用級配砂石。砂采用級配良好的中砂或粗紗，石為碎石，砂石的最大粒徑不大于30mm，褥墊層虛鋪后采用靜力壓實法分層予以夯實，壓實系數不少于0.97。

3 CFG樁的質量控制

3.1 CFG樁的質量控制要點

檢查地面是否隆起。已打樁頂標高及平面位置的變化，尤其應注意觀測樁距小的樁。對樁頂上升量較大的或懷疑發生質量問題的樁應開挖查看。長螺旋樁機在施工中宜按照樁機施工的順序，隔樁隔排跳打，確保不影響到鄰近樁的質量。長螺旋樁機的樁尖的位置應與設計位置相符，樁管應豎直，二者的軸線應一致。在沉管過程中，水或泥漿有可能進入樁管時，應在管內先灌入高約1.5m左右的封底混凝土，方可進行沉管。

采用經批準的混凝土配合比，控制好混合料的坍落度。要能做到比較嚴格精確的按配合料比來拌合混合料，坍落度一般也一定要能盡量地控制在160～180mm之間。每次向樁管內灌注混凝土時應盡量多灌。撥管前管內混凝土應與進料口齊平，在撥管過程中應連續向管內補充混凝土，并時刻檢查管內混凝土的高度，高出原地面2m以上，以防樁身縮孔。嚴格控制拔管速率，防止發生縮孔或斷樁質量事故。拔管速率不得大于1.5m/min。拔管過程中嚴禁反插。每上拔2m，留振5s鐘，當拔至離地面2m時，拔管速度應減慢一半，且每米留振10s，以確保樁頭質量[4]。在穿過淤泥夾層時，應該適當放慢拔管速度，并減少拔管高度。混凝土應連續灌注，分層振搗密實，每層高度不超過1～1.5m；樁體混合料應注意最后一次灌注量，樁頂施工實際高度宜大于樁頂設計標高50cm，以保證待基礎施工時再截至設計標高，截樁時不得造成樁頂標高以下樁身斷裂和擾動樁間土并保證樁頂質量和強度。為確保樁頂超灌，在灌注到離樁頂2m處時，檢測管內砼高度，以滿足超灌0.5m的要求。通過混凝土計算用量與實際用量的對比，可以判斷是否出現縮孔。先算出樁徑乘以深度的方量（計算用量），再統計試樁實際消耗材料的方量（實際用量），將實際消耗的方量除以理論計算方量得到的系數必須大于1。

鉆孔操作過程中鉆機電流表如有交替升降應為系統正常。鉆機在鉆至混凝土設計標高時一定要向前上提至少10cm高左右，保證鉆機的端口部閥孔打開，灌的混凝土暢通。施工機械操作工序中進行的人工提鉆的作業過程與現場混合料漿的質量供應過程管理上必須十分嚴格和密切結合和協同配合，保證施工現場實際提鉆的量要和實際已提泵料總量控制的指標基本相一致，未超過泵總料量前不能未及時地進行一次人工的拔管，以防意外造成斷樁[5]。CFG樁型(素混凝土樁)的樁頂寬度必須至少按原設計荷載要求應比現行設計荷載要求應高寬出約50cm，以有效確保樁身與有效支撐樁長部分的整體強度。

3.2 養護檢測質量控制

施工及操作實踐中的施工維修人員更應嚴格做到每日經常細致地檢查維護各排氣閥件的正常完好正常工作運行的正常狀態，發現有漏氣及堵漏管時必須采取措施及時予以拆卸或清洗，以免成樁空心。施工與養護施工過程施工中現場坍落度及產生的損失程度及沉降速度是要嚴格根據各個施工作業單位及現場進行的現場試驗情況及現場測試分析報告測算得出，并依需及時根據實際施工中測試得到的實際結果而適當地調整施工現場施工坍落度，避免造成施工養護人員現場因現場施工中坍落度產生損失太過速度之太快而可能造成的瀝青混合料堵管;

4 CFG樁的質量通病的防治

4.1 施工過程擾動可使土本身的混凝土強度發生降低振動的影響防治

CFG樁基(素混凝土樁)制作工藝強度與土種的物化性質變化具有相當密切地關系，因此，一定要首先考慮振動加固樁前的土層的密實度。對高飽和軟粘土，振動還將可引起土本身的孔隙水壓力逐漸上升，強度逐步下降。振動持續時間得越長，對土本身和土已打成的樁產生的振動不利性影響則越嚴重。此外，對過密實含砂層以下和超硬土層也同樣不宜于采用振動式沉井管的成塔樁法。

4.2 縮樁頸變形損壞和變形斷樁對事故樁的主要危害與防治

在建筑物上部或中部有一定部分具有較高軟硬層土壤中的軟土層中或部分土層中間部分的較硬土層中由于尚未打成土樁，樁機或設備受的相對靜振動及沖擊應力影響就可能較大，對中間部分及已開始打樁的設施樁的振動危害與影響及其作用機理主要可突出的表現出為相對的振動的破壞。采用隔震樁的跳打工藝，若被發現時已被打斷成一個新結樁而原結的樁雖硬實而其強度卻也就不一定夠高，在中間段補跳打成一個新的樁時，已被打裂成一個新結樁也是有時樁已被震裂。為真正徹底解決避免導致了上述嚴重開裂變形現象問題的反復頻繁問題出現，需要我們嚴格考慮根據施工地塊及不同階段的具體土質，在一個具體結構施工設計方案體系中必須精心考慮選擇到一個最為合適的結構施工的成結起樁順序，并須同時注意根據地塊具體結構土層情況而適當合理選用好各種最為適宜現場應用的結構進行施工中的主要工藝技術材料和機具設備。

4.3 樁體強度與受力方向不具備穩定及均勻性方面的技術問題應予防治

在實際安裝或施工管理的操作過程管理中既一定要盡力做到能將拔管后下沉的速度盡量的控制在1.2m/min～1.5m/min，且也必須盡力保持下降的速度要比較快均勻平穩而又一致，還要做到盡量地很好的地合理的控制好留振管的時間。

5 地基檢測及驗收要求

CFG樁的樁身混凝土質量應符合國家標準《混凝土質量控制標準》GB50164-2011的規定；施工質量應按《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106-2014、《建筑地基基礎工程施工質量驗收標準GB50202-2018》等規范執行。各省市也有各自的檢測細則和實施辦法，在廣州地區現按《廣州市住房和城鄉建設委員會關于規范建筑工程地基基礎檢測工作的通知》執行。

須由具備資質的專業檢測單位出具檢測方案，經由設計、監理、業主審核簽名蓋章認可后，報當地建設質量監督機構備案后方可實施。

對于CFG樁的檢測方案內一般分為承載力（單樁承載力和復活地基承載力）檢測和樁身質量（完整性）的檢測。檢測的樁數按相關規范要求，檢測具體樁位由設計單位、施工單位、監理單位及質檢部門等根據現場具體情況共同商議確定。CFG樁承載力檢測要求混凝土齡期達到28天后視場地情況進行檢測，而小應變應在樁頭切除磨平后進行[6]。

對于褥墊層，廣州地區的質量監督單位一般要求對褥墊層進行動力觸探試驗，或靜力觸探和標準貫入試驗，檢測其承載力是否滿足設計的要求。另外，對于施工材料的檢測，主要是填料即混凝土的檢測，按規范要求留置試件：在施工中，每臺班均須制作檢查試件，即每臺樁機每8小時應留3組試件，進行28d強度檢驗，其強度須達到設計要求。

6 結語

目前的CFG樁（素混凝土樁）地基處理作為一種加固軟土及不良地質的地基處理手段應用得可以說是越來越廣泛，除了建筑工程外，更多的應用于市政道路、橋梁、鐵路等方面，由于其施工速度、效率也越來越高，在質量控制難度也隨之加大，故此在施工中必須嚴格把關，現場施工人員須落實旁站，遇到問題可立即處理，并根據各專業的規范規程做好相應的記錄，確保CFG樁（素混凝土樁）復合地基的處理效果。