淺析高層建筑CFG 樁復合地基施工技術

魏小麗

（山西五建集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

高層建筑物施工離不開穩定的地基，以有效承受高層建筑物產生的巨大荷載力。科學有效的地基處理施工技術，不僅要符合施工區域的土質條件，還要具有安全性高、成本費用較低的特征。CFG 樁復合地基具有改善承載力效果好、地基變形小、應用范圍廣泛、成本低等諸多優勢，能夠應用于軟弱地基加固處理施工建設，因此在各類建筑工程中應用十分廣泛，具有較高的推廣價值。

1 CFG 樁復合地基施工概述

CFG 樁是按照一定的比例，將水泥、粉煤灰、碎石等原料混合在一起，利用成樁機械設備制作的成樁體。與常規的灌注樁相比，CFG 樁的成本更低，具有天然地基的作用，無須配筋，且樁體制作摻和料可采用石屑、工業廢料、粉煤灰等，因此在各類工程地基處理中應用十分廣泛。CFG 樁設計科學的原料配比，合理調整水泥摻量，樁強度介于柔性樁與剛性樁之間，樁間土與CFG樁通過褥墊層形成CFG 樁復合地基，碎石墊層的主要作用是均勻分配上部荷載，保證樁間土與CFG 樁共同作用，減少基底面應力集中，減少水平荷載對建筑穩定性的影響。CFG 樁具有擠密作用，改善周邊土側應力，從而改善樁的受力性能，二者形成一個互相作用的受力整體，共同承擔上部荷載，保證基礎的均勻性、穩定性，并減少地基的沉降變形。

2 高層建筑工程CFG 樁復合地基施工技術要點

2.1 施工準備

為保證CFG 樁復合地基施工作業得以順利開展，不會在中途出現質量通病或是預料之外的狀況。施工單位必須提前做好前期準備工作，準備內容包括場地平整、材料檢驗、樣板先行和測量放樣4 道步驟。

（1）在場地平整步驟，為滿足鉆機行走要求、確保成樁質量不受影響，施工人員需要清理現場地表分布的腐殖土等垃圾雜物，對場地進行平整硬化處理，要求地表土層承載力超過80kPa，把地面高差控制在0.2m以內。

（2）在材料檢驗步驟，入場環節對水泥、粉煤灰、石子等原材料的規格尺寸、外觀質量進行檢查，核查出廠合格證明與質檢報告等配套文件，從中隨機抽取少量材料進行復檢。同時，如果采購成品混凝土材料，則對混凝土坍落度進行檢測，把坍落度控制在160～200mm，退回劣質材料。

（3）在樣板先行步驟，在工程現場挑選一處代表性場地，按照既定施工方案開展CFG 樁施工作業，同步觀察施工過程，后續檢查成樁質量與地基總體承載性能，根據所發現問題來修改方案內容，確定混凝土坍落度、樁身長度、樁徑值等工藝參數的最佳值。

（4）在測量放樣步驟，測量人員參照施工圖紙，攜帶全站儀、經緯儀等儀器設備，閉合觀測并標記各處樁位中心點和軸線點位，在樁位處撒布白灰或是打入標志樁，要求把測量誤差控制在5cm 以內，后續定期對測量放樣成果進行復核。

2.2 鉆進成孔

在鉆進成孔環節，提前把鉆機運輸就位，在鉆機底部放置墊塊或是平整硬化地面，保持鉆機平穩狀態，避免后續出現鉆機晃動失穩、傾覆情況。待鉆機就位后，在正面與側面放置垂球，對鉆機水平位置與垂直度進行測量調整，要求鉆機中心點和樁孔中心點保持重合狀態，把鉆機垂直度偏差控制在1%以內。隨后，啟動鉆機，正式開展鉆進作業，初期降低鉆進速度，避免鉆桿過度搖晃和出現樁孔偏斜問題，隨時間推移，逐步增加鉆進速度，待鉆頭抵達設計標高后，即可停止鉆進，緩慢上提鉆桿鉆頭，等待后續提鉆完畢后，把鉆機轉運至下處樁位，重復上述操作，完成全部CFG 樁的鉆進成孔作業。同時，在鉆孔期間需要持續測量調整鉆桿垂直度，成孔完畢后清理孔底沉渣，把沉渣層厚度控制在5cm 以內，沉渣量超標則會出現樁身夾泥問題[1]。

2.3 混凝土灌注

在混凝土灌注環節，重點掌握配料制作、鉆桿內壁潤滑、混合料泵送、提鉆4 道步驟的技術要點。

（1）在配料制作步驟，優質原材料來制備混凝土，如干燥水泥、新鮮巖質碎石、純凈中粗砂等，使用電子秤對原材料進行計量稱重，把用量誤差控制在1%以內，操縱配料機把原材料倒入攪拌機內，持續攪拌90s以上。攪拌完畢后，檢查混凝土外觀狀態和坍落度，禁止使用離析、散白、坍落度不達標的混凝土，并在規定時間內完成混凝土灌注作業，避免混凝土提前初凝。

（2）在鉆桿內壁潤滑步驟，施工人員提前在泵管和鉆桿內壁中注水，也可選擇注入1:1 水泥砂漿，避免混凝土與內壁粘連而出現堵管情況。

（3）在混合料泵送步驟，提前在泵管和鉆桿內部注滿混凝土，待鉆頭鉆進到設計標高位置后，控制鉆頭空轉30s，如果在空轉期間無異常問題，控制鉆頭提鉆0.3m，下達控制信號，向樁孔內部灌注混凝土，搭配開展混凝土灌注與拔管作業，嚴格控制混凝土澆筑速度與灌注量，始終把鉆頭位置控制在混凝土內部，并把鉆桿內部混凝土高度保持在1.5m 以上。

（4）在提鉆步驟，采取靜止提拔方式，根據樣板先行情況來確定最佳拔管速度，正常情況下把拔管速度控制在2.0～2.5m/min 即可，勻速拔管提鉆，禁止施工人員隨意更改拔管速率。同時，如果中途出現混凝土不足等突發狀況，則需要立即停止提鉆拔管，避免出現提空斷樁問題[2]。

2.4 樁頭處理

在樁頭處理環節，施工人員合理選擇處理時機，待成樁完畢3～5d、混凝土樁身固結成型后，率先清理樁間土和保護土層，可使用小型挖掘機配合開展清土作業，嚴格控制土層開挖深度與開挖位置，再通過人工方式來清除樁身周邊殘留土體。隨后，等待成樁齡期到達28d、樁身強度基本或是完全達到標準強度后，再行開展鑿樁作業，正常情況下采取人工截樁手段，測量確定樁頂標高位置，完全清除標高部位周邊土體，在標高上方50mm 位置平行設置多根鋼釬，把鋼釬敲入樁身，同時向全部鋼釬施加作用力，進而截斷樁頭，保持樁頭斷面平直狀態，禁止出現大面積掉角情況。最后，對于標高上方保留的樁頭，要求施工人員使用手錘、細釬等工具，把樁頭外側作為起始點，向樁心部位延伸剔鑿多余樁頭，直至樁頭頂部標高達到設計標高后，把表面剔鑿至平整狀態，禁止使用大錘重物橫向打擊樁頭。同時，如果樁頭出現過度剔鑿情況，則需要采取接樁頭做法，把剩余樁頭修復至設計標高。

2.5 樁頂褥墊層施工

在樁頂褥墊層施工環節，要求施工人員清理樁頂部位殘留浮漿，露出新鮮混凝土面，對樁身質量開展檢測。確定成樁質量達標后，準備碎石、石粉等原材料加水拌和成填料，現場測量標記褥墊層中線和邊線，攤鋪填料層，把攤鋪厚度控制在0.3m 左右，操縱壓路機重復開展多遍碾壓作業。隨后，在底層碎石墊層上方施作中粗砂墊層與土工格柵，單層砂墊層厚度控制在3cm左右，墊層表面鋪設土工格柵并進行搭接處理，重復上述操作，完成剩余砂墊層和土工格柵施工作業。最后，對CFG 樁褥墊層質量進行全面檢測，檢測內容包括墊層厚度、孔隙率、動態變形模量、壓實度等，如果施工質量不達標，則進行返工處理。以樁頂褥墊層壓實度為例，要求壓實度不低于0.92。

3 高層建筑工程CFG 樁復合地基施工控制策略

3.1 樁身質量檢測

在CFG 樁施工期間，受到工藝操作、現場地質條件、材料性能等多方面因素影響，實際成樁質量和預期情況會產生一定程度出入，如果直接把復合地基投入使用，后續有可能出現地基沉降、上部建筑物變形開裂等安全問題。因此，在樁身齡期達到28d 后，施工單位需要對樁身質量進行檢測，隨機抽取一批具有代表性的樁身，具體可采取低應變動力試驗、單樁豎向抗壓靜載試驗、鉆芯檢測等方法。

（1）低應變動力試驗，提前在樁頂部位安裝激振裝置，啟動裝置向樁身發射應力波，應力波到達樁身底面后出現反射現象，接收反射波，根據傳播時間、波形特征與頻譜變化情況，判斷樁身結構完整性是否達標，標記斷樁、夾泥等缺陷部位的具體位置。

（2）單樁豎向抗壓靜載試驗，在工程現場設置錨樁橫梁反力裝置、地錨反力裝置等配套設備和搭設壓重平臺，持續向樁身施加荷載，根據樁身沉降量來判斷承載性能是否達標。

（3）鉆芯檢測，施工人員使用鉆機，在樁身上鉆設多組芯樣，對芯樣規格尺寸進行加工處理后，用于檢測混凝土強度、樁身完整性、樁底沉渣厚度是否達標。在鉆芯完畢后，要求施工人員立即對鉆芯位置進行修補處理，避免因此改變CFG 樁總體性能和破壞結構狀態[3]。

3.2 成樁保護

在CFG 樁施工完畢后，后續所開展地基填筑等工序環節會對施工成品造成影響，有可能出現樁身大面積斷裂、損傷情況。對此，施工單位必須采取成樁保護措施，待CFG 樁固結成型后，靜置一段時間等待樁身強度提升，養護期間禁止在CFG 樁施工區域內堆放物資材料、停放機械設備，最終在樁身頂部設置樁帽與褥墊層。如果中途出現樁身破損情況，則需要對破損部位進行修補處理，必要情況下重新施作CFG 樁。同時，在冬季施工背景下，考慮到現場氣溫較低，有可能出現樁間土凍脹現象，進而造成樁體拉斷、地基承載力降低后果，施工人員需要在樁頭部位與樁間土部位上覆蓋草簾、草袋、棉簾等保溫材料。

3.3 確定樁身施打順序

目前來看，在CFG 樁復合地基施工期間，主要采取逐一施打、間隔跳打兩種順序，兩類施打順序的適用情況有所不同，施工單位應結合工程實際情況來選擇適宜的樁身施打順序。

（1）逐一施打順序是按照特定方向或是樁身編號來延伸完成各根CFG 樁的施打作業，有著連續性好的優勢，但對樁身間距和現場地基性質有著嚴格要求。如果工程現場分布飽和松散粉土等軟弱地基，相鄰樁身間距值過小，或是在樁身尚未初凝情況下盲目開展施打作業，都有可能出現樁身擠扁、縮頸等質量問題。而在工程現場搭配采取長螺旋鉆孔與管內泵壓灌注混凝土工藝時，成樁期間會出現上翻土現象，推薦采取逐一施打順序，在采取隔樁跳打順序時會延長工期時間，增加二次放線等操作步驟。

（2）間隔跳打順序是在上根CFG 樁施打完畢后，隔開單根或是多根樁身，繼續完成剩余樁身施打作業，或是采取隔排隔樁跳打方式。此項方法適用于設計樁距較小的高層建筑工程，在打樁期間基本不會出現竄孔、縮頸問題，但在現場地基土質較硬時，如果存在斷樁問題，打樁期間有可能會震斷下部樁身和上部補樁結構。同時，在采取滿堂布樁方式時，把復合地基中心部位作為打樁起始點，向外側延伸施打樁身，避免出現樁間土向外側向變形、土體隆起問題[4]。

3.4 確定保護樁頭留設高度

為保證CFG 樁的上部混凝土灌注質量，施工人員額外澆筑一部分混凝土，適當增加混凝土灌注高度，多余部分作為保護樁頭，后續對樁頭部位進行處理即可。根據現行《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）規定，要求把CFG 樁樁頂標高與設計標高的差值控制在0.5m 及以上，樁頭具體留設高度根據工程現場情況而定，正常情況下把留設高度保持在0.75m 左右。例如，在現場基底土層為黏性土、且樁頂設計標高與開挖基底標高間距值小于1.5m 時，需要把樁頭留設高度控制在0.5～0.7m。而在現場基底土層為粉土層或是砂土層時，則需要把樁頭留設高度控制在0.7～1.0m。

3.5 工藝問題防治處理

在CFG 樁復合地基施工期間，偶爾出現縮徑、斷樁工藝問題，對成樁質量和復合地基整體性能造成明顯影響。因此，施工人員需要深入了解各類常見工藝問題的形成原因，編制專項防治處理方案。

（1）對于縮徑問題，形成原因包括鉆孔提鉆操作擾動周邊地基土、孔隙水壓力短時間無法消散、提鉆速率超標，從而在土層界面、樁身底部等部位出現縮徑現象。施工人員搭配采取調節提鉆速率、周邊設置臨時排水設施、抽采地下水等防治措施。如果后續出現縮徑情況，則需要開展樁身復打作業，在縮徑部位下放鉆桿鉆頭，重新鉆進成孔。

（2）對于斷樁問題，形成原因包括混凝土灌注中斷、拔管與混凝土灌注配合效果不佳、上部樁身遭受外力碰撞，應采取連續完成混凝土澆灌作業、確定最佳拔管速率與混凝土澆筑速率、樁身成品保護作為防治措施。如果現場出現斷樁問題，施工人員需要拔除上部斷裂樁身，保留下部斷樁，清理樁頭表面灰塵污漬和保持樁頭平整狀態。隨后，在樁頭表面均勻攤鋪水泥砂漿，把砂漿層作為結合處理劑，灌注全新混凝土，待混凝土固結成型后，把斷裂樁身恢復為完整樁身結構[5]。

4 結語

綜上所述，為取得理想地基施工成果，從根源上預防地基沉降等質量安全問題出現。在高層建筑工程建設期間，施工單位理應提高對CFG 樁復合地基施工技術的重視程度，掌握全部技術操作要點，嚴格把控鉆進成孔、混凝土灌注等重要工序的現場作業質量，積極落實樁身質量檢測、成樁保護、確定樁身施打順序、確定保護樁頭留設高度、工藝問題防治處理五項應用策略，確保技術功能效用得到最大程度發揮。