CFG樁復合地基在工程中的應用

1、CFG 樁復合地基在工程中地應用 侯松巖1,彭穎華2 （1 青島鋼鐵集團公司 工程管理處，山東青島 266043 ; 2 萊鋼建設有限公司 建筑安裝分公司 山東萊蕪 271126） 摘 要：在青鋼活性白灰工程地基處理中，采用 CFGffi復合地基技術，通過對處 理后地地基實驗與檢測，驗證了 CFGtt復合地基承載力及沉降達到設計要求.同 時指出了使用CFG 樁時普遍存在地問題,并給出了預防措施. 關鍵詞：CFGtt;復合地基；質(zhì)量控制；樁基 中圖分類號：TU473.1 文獻標識碼：B 文章編號：1004-4620 （ 2007）03-0073-02 隨著工程建設地飛速發(fā)展，地基處理手段也日趨多

2、樣化,CFG 樁復合地基 （水泥粉煤灰碎石樁地簡稱）是在碎石樁加固地基法地基礎上發(fā)展起來地一種 地基處理技術.由于 CFG 樁改善了碎石樁地剛性，使其不僅能很好地發(fā)揮全樁地 側(cè)阻作用，同時也能很好地發(fā)揮其端阻作用，并通過褥墊層地設置發(fā)揮了樁間土 地承載力,使之成為復合地基,提高了 CFGtt地承載能力. 1 工程簡況 青鋼活性白灰工程由石灰窯本體、預熱器、燃燒室、除塵器及上料系統(tǒng)組 成.除設備基礎外，均為框架結(jié)構(gòu).地基采用 CFG 復合地基進行加固處理，總樁數(shù) 約為 1 800 余根.復合地基承載力設計值 240 kPa.CFG 樁采用長螺旋鉆成孔，管 內(nèi)泵壓混合料灌注成樁樁身設計強度為 C2

3、5;褥墊層采用 510 mm 礫石,厚度 為 0.3 m.工程地質(zhì)條件如表 1 所示. 表 1 場地土層地質(zhì)條件 編 號 土層名 厚度/m 承載力標 準值/kPa 極限側(cè)阻力 標準值/kPa 極限端承力標準值 / kPa（h 為樁長） 1 雜填土 1.6-6.00 2 含淤泥粗砂 0.00-3.70 80 10 3 粗礫砂 0.00-3.80 240 45 粉質(zhì)粘土 0.00-3.10 120 30 4 粉質(zhì)粘土 0.00-4.40 250 60 5 粗礫砂 最大 9.5 360 90 2 000 (h 10m) 6 粉質(zhì)粘土 最大 7.2 260 80 700 (h 15m) 7 粗礫砂 最

4、大 5.5 360 110 2 400 (h 15m) 8 安山巖強風化帶 3.90 4.60 800 6 000 9 安山巖中等風化 帶 1.00 2 500 8 000 平面布置以石灰窯為例，平面形狀為長方形.布樁時考慮樁受力地合理性，盡 量利用樁間土應力（7 s產(chǎn)生地附加應力對樁側(cè)阻力地增大作用通常（7 s越大，作 用在樁上地水平力越大,樁地側(cè)阻力越大.CFG 樁有效樁長不小于 12 m,樁徑均為 0.4 m.樁中心距為1.5 m. 2 基本原理 CFGtt復合地基粘結(jié)強度樁是復合地基地代表，目前多用于高層和超高層建 筑中.它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成地高粘結(jié)強度樁 ，

5、和 樁間土、褥墊層一起形成復合地基.CFG 樁復合地基通過褥墊層與基礎連接，無 論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作；由于樁體地 強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應力比樁間土表面應力大，樁頂?shù)貕| 層材料在受壓地同時會擠向周圍樁間土 ，以保證在任意荷載下樁和樁間土始終參 與工作；由于 CFGtt樁體材料可調(diào)，可避免散體材料及低強度樁地限制而使荷載 傳遞深度有限地缺陷；CFGK不配筋,樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，降 低了工程造價. 復合地基設計中 , 基礎與樁和樁間土之間設置一定厚度散體粒狀材料組成地 褥墊層, 是復合地基地一個核心技術 .基礎下是否設置褥墊層

6、, 對復合地基受力影 響很大.若不設置褥墊層 , 復合地基承載特性與樁基礎相似 , 樁間土承載能力難以 發(fā)揮, 不能成為復合地基 . 基礎下設置褥墊層 , 樁間土載力地發(fā)揮就不單純依賴于 樁地沉降 ,即使樁端落在好土層上 , 也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上 ,使 樁土共同承擔荷載 . 3 施工中常見質(zhì)量問題及預防措施 3.1 堵管 堵管是長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝常遇到地主要問題之一 . 它直接影響 CFG 樁地施工效率，增加工人勞動強度，還會造成材料浪費特別是故 障排除不暢時，使已攪拌地 CFGK混合料失水或結(jié)硬，增加了再次堵管地幾率，給 施工帶來很多困難 . 堵管地原因及

7、預防措施： 1）嚴格控制混合料配合比 . 當混合料中地細骨料 和粉煤灰用量較少時 , 混合料和易性不好 , 常發(fā)生堵管 . 因此 , 要注意混合料地配 合比,尤其要注意將粉煤灰摻量控制在 7090 kg/m3 地范圍內(nèi),坍落度應控制在 160200 mm 之間.2 ）施工操作不當.鉆孔進入土層預定標高后,開始泵送混合 料,管內(nèi)空氣從排氣閥排出 ,待鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時提鉆 .若 提鉆時間較晚 , 在泵送壓力下鉆頭處地水泥漿液被擠出 , 容易造成管路堵塞 .3） 冬期施工措施不當 . 冬期施工時 , 混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護 , 防凍措施 不力,常常造成輸送管或彎頭處混合

8、料地凍結(jié) ,造成堵管.冬施時,有時會采用加 熱水地辦法提高混合料地出口溫度 , 但要控制好水地溫度 , 水溫最好不要超過 60 C ,否則會造成混合料地早凝，產(chǎn)生堵管,影響混合料地強度.4 ）設備缺陷.彎 頭曲率半徑不合理也能造成堵管 . 彎頭與鉆桿不能垂直連接 , 否則也會造成堵管 . 混合料輸送管要定期清洗 ,否則管路內(nèi)有混合料地結(jié)硬塊 ,還會造成管路地堵 塞.3.2 竄孔 竄孔主要是由于被加固土層中有松散地飽和粉土及粉細砂或鉆桿鉆進過程 中剪切作用使土體受到擾動或能量積累土體產(chǎn)生液化 . 預防措施：1）在工程樁施工前 ,應先做不少于 2 根實驗樁,并在豎向全長鉆 取芯樣, 檢查樁身混凝土

9、密實度、強度和樁身垂直度 ,根據(jù)發(fā)現(xiàn)地問題 ,修訂施工 工藝.2 ）采取隔樁、隔排跳打方法 .3 ）根據(jù)地質(zhì)具體情況 , 合理選擇樁間距 ,一 般以 4 倍樁徑為宜 ,若土地擠密性好 ,樁距可以取得小一些 .4 ）減少在竄孔區(qū)域 地打樁推進排數(shù) ,減少對已打樁擾動能量地積累 .5 ）合理提高鉆頭鉆進速度 . 3.3 樁頭空芯 樁頭空芯主要是施工過程中 ,排氣閥不能正常工作所致 .鉆機鉆孔時 ,管內(nèi)充 滿空氣,泵送混合料時 ,排氣閥將空氣排出 , 若排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排 出,就會導致樁體存氣 ,形成空芯 .為避免樁頭空芯 ,施工中應經(jīng)常檢查排氣閥地 工作狀態(tài) , 發(fā)現(xiàn)堵塞及時清洗 .3

10、.4 樁端不飽滿 主要是因為施工中為了方便閥門地打開 , 先提鉆后泵料所致 . 這種情況可能 造成鉆頭上地土掉入樁孔或地下水浸入樁孔，影響 CFG 樁地樁端承載力.為杜絕 這種情況 , 施工中前、后臺工人應密切配合 , 保證提鉆和泵料地一致性 .3.5 縮頸 或斷樁 主要原因是由于灌裝填料配比有誤及攪拌時間不夠；冬施混合料保溫措施 不當；拔管速度控制不好；開槽機樁頂處理不好 . 預防措施： 1）要嚴格按不同土層進行配料 , 攪拌時間要充分 , 每盤至少 3 min.2 ）做好成孔、攪拌、壓灌、提鉆各道工序地密切配合 ，提鉆速度應與混凝 土泵送量相匹配 , 嚴格掌握混凝土地輸入量大于提鉆產(chǎn)生地空

11、孔體積 , 使混凝土 面經(jīng)常保持在鉆頭以上 1m,以免在混凝土中形成充水地孔洞.3 ）控制拔管速度， 一般 11.2 m/min.用浮標觀測（測每 M 混凝土灌量是否滿足設計灌量）以找出 縮頸部位,每拔管 1.52.0 m,留振 20 s 左右（根據(jù)地質(zhì)情況掌握留振次數(shù)與時 間或者不留振 ）.4 ）施工中要詳細、認真地做好施工記錄及施工監(jiān)測 , 一旦出現(xiàn) 縮頸或斷樁 , 可采取擴頸方法（如復打法、翻插法或局部翻插法） , 或者加樁處 理.3.6 施工中局部實際灌量小于設計灌量 主要原因是由于開始拔管時樁尖活瓣被粘性土抱著張不開 , 材料不能順利流 出；樁間距過??；混凝土初凝后才灌入 . 預防措

12、施： 1）在沉管前灌入一定量地 粉煤灰碎石混合材料 , 起到封底作用 .2）確定實際灌量地充盈系數(shù)（按規(guī)范規(guī)定 地 1.1 1.3 選用） .3 ）用浮標觀測檢查控制填充材料地灌量 , 否則應采取補救 措施 , 并作好詳細記錄 . 4 實驗與檢驗 4.1 復合地基實驗 為檢驗 CFG 樁施工工藝及復合地基加固效果，取得設計和施工地技術數(shù)據(jù)， 進行了一點三樁復合地基和三根單樁靜荷載實驗 , 參數(shù)與工程樁相同 . 三樁復合 地基實驗最大加載值為 5 000 kN, 單樁實驗加載值分別為 900 kN、600 kN、300 kN, 加載程序和判定標準按規(guī)范要求 . 一點三樁復合地基和三根單樁靜載實驗

13、結(jié)果表明：實驗曲線基本屬于漸進 型地光滑曲線 , 不存在陡降點 , 且沉降隨荷載和時間變化都是均勻地 . 取相對變形 為 0.01 對應地荷載 , 其值均超過最大加荷量地一半 , 因此取最大加荷量地一半作 為 CFG 樁復合地基承載力設計值.即 CFG 樁復合地基承載力設計值大于 350 kPa, 復合地基承載力顯著提高 , 滿足設計要求 . 按相對變形 0.01 確定復合地基承載力 單樁復合地基在標準值為 450 kPa 地荷載下沉降值與壓板作用寬度之比分別為 0.009、0.009 6 、0.004, 其比值均小于 0.01, 表明單樁復合地基承載力滿足設 計要求單樁靜載實驗在標準值為 4

14、50 kN 時，沉降分別為 2 mm 3.6 mm、3.6 mm 說明單樁承載力仍有很大潛力.4.2 輕便觸探實驗 為對比加固前后樁間土承載力地變化 ,完工后,布置了 7 個輕便觸探點進行 實驗.綜合分析樁間土測試結(jié)果,CFG 樁處理后淺層樁間土地承載力基本值不低 于 120 kPa, 比地基處理前地樁間土承載力有所提高 . 4.3 低應變動力實驗 利用低應變檢測 CFG 樁樁身完整性，檢測比例約為 10 %,所測地 180 根 CFG 樁均屬于完整樁或基本完整樁 . 實驗表明：一點三樁復合地基高于三根單樁復合地基 , 發(fā)揮了樁間土地承載 能力 , 基本消除了斷樁、縮徑、夾泥等質(zhì)量通病 , 表明采取地施工工藝和技術措 施是可行地 . 5 結(jié)語 1 ）復