振動沉管CFG樁施工工藝

1、CFG樁復合地基施工方法之振動沉管 CFG樁復合地基是天然地基中設置一定比例的增強體，并由原土和增強體共同承當 由基礎傳來的建筑物荷載。這樣一種人工地基稱為復合地基。增強體是由強度和模量相對原地基土高的材料組成， 習慣上將縱向增強體稱 作樁。 例如碎石組成的縱向增強體叫碎石樁； 由水泥和土攪拌形成的縱向增強體 叫水泥土樁； 由水泥、粉煤灰、碎石組成的縱向增強體叫水泥粉煤灰碎石樁。水泥粉煤灰碎石樁cement. flyash. gravel pile 簡稱CFG樁是由碎石、石屑、 砂和粉煤灰摻適量水泥加水拌和，用各種成樁機械在地基中制成的強度等級為C5-C25的樁。亦即這種處理方法是通過在碎石樁

2、體中添加以水泥為主的膠結材料，添加粉煤灰是為增加混合料的和易性并有低強度等級水泥的作用，同時還添加適量的石眉以改善級配，使樁體獲得膠結強度并使散體轉化為具有某些柔性樁或剛性樁特點的高粘結強度樁，由 CFG樁、樁間土和褥摯層一起構成復合地基，如圖1所八_山飛廠 ? j？=v11 jL示。土艮圖1 CFG樁復合地基示意圖CFGK復合地基成套技術，是在 20世紀80年代由中國建筑科學研究院地 基所立 題開始試驗研究而開發(fā)的一項新的地基加固技術，經過十多年的研究和推廣應用，使其在我國的根本建設中起到了非常重要的作用，該技術已在全國23個省、市廣泛推廣應用，據不完全統(tǒng)計，該技術已在上千個工程中應用。CF

3、G樁復合地基技術從最初應用于多層建筑開展到廣泛應用于高層和超高層建筑地基處理，并成為某些地區(qū)應用最普遍的地基處理方法之一，就目前掌握的資料，CFGK可加固從多層建筑到30層以下的高層建筑，從民用建筑到工業(yè)廠房均可 使用。就工程類型而言， 有工業(yè)與民用建筑，也有高聳構筑物，有多層建筑，也有高層建筑；結構型式有磚混結構、框架結構、剪力墻結構，也有外框內筒結構；根底形式有條形根底、獨立根底也有箱基和筏基；有濱海一帶的軟土，也有承載力在200kPa左右的較好的土。大量工程實踐說明，CFG樁復合地基設計，就承載力而言不會有太大的問 題，可 能出冋題的是CFGK的施工。了解CFG樁施工技術的開展、不同工藝

4、的 特點，可使設 計人員對CFG樁施工工藝有一個較全面的認識， 便于在方案選擇、 設計參數確實定以 及施工措施上考慮得更加全面。CFGte復合地基于1988年提出并用于工程實踐，首先選用的是振動沉管CFGK施工工藝，是由于當時振動沉管打樁機在我國擁有量最多， 分布的地區(qū) 也最普遍。振動沉管CFG樁施工工藝屬于擠土成樁工藝，適用于粘性土、粉土、素填土，軟土地基應通過現場試驗確定其適用性。它具有施工操作簡便、施工費用較低、對樁間應用于南 德州地區(qū)醫(yī)藥 工程。振動沉管CFG 分重要的作用。到目前，該土的擠密效應顯著等優(yōu)點。采用振動沉管CFG樁施工工藝施工的地基處理要求對土質具有擠密作用 空曠地區(qū)或施

5、工場地周圍CFG樁復合地基可以提高地基承載力、減少地基變形以及消除地基液化，先后 京造紙廠輕涂膠印車間、浦鎮(zhèn)車輛廠住宅樓、薊縣電廠冷卻塔、山東省 管理局綜合住宅樓等千余棟多層、高層建筑及工業(yè)廠房的地基處理 樁施工工藝為CFG樁復合地基的開展和推廣應用起到了十 工藝依然是CFG樁主要施工方法之一，主要應用于 或預震作用的工程， 沒有管線、精密設備以及不存在擾民的地基處理工程施工時控制不好，可能會發(fā)生縮頸25%為了解決振動眾所周知，振動沉管打樁機成樁也有其缺點， 和斷樁。據統(tǒng)計，振動沉管施打的灌注樁事故率高達沉管打樁機施工可能產生的質量問題，1988N1992年中國建筑科學研究院承當并 完成了 建

6、設部下達的CFGK成樁工藝試驗研究專題。對諸如拔管速度、合理樁 距、施打順序、 混合料坍落度、保護樁長、褥墊層鋪設以及如何進行施工監(jiān)測等進行了試驗研究，取得了可喜的研究成果，對CFGK復合地基成套技術在全國的推廣起到了重要作用。下面主要介紹振動沉管CFGK的的施工工藝。1施工設備打樁時用的鋼筋混凝土預制樁尖和鋼制活瓣樁尖。國產振動沉管機，使用得 比擬多的是浙江瑞安建筑機械廠和蘭州建筑通用機械總廠生產的設備，入以下圖所 示。5-振殆機骨機怎息苗 正近* 材勵曲Ii斗口 I I lift, 5 Ifttl 玉 q ?誦刑 1T a令一 5E頂f 10 ii 底労 中屋T 一帛斗？ M 聲另F段？

7、U-#向?t輪皿一后賓當，肓一栗朮匚 也一聽場機.11加壓曙CI汕一訴澤桂*2施工順序2.1施工準備施工前應具備以下資料和條件：1建筑物場地工程地質勘察報告；2CFG樁布樁圖。圖應注明樁位編號以及設計說明和施工說明。3 建筑場地鄰近的高壓電纜、 線、地下管線、地下構筑物及障礙物等調查資 料。4建筑物場地的水準控制點和建筑物位置控制坐標等資料。5具備“三通一平條件。 施工技術措施包括以下內容：1確定施工機具和配套設備。2材料供給方案。標明所用材料的規(guī)格、技術要求和數量。3試成孔應不少于兩個，以復核地質資料以及設備、工藝是否適宜，核定選用的技術參數。4 按施工平面圖放好樁位，假設采用鋼筋混凝土預制

8、樁尖，需埋入地表以下30cm左 右：5確定施打順序。6 復核測量基線、水準點及樁位、CFG樁的軸線定位點，檢查施工場地所 設的 水準點是否會受施工影響。7振動沉管機沉管外表應有明顯的進尺標記，并以米為單位。2.2 CFG 樁施工1樁機進人現場， 根據設計樁長、 沉管人土深度確定機架高度和沉管長度， 并 進行設備組裝。2 樁機就位，調整沉管與地面垂直，確保垂直度偏差不大于l 。3啟動馬達，沉管到預定標高，停機。4 沉管過程中做好記錄，每沉 lin 記錄電流表上的電流一次， 并對土層變化 處 予以說明。5 停機后立即向管內投料，直到混合料與進料口齊平。混合料按設計配比經攪拌 機加水拌和，拌和時間不

9、得少于 lmin ，如粉煤灰用量較多，攪拌 時間還要適 當延長。加水量按坍落度 3? 5。m控制，成樁后浮漿厚度以 不超過20。m為 宜。6 啟動馬達，留振5? 10s,開始拔管，技管速率一般為1.2? 1.5m/min 拔 管 速度為線速度，不是平均速度 ， 如遇淤泥或淤泥質土，拔管速率還 應放慢。 拔管過程中不允許反插。如上料缺乏，須在拔管過程中空中投 料，以保證成樁 后樁頂標高到達設計要求。7沉管拔出地面， 確認成樁符合設計要求后， 用粒狀材料或濕粘性土封頂。 然 后移機進行下一根樁的施工。8施工過程中，抽樣做混合料試塊，一般一個臺班做一組 3 塊， 試塊 尺 寸為 15cmx 15cm

10、 x 15cm, 并測定 28 天抗壓強度。3 施工中常見的幾個問題3.1 施工擾動土的強度降低 振動沉管成樁工藝與土的性質具有密切關系。 就擠密性而言， 可將地基土分 為 三大類：其一為擠密性好的土，如松散填土、粉土、砂土等；其二為可擠密性 土，如 塑性指數不大的松散的粉質粘土和非飽和粘性土； 其三為不可擠密土， 如 塑性指數 高的飽和軟粘土和淤泥質土。需要著重指出的是， 土的密實度對土的擠密性影響很大。 我們知道， 密實的 砂 土或粉土會振松； 松散的砂土或粉土可振密。 因此討論土的擠密性時， 一定要 考慮 加固前土的密實度。例如，盤錦地區(qū)某工程，地基土為粉質粘土，天然地基承載力為200

11、kPa， 勘察部門 誤認為只有120kPa,設計要求180kPa,采用擠密碎石樁加固方案，選用振動沉管打樁機施工，施工后地表隆起30? 50cm做復合地基靜載試驗，發(fā)現承載力只有150 kPa 為考察加固效果，在擬建場地之外補做了 6臺天然地 基靜載試驗，證實天然地基承載 力為 205kPa6 臺試驗平均值也就是說采用振 動沉管成樁工藝，對密實度較高的土， 振動使土的結構強度破壞、密度減小，承 載力反而下降了 25。3.2 縮頸和斷樁 在飽和軟土中成樁， 當采用連打作業(yè)時， 新打樁對已打樁的作用主要表現為 擠 壓，使得已打樁被擠成橢圓形或不規(guī)那么形，嚴重的產生縮頸和斷樁。在上部有較硬的土層或中

12、間夾有硬土層的土中成樁， 樁機的振動力較大， 對 已 打樁的影響主要為振動破壞。 采用隔樁跳打工藝， 假設已打樁結硬強度又不太高， 在 中間補打新樁時，已打樁有時被振裂，且裂縫一般與水平成 0? 30角。3.3 樁體強度不均勻 樁機卷揚系統(tǒng)提升沉管線速度太快時， 為控制平均速度， 一般采用提升一段 距 離，停下留振一段時間，非留振時，速度太快可能導致縮頸斷樁。拔管太慢或 留振時 間過長， 都會使得樁的端部樁體水泥含量較少， 樁頂浮漿過多， 而且混合 料也容易 產生離析，造成樁身強度不均勻。3.4 樁料與土的混合 當采用活瓣樁靴成樁時， 可能出現的問題是樁靴開口翻開的寬度不夠， 混合 料 下落不

13、充分，造成樁端與土接觸不密實或樁端一段樁徑較小。假設采用反插方法，由于樁管垂直度很難保證， 反插容易使土與樁體材料混合， 導 致樁身摻土等缺陷。4 施工工藝研究成果4.1 拔管速率 試驗說明， 拔管速率太快將造成樁徑偏小或縮頸斷樁。 在南京浦鎮(zhèn)車輛廠工 地 做了三種拔管速率的試驗。其一為1.2m/min，成樁投料量為1.8m3，成樁后挖開，測得樁徑為38cm 沉管為 377 管。其二為 2.5m/min ，投人管內料亦為 1 . 8m3 ，沉管拔出地面后，有大約 0.2m3 的混合 料被帶到地表。開挖后測得樁徑為36cm。其三為0.8m/min，成樁后發(fā)現樁頂浮漿較多。在薊縣電廠曾做了較長時間

14、留振試驗，拔管速率也很慢 0.8m/min ,開挖 至樁 端發(fā)現， 樁端石子沒能被水泥漿包住， 強度較低。 大量工程實踐得出的結論 是，拔 管速率為 1.2? 1.5 m/min 是適宜的。應該指出，這里說的拔管速率不是指平均速度。 除啟動后留振 5? 10s 之外， 拔管過程中不再留振，也不得反插。國產振動沉管機拔管速率都較快， 可以通過增加卷揚系統(tǒng)中滑輪組的動滑輪 數量 來改變拔管速度。也可通過電動機一變速箱系統(tǒng)來實現。4.2 合理樁距 樁距的合理性在于樁、樁間土承載力能否很好地發(fā)揮，施工時新打樁對已打樁是否產生不良影響，經濟上是否合理。試驗說明，其它條件相同時，樁距越小，復合地基承載力越

15、大；當樁距小于4 倍樁徑后，隨樁距的減少，復合地基承載力的增長率明顯下降。從樁、土作用 的發(fā)揮考 慮，。以樁距大于 4 倍樁徑為宜。施工過程中，無論是振動沉管還是振動拔管，都將對周圍土體產生擾動或擠 密， 振動的影響與土的性質密切相關， 擠密效果一好的土， 施工時振動可使土體 密度增加， 場地發(fā)生下沉；不可擠密的土那么要發(fā)生地表隆起，樁距越小，隆起量 越大，以至于使 已打的樁產生縮預或斷樁。樁距越大，施工質量越容易控制。 但應針對不同的土性， 分別加以考慮。根底型式也是值得注意的一個因素，對一般單、雙排布樁的條形根底，或面 積不大而樁數不多的獨立根底，樁距可適當取小一些；對滿堂布樁而面積大的筏

16、基、箱基以及多排布樁的條基，樁距應適當放大。此外，地下水位高、土的滲透性差或土體密度大時，樁距也應用的大一些。表1為振動沉管機施工的樁距選用表，可供設計參考。表1樁距選用表性擠密性好的土 J可擠應性土 *不可擠密性土 *I如砂土、粉土、如粉質粘土、如愷和輅土、布樁形式松敵填土等非愷和粘性土等淤泥質土等單、取排布樁的條基(3-5) d(3.5 -5) d(4-5) a含9根樁以下的獨立根底(3-5) d3.5 -5) d4-5) d満堂布樁(4 5) d(4? 5) dC4. 56) d當設計要求的承載力較高、樁距過大，不能滿足承載力要求而必須縮小樁距時，可考慮采用螺旋鉆孔機預鉆孔的措施。 引孔

17、直徑一般要小于沉管的外徑， 并 視樁距 和土性而定。4.3施打順序在設計樁的施打順序時，主要考慮新打樁對已打樁的影響。施打順序大體可分為兩種類型，一是連續(xù)施打，如圖2- (a)所示，從1號樁開始，依次2號、3號、，連續(xù)打下去；二是間隔跳打，可以隔一根樁，也可隔多個樁打。如圖2- (b)所示，先打1、3、5、，后打2、4、6。1 2 3 4 5 &00 0 * O f 0 o d 5 O如果樁距不太小，混合料圖 2 樁的施打順序示意圖 連續(xù)施打可能給樁造成的缺陷是樁被擠扁或縮頸。 尚 但土質較硬時，在已打 未初凝，連打一般較少會發(fā)生樁完全斷開的情況 * 隔樁跳打，先打樁的樁徑較少發(fā)生縮小或縮頸現

18、象 樁中間補打新樁時，已打的樁 可能發(fā)生被振裂或振斷。施打順序與土性和樁距有關，在軟土中，樁距較大，可采用隔樁跳打；在飽 和的 松散粉土中施工，如果樁距較小，不宜采用隔樁跳打方案。因為松散粉土振 密效果較 好，先打樁施工完后，土體密度會有明顯增加，而且打的樁越多，土的 密度越大，樁 越難打。在補打新樁時，一是加大了沉管的難度，二是非常容易造 成已打的樁成為斷 樁。對滿堂布樁，無論樁距大小，均不宜從四周轉圈向內推進施工。 因為這樣限 制了 樁間土向外的側向變形，容易造成大面積土體隆起，斷樁的可能性增大。可 采用從中 心向外推進的方案，或從一邊向另一邊推進的方案。對滿堂布樁，無論如何設計施打順序，

19、總會遇到新打樁的振動對已結硬的已 打樁 的影響，樁距偏小或夾有比擬堅硬的土層時， 亦可采用螺旋鉆機預引孔的措 施，以減 少沉、拔管時對樁的振動力。4.4 混合料坍落度 大量工程實踐說明，混合料坍落度過大，。樁頂浮漿過多，樁體強度也會降 低。 坍落度控制在3? 5cm和易性很好，當拔管速率為1.2? 1.5m/min時，一般 樁頂浮漿 可控制在10c m左右，成樁質量容易保證。4.5 保護樁長 所謂保護樁長是指成樁時預先設定加長的一段樁長，根底施工時將其鑿掉。 保護樁長是基于以下幾個因素而設置的：1 成樁時樁頂不可能正好與設計標高完全一致，一般要高出樁頂設計標高一段長度。2 樁頂一段由于混合料自

20、重壓力較小或由于浮漿的影響，靠樁頂一段樁體強度較 差。3 已打樁尚未結硬時，施打新樁可能導致已打樁受振動擠壓，混合料上涌 使樁徑 縮小。如果已打樁混合料外表低于地表較多，那么樁徑被擠小的可能性更大，增大混合 料外表的高度即增加了自重壓力， 可使抵抗周圍土擠壓的能力提高，特 別是根底埋深 很大時，空孔太長，樁徑很難保證。綜上所述，保護樁長必須設置，并建議遵照如下原那么：1 設計樁頂標高離地表的距離不大時不大于1.5m保護樁長可取50? 70cm, 上部再用土封頂；2樁頂標高離地表的距離較大時，可設置 70? 100cm的保護樁長，上部再 用粒狀材料封頂，直到接近地表。5 施工質量控制措施5.1

21、施工前的工藝試驗 施工前的工藝試驗，主要是考查設計的施打順序和樁距能否保 證樁身質量。 工藝試驗也可結合工程樁施工進行，并需做如下兩種觀測：1)新打樁對未結硬的已打樁的影響。在已打樁樁頂外表埋設標桿，在施打 新樁時量測已打樁樁 頂的上升量， 以估算樁徑縮小的數值， 待已打樁結硬后， 開 挖檢查其樁身質量并量 測樁徑。2)新打樁對結硬的已打樁的影響。在已打樁尚未結硬時，將標桿埋置在樁頂部的混合料中，待樁體結硬后，觀測打新樁時已打樁樁頂的位移情況。對擠密效果好的土， 比方飽和松散的粉土， 打樁振動會引起地表的下沉， 樁 頂 一般不會上升， 斷樁可能性小， 當發(fā)現樁頂向上的位移過大時， 樁可能發(fā)生斷 開。 假設向上的位移不超過 1cm, 斷樁的可能