樁復(fù)合地基施工工藝及成樁常見問題改

1、CFG樁復(fù)合地基施工工藝及成樁常見問題南雄市住房和城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)局 劉 輝 結(jié)合廈漳跨海大橋海平互通工程施工實(shí)例，詳盡闡述CFG樁復(fù)合地基施工工藝，并對CFG樁成樁常見問題進(jìn)行探討，為今后類似工程提供參考和借鑒。CFG樁復(fù)合地基 施工工藝 成樁常見問題1、前言CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，是在碎石樁加固地基法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種地基處理技術(shù)。CFG樁復(fù)合地基同碎石樁復(fù)合地基相比，具有變形模量高，承載力提高幅度大，施工速度快，操作簡便等特點(diǎn)。其自身本構(gòu)關(guān)系呈線彈性模型，彈性模量受混合料塌落度、石屑率、水泥粉煤灰比影響。CFG樁復(fù)合地基具有置換作用、擠密作用、邊載作用和對土的約束作用等復(fù)合地基效應(yīng)。

2、CFG樁施工工藝經(jīng)過幾十年的改進(jìn)，目前應(yīng)用較普遍的長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工能較好地滿足工程質(zhì)量和進(jìn)度的要求。它以成樁速度快、低噪音、無振動、對樁間土擾動小、施工簡單、造價低、承載力提高幅度大、適用范圍較廣、社會和經(jīng)濟(jì)效益明顯等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類工程的地基處理和加固施工。另外，褥墊層的攤鋪、碾壓施工工藝也能利用一般成熟路基填筑工藝較易地控制施工質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和流水化施工。本文結(jié)合廈漳跨海大橋海平互通工程施工實(shí)例，主要介紹高速公路軟基處理CFG樁的應(yīng)用，闡明CFG樁的原理，對CFG樁的施工工藝詳盡闡述，并對CFG樁成樁常見進(jìn)行探討，為今后類似工程提供參考和借鑒。2、CFG

3、樁的工藝原理CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁(Cement F1yash Gravel Pile)的簡稱，是摻加適量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成具有一定黏結(jié)強(qiáng)度和一定壓縮性的半剛性樁體，達(dá)到置換、壓縮、擠密樁間土的作用。同時，褥墊層采用一定厚度的碎石層夾兩層雙向土工格柵夾砂的形式，起到擠壓褥墊層和樁間土接觸,使得樁和樁間土始終參與工作，并使樁間土在樁體沉降不斷增加的情況下能不斷發(fā)揮其承載力作用和協(xié)調(diào)樁體豎、橫向變形的作用。它通過攤鋪機(jī)精平和壓路機(jī)靜壓的方式將CFG樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成CFG樁復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基施工分為CFG樁長螺旋鉆孔灌注施工和褥墊層攤鋪、碾壓施工兩道工序。在施工過

4、程中，CFG樁施工工藝較簡單，其施工主要是長螺旋成樁機(jī)械和混凝土拌和、運(yùn)輸、泵送設(shè)備相配合，操作方便且施工進(jìn)度較快，質(zhì)量能夠得到保證。其長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁法具體工藝原理是采用長螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后后由混凝土泵將混合料從鉆桿內(nèi)空腔泵壓進(jìn)土體，同時提升鉆桿，形成樁體。配套設(shè)備主要有長螺旋鉆機(jī)、混凝土輸送泵、連接管道、彎頭等。泵送砼坍落度控制在1620cm，成樁后浮漿厚度以不超過20cm為宜。褥墊層施工的工藝原理是采用人工配合小型挖掘機(jī)挖除樁間土及樁頭，鋪設(shè)一定厚度的碎石墊層和砂墊層以及兩層雙向土工格柵的形式，人工配合機(jī)械攤鋪、碾壓施工。3、工程簡介海平互通位于漳州龍海市港

5、尾鎮(zhèn)后豐村附近區(qū)域，為一般式互通，與招商大道連接。其中軟土路基段落為A匝道AK0+982.8AK1+049.1段，該段軟基段落均為新建匝道，地基處理方法為CFG樁復(fù)合地基。設(shè)計(jì)樁徑為0.5m，樁長9.5m11.5m，樁間距為1.7m*1.7m及1.7*1.9m，共860根，總長9427m。樁身混凝土強(qiáng)度為C20，樁帽為雙面配筋的現(xiàn)澆C30鋼筋混凝土板，樁帽與樁為現(xiàn)澆混凝土連接，樁頂設(shè)50cm厚級配碎石砂加筋褥墊層，夾兩層雙向鋼塑復(fù)合土工格柵。本工程屬于海積一級階地地貌軟土發(fā)育工程地質(zhì)區(qū)，地形較平緩。該填方路段地層為高壓縮性土層，地層主要為第四系海積層：流塑狀淤泥及淤泥質(zhì)粘土，厚約0.01.60

6、m；可硬塑狀粉質(zhì)粘土層；松散-中密狀砂層；中密狀卵石層，在7度地震作用下，不會發(fā)生震陷液化；下臥南園組J3n凝灰熔巖及其風(fēng)化層。該段路基土工程地質(zhì)性質(zhì)較差，軟土層厚度較小但埋深較大。場區(qū)內(nèi)地下水主要為賦存海積砂層中的孔隙水及基巖中裂隙水，主要接受大氣降水及潮汐側(cè)向補(bǔ)給，水位水量隨季節(jié)性變化不大。4、施工工藝考慮到擠土效應(yīng)的影響，本工程設(shè)計(jì)采用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓施工工藝。CFG樁復(fù)合地基處理斷面見圖4.-1 軟土地基處理剛性樁復(fù)合地基橫斷面示意圖。圖4-1 軟土地基處理剛性樁復(fù)合地基橫斷面示意圖CFG樁長螺旋鉆管內(nèi)泵壓施工工藝流程框圖見圖4-2：CFG樁施工工藝流程框圖。樁位放線樁機(jī)就位、調(diào)平鉆孔

7、至設(shè)計(jì)標(biāo)高泵送混合料拔管、灌注混合料至設(shè)計(jì)標(biāo)高移 機(jī)樁頂砼達(dá)到齡期后，清理樁間土，并鑿除樁頭樁體檢驗(yàn)合格后，澆筑樁帽，鋪設(shè)褥墊層圖4-2：CFG樁施工工藝流程4.1、施工準(zhǔn)備、場地平整。施工現(xiàn)場必須清除地上和地下一切障礙物后再予以平整。施工前應(yīng)預(yù)留保護(hù)土層，厚度一般為300mm500mm，場地平整后的高低誤差須小于100mm。、對原材料質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可使用。、必須做好兩側(cè)排水工作，完善場地排水系統(tǒng)，以保證雨雪天正常施工并保證施工質(zhì)量。、機(jī)械組裝和檢查，保證鉆桿具有足夠長度，滿足樁長變化需要。、根據(jù)砼供應(yīng)量的大小設(shè)計(jì)配備相應(yīng)功率的攪拌站及砼運(yùn)輸車的數(shù)量；同時規(guī)劃好場地內(nèi)多臺樁機(jī)的施工作業(yè)

8、面及施打方向，以此安排便道及錯車平臺的修整和布設(shè)。4.2、樁基施工4.2.1、鉆機(jī)就位鉆機(jī)就位時，由現(xiàn)場技術(shù)員檢查樁位無誤后，通知施工員可以安裝鉆機(jī)就位。鉆機(jī)移至第一根樁就位，用自動水平儀調(diào)整機(jī)架，通過底座支墊調(diào)節(jié)調(diào)整水平，調(diào)整鉆桿與地面垂直，用鉆機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心，并且在樁旁的機(jī)架側(cè)面用紅油漆作好鉆孔深度的水準(zhǔn)標(biāo)高標(biāo)志，填寫施工標(biāo)識并掛在樁機(jī)上。開機(jī)前須檢查導(dǎo)向架的垂直度，施工中隨時觀察和保持鉆機(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直，樁體垂直度偏差不得超過1.5%，樁位偏差不大于50mm，成樁直徑不得小于設(shè)計(jì)值。 圖4-3 長螺旋鉆機(jī)樁位對準(zhǔn)圖 圖

9、4 -4 長螺旋鉆機(jī)垂直度控制圖4.2.2、鉆進(jìn)成孔鉆孔開始時，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動鉆機(jī)鉆入，鉆進(jìn)時應(yīng)先慢后快。鉆頭到達(dá)設(shè)計(jì)樁長預(yù)定標(biāo)高時，于動力頭底面停留位置相應(yīng)的鉆機(jī)塔身處作醒目標(biāo)記，作為施工時控制樁長的依據(jù)，當(dāng)標(biāo)記處與標(biāo)志持平時，鉆桿就達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。施工時由現(xiàn)場技術(shù)員或施工員用鋼卷尺檢查深度和垂直度并且作好檢查記錄，現(xiàn)場鉆機(jī)操作員作好鉆進(jìn)記錄（內(nèi)容含巖層情況、鉆進(jìn)時間、進(jìn)度尺寸、鉆機(jī)狀況等）。當(dāng)遇到較硬土層，鉆桿出現(xiàn)搖晃，進(jìn)尺困難時，應(yīng)放慢進(jìn)尺，同時現(xiàn)場技術(shù)員積極探明情況，給總工程師做出書面匯報，一起參與現(xiàn)場處理，作好處理記錄，直到鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高。施工樁長應(yīng)根據(jù)

10、設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)情況和鉆進(jìn)電流變化綜合控制，確保樁體穿透軟土層進(jìn)入持力層不小于1.0m。4.2.3、泵送混合料混合料采用C20商品混凝土，坍落度要求160mm200mm，混合料不得離析，配合比必須按確定的試驗(yàn)配合比要求認(rèn)真控制，采用長螺旋成孔管內(nèi)泵壓砼成樁施工工藝，每根樁的投料量不少于設(shè)計(jì)灌注量?；炷翝仓氨仨氈匦聶z查成孔深度和垂直度并填寫混凝土澆筑申請，合格后方可澆筑?；炷翝仓氨仨殭z查混凝土塌落度、和易性并記錄?；炷吝\(yùn)到灌注點(diǎn)不能產(chǎn)生離析現(xiàn)象。灌注首批砼之前在用同配合比的無石子砂漿濕潤導(dǎo)管，然后再放入首批砼。在確認(rèn)初存量備足后，可開動混凝土泵，將混凝土直接泵入導(dǎo)管內(nèi)，在初期泵入混凝土?xí)r

11、應(yīng)控制泵入的速度，并注意觀察提鉆速度。提鉆和泵壓混合料要密切配合防止提鉆過快。提鉆速度應(yīng)根據(jù)混凝土的泵送速度和孔徑的大小等因素確定，提鉆過程須保證鉆頭沒入混合料面，提升速度宜控制在2m/min3m/min。做好混凝土用量記錄和提管時間記錄。混凝土灌注必須連續(xù)進(jìn)行，中間不得間斷。應(yīng)避免因后臺供料慢導(dǎo)致停機(jī)待料，也應(yīng)防止供料過快導(dǎo)致堵管。鉆孔產(chǎn)生的棄土應(yīng)及時人工清除至路基范圍以外?；炷凉嘧⑦^程中，應(yīng)始終保持導(dǎo)管位置居中，提升導(dǎo)管時應(yīng)有專人指揮掌握。不使骨架傾斜、位移，混凝土灌注到樁孔上部0.5m以內(nèi)時，可不再提升導(dǎo)管，直到灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高后一次拔出。灌注至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高后必須多灌一倍樁徑長度約500

12、mm，以保證鑿去浮漿后樁頂混凝土的強(qiáng)度。提鉆后，將樁體鋼筋緩慢插入樁內(nèi)，再對樁頭上部2m3m進(jìn)行振搗。打樁過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查樁身混合料的配合比、坍落度、提鉆速度、成孔深度、混合料的灌入量，并做好記錄?；炷翝仓?yīng)做混凝土強(qiáng)度試塊，每澆注一個班次或者100m3混凝土?xí)r留設(shè)一組標(biāo)養(yǎng)試塊，試塊應(yīng)養(yǎng)護(hù)好，達(dá)到一定強(qiáng)度后立即拆模送往養(yǎng)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)；混凝土施工完畢后，及時收集混凝土出廠合格證、混凝土強(qiáng)度報告，做混凝土強(qiáng)度評定。4.2.4、移機(jī)成樁后，移機(jī)到下一根樁繼續(xù)施工。在同一排樁施工時，縱向、橫向平移鉆機(jī)采用鉆機(jī)機(jī)座的導(dǎo)軌自動平移。橫向移機(jī)操作：把鉆桿落位放好，機(jī)塔和底盤加固穩(wěn)定，啟動轉(zhuǎn)盤和導(dǎo)軌，使機(jī)

13、頭左右轉(zhuǎn)向，利用四個支撐腿把鉆桿移到指定的樁位，整個操作熟練時2分鐘完成?？v向移機(jī)操作：把鉆桿落位放好，機(jī)塔和底盤加固穩(wěn)定，啟動導(dǎo)軌和支腿，使機(jī)頭前后移動，利用四個支撐腿把鉆桿移到指定的樁位，整個操作熟練時3分鐘完成。鉆機(jī)到位后，技術(shù)人員要重新做“樁機(jī)就位”的各項(xiàng)工作，保證樁位準(zhǔn)確。4.2.5、鑿除樁頭施工結(jié)束后注意保護(hù)樁頭，在齡期未到之前禁止重型機(jī)械碾壓。成樁24小時后清土，開挖時應(yīng)將頂部施工質(zhì)量差的浮漿段人工鑿除，嚴(yán)禁采用機(jī)械直接開挖至樁頂標(biāo)高。清土采用小型機(jī)械設(shè)備及人工挖土、運(yùn)輸；小型機(jī)械挖土?xí)r應(yīng)離開樁邊20cm，余土用人工清除，避免對樁體造成破壞；坑底預(yù)留20cm土層人工清除，找平；人

14、工截樁，采用3根鋼釬間隔120°，沿徑向楔入樁體，直至上部樁體斷開，樁頂采用小釬修平。如因剔樁造成樁頂開裂、斷裂，按樁基混凝土接樁規(guī)定，斷面鑿毛，刷素水泥漿后用高一級混凝土填補(bǔ)并振搗密實(shí)。CFG樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見表2-2：CFG樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表。表2-2：CFG樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表4.2.6、碎石砂墊層施工級配碎石砂加筋墊層含碎石70，粒徑2040mm，含泥量不大于5%，強(qiáng)度不低于四級。中粗砂含量30，含泥量不大于5%，細(xì)度模數(shù)3，滲透系數(shù)不小于5×10-3cm/s。樁頂加筋墊層土工合成材料采用雙向鋼塑復(fù)合土工格柵，格柵強(qiáng)度不小于80KN/m，對應(yīng)變形率小于3。格柵保

15、護(hù)層采用聚乙烯，厚度為1mm。碎石砂墊層施工見圖4-5 碎石砂墊層施工示意圖圖4-5 碎石砂墊層施工示意圖墊層鋪設(shè)前必須對碎石砂墊層材料作檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，并報請監(jiān)理工程師審批同意使用后方可用于鋪設(shè)墊層。在墊層鋪設(shè)過程中，每填筑5000m3送檢一次。碎石砂墊層鋪設(shè)要點(diǎn)：、鋪設(shè)墊層采用填筑法施工，分段鋪設(shè)，用汽車將碎石砂運(yùn)到場地，用推土機(jī)攤平，分層壓實(shí)，壓實(shí)厚度宜為15cm20cm，密實(shí)度要達(dá)到93%。如需起拱，其起拱坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。、墊層橫向應(yīng)延伸出坡腳外1m，在橋頭臺前，縱向應(yīng)伸出坡腳外1m，以利排水，兩端應(yīng)采用砌片石或其它方式防護(hù)，以免材料流失，嚴(yán)禁使用包邊粘土將墊層包

16、裹。、復(fù)合地基碎石砂墊層施工應(yīng)在樁體施工并經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。土工格柵布設(shè)要點(diǎn)：、鋪設(shè)土工格柵前認(rèn)真平整場地，清楚雜物、石塊等。、鋪設(shè)土工格柵時，保持其連續(xù)性，不要出現(xiàn)扭曲、折皺、重疊的現(xiàn)象，要求盡量拉伸。、為保持土工格柵的整體性，施工中土工格柵的連接采用綁扎錨固法，要求連接強(qiáng)度不小于格柵強(qiáng)度。、土工格柵鋪號后盡快進(jìn)行填土，避免長時間暴曬。、土工格柵上下界面處填土其最大粒徑不得大于6cm，以免被穿透、擊破土工格柵，攤鋪宜采用輕型推土機(jī)或前置式裝載機(jī)。一切車輛、施工機(jī)械只容許沿路堤的軸線方向行駛。 圖4-6 砂墊層鋪設(shè)圖 圖4-7 土工格柵鋪設(shè)圖 圖4-8碎石墊層攤鋪、碾壓圖5、成樁常見問題5.1

17、、堵管、混合料配合比不合理。當(dāng)混合料中的細(xì)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，要注意混合料的配合比，尤其要注意將粉煤灰的摻量，坍落度應(yīng)控制在160mm200mm之間。、混合料攪拌質(zhì)量有缺陷。在CFG樁施工中，混合料由混凝土泵通過剛性管、高強(qiáng)柔性管、彎頭最后到達(dá)鉆桿芯管內(nèi)?；旌狭显诠芫€內(nèi)借助水和水泥砂漿潤滑層與管壁分離后通過管線。坍落度太大的混合料，易產(chǎn)生泌水、離析，泵壓作用下，骨料與砂漿分離，摩擦力加劇，導(dǎo)致堵管。坍落度太小，混合料在輸送管路內(nèi)流動性差，也容易造成堵管。、施工操作不當(dāng)。鉆孔進(jìn)入土層設(shè)計(jì)標(biāo)高后，開始泵送混合料，管內(nèi)空氣從排氣閥排出，待鉆桿芯管及輸送軟、硬管

18、內(nèi)混合料連續(xù)時開始提鉆。若提鉆時間較晚，在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出，容易造成管路堵塞。、冬期施工措施不當(dāng)。冬期施工時，混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護(hù)，防凍措施不力，常常造成輸送管或彎頭處混合料的凍結(jié)，造成堵管。冬季施工時，必要時應(yīng)采用加熱水的辦法提高混合料的出機(jī)溫度，但要控制好水的溫度，水溫不宜超過60，否則會造成混合料的早凝，產(chǎn)生堵管，影響混合料的強(qiáng)度。、設(shè)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，應(yīng)圓順連接。混合料輸送管要定期清洗，否則管路內(nèi)殘余的混合料結(jié)硬后，還會造成管路的堵塞。5.2、竄孔在飽和粉土、粉細(xì)砂層中成樁經(jīng)常會遇到這種情況，打完X號樁后，在施工相鄰的Y樁時，發(fā)現(xiàn)未結(jié)硬的X號樁的樁頂突然下落，當(dāng)Y號樁泵入混合料時，X號樁的樁頂開始回升，此種現(xiàn)象稱為竄孔。發(fā)生竄孔的條件有如下三條:、被加固土層中有松散飽和粉土、粉細(xì)砂;、鉆桿鉆進(jìn)過程中葉片剪切作用對土體產(chǎn)生擾動;、土體受剪切擾動能量的積累，足以使土體發(fā)生液化。施工中采取的預(yù)控措施:、采取