CFG樁復合地基在特殊地域的質量控制

袁學峰

大唐內蒙古鄂爾多斯綜合利用高鋁粉煤灰年產 28萬 t鋁硅鈦部分項目采用 CFG樁復合地基。CFG樁復合地基技術雖在全國廣泛推廣應用,但在施工過程中,因現場的水文條件、地質條件復雜、砂層厚、地層變化大,在灌料過程中發生樁體側向澎出、樁頂下沉,產生竄孔;又如發生鉆孔到預定標高后,怕鉆頭活門打不開,先提 30 cm～50 cm再灌料,導致樁端有虛土,承載力偏低等質量問題。為了更好地推廣CFG樁復合地基技術在鄂爾多斯等特殊地域的應用,特別是通過處理工程發生的一些質量問題,對CFG樁長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁施工工法進行了總結,并就存在的幾個質量問題作一探討。

1 地質原因

根據現場施工實際情況,結合地質勘察報告,綜合分析施工區域地質條件以及水文條件,影響施工的地質因素主要如下:

1)人類活動:因場區的回填、碾壓、整平,改變了原地表水的徑流、排泄方式,使場區的水文地質條件非常復雜;

2)地形地貌:施工區位于庫布齊沙漠東北部的黃河南岸二級階地上,滾動沙丘以新月形沙丘鏈及沙壟為主,有梁灘相間出現,造成本區域下部分持力層(泥巖、砂巖部分)起伏呈波浪形;

3)氣候季風:本地區屬典型的中溫帶大陸性季風氣候,由于受季風影響,在持力層上方形成了多年風積粉細砂,顆粒極為細小;

4)區域水位:區域水文地質條件復雜,地下水主要賦存在粉細砂層中。因粉細砂透水性好,雨季期間地表水易快速的通過粉細砂滲入地下,被持力層的泥巖隔水層阻隔,地下水位上升,造成水位變化幅度較大。

2 長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁施工工法

2.1 工法特點

1)施工工藝完善、簡便、可操作性強;

2)施工質量能夠很好的控制,滿足設計及驗收標準的要求;

3)進度穩定,控制措施完善,工期保證性強。

2.2 適用范圍

本工法適應于粘性土、粉土、砂石以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地。

2.3 施工工藝

1)材料要求。

CFG樁樁體材料為普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、碎石、石屑,按C15混凝土配比,混合料 28 d強度不小于 10MPa。

水泥:按檢驗規定檢測強度、安定性、凝結時間,抽樣檢測一組,監理單位見證檢驗。

粗細骨料:按檢驗規定檢驗含泥量、顆粒級配、抽樣檢測一組,監理單位見證檢驗。

檢驗數量:同一產地、品種、規格、批號的水泥,每 200 t為一批,不足 200 t時也按一批計。同一產地、品種、規格且連續進場的粗、細骨料,分別每 400m3為一批,當不足 400m3時也按一批計。各種原材料每批抽樣檢驗 1組。

檢驗方法:檢查產品質量證明文件。在水泥庫抽樣檢驗水泥強度、安定性、凝結時間,在料廠抽樣檢驗粗、細骨料的含泥量、篩分試驗顆粒級配。

2)施工設備及機具要求。

選用長螺旋鉆機的原則:設備型號應符合設計樁徑、設計加固深度的要求。

3)施工工藝流程圖見圖 1。

3 存在問題的探討

3.1 如何避免樁端產生虛土

長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁工藝的最大優點是樁端無虛土,這對提高樁的承載力和減少地基變形都是有利的。但施工操作不當,也會導致樁端產生虛土、樁無端阻。

樁端產生虛土的情況主要有兩種:1)怕鉆頭活門打不開,先提 30 cm～50 cm再灌料,使得葉片上的土可能落到孔底,嚴重影響樁端土端阻的發揮。2)樁端為飽和粉土、砂土和卵石層時,水頭較高或為承壓水,采用側開的常規鉆頭,閥門外的水壓力大于鉆桿管內混合料對閥門產生的側壓力,閥門打開,此時大量虛土落在孔底,導致樁無端阻(見圖 2)。

為克服側開式常規鉆頭的缺點,閆雪峰、趙風穩發明了下開式專利鉆頭(專利號 ZL00263200.4),這種鉆頭的特點是閥門下開,見圖 3,即不再發生閥門打不開的情況,避免了樁端產生虛土。

3.2 如何防止飽和粉土、粉細砂的剪切液化

在有松散飽和粉土、粉細砂的場地,采用長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁工藝,成孔時螺旋葉片對周邊土產生擾動和剪切作用,當剪切作用累計到一定程度后,土體發生液化,導致剛打完處于流動狀態樁的樁周土喪失對樁的側向約束能力,樁體側向澎出、樁頂下沉,產生竄孔,液化區域連成片甚至導致基坑失穩或周邊建筑物傾斜開裂、道路破壞。

本工程起初也是采用側開式常規鉆頭,由于經常發生閥門打不開,36 h打了 3根樁,后改用下開式專利鉆頭,不再出現閥門打不開的情況,施工順利完成,沒有出現異常情況。可見選用下開式專利鉆頭,防止在同一樁位多次復鉆,對提高施工效率和防止飽和粉土的剪切液化是有效的技術措施之一。

此外,諸如降飽和粉土、粉細砂中的水、采用小葉片螺旋鉆桿成孔、控制日成樁數量、混合料采用較小的坍落度和采用大樁距大樁長的設計參數都是可行的技術措施。

4 結語

通過以上措施的實施,長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注樁施工過程中產生斷樁和竄孔的質量問題得到了成功解決,為在鄂爾多斯特殊地質條件下進行CFG樁施工奠定了基礎。

[1]閆明禮,張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐[M].北京:中國水利水電出版社,2000.

[2]蘇建偉.CFG樁復合地基在施工中的質量控制[J].山西建筑,2009,35(6):238-239.