松散砂土中成CFG樁和水泥土樁質量優化

許翠霞 王海周 賈彥龍

0 引言

近年來,水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)復合地基和夯實水泥土樁復合地基是已經很成熟的施工方法。CFG樁依靠樁體本身具有的剛度形成的樁體與地基土共同作用來提高承載力;而水泥土樁是依靠樁體自身強度形成的樁與部分依靠樁間土的約束共同作用來提高承載力。由于CFG樁適用范圍廣,在特殊性土層如砂土、填土中均可成樁,而水泥土樁經濟適用,施工機械簡單,對于減少差異沉降為目的的主裙樓連體建筑,得到了廣泛應用。

1 在松散砂土中成樁存在的問題

松散砂土由于具有滲透性強、易液化、剪脹、剪縮等特點,在松散砂土中成孔時,常出現塌孔、斷樁、蜂窩等工程質量問題(見表1)。

表1 松散砂土中成樁存在的問題

2 施工控制

2.1 CFG樁

2.1.1 控制成孔

1)摸清地層的分布情況,通過了解成樁的機械性能,仔細計算每根樁的混凝土泵送量,控制提拔鉆桿時間與混凝土泵輸送量相配合,保證管內有一定高度的混凝土。如遇到飽和砂土層,不得停泵待料,應按勻速適當放慢。2)鉆進干砂層和砂礫石層時,采用低轉速鉆進,上鉆前上下活動鉆具,擠實鉆孔,避免混凝土從高處落下時造成振動,防止縮頸。3)開始鉆進或穿過軟硬互層交界時(如粉砂層和中砂交界),采取緩慢進尺,保證鉆具垂直,并控制鉆桿晃動,防止擴徑。

2.1.2 控制鉆尖擾動土層

長螺旋鉆孔活瓣粘尖長度多數在20 cm～30 cm之間,施工過程中鉆尖部位的土無法排出,這樣使得鉆尖部位土層被擾動,破壞了土的原有結構,降低了樁端土的端阻力,影響了單樁豎向承載力的取值。因此在鉆頭設計制作過程中縮短鉆尖長度,保持在15 cm以內,這樣就能降低擾動土層的深度,確保工程質量。

2.1.3 振搗保護樁頭

采用復合地基處理天然地基土時,樁體均設有一定長度的保護樁頭,目的是保證有效樁長的樁身質量。對于長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁而言,樁型為剛性樁,樁體齡期滿足后,樁體強度較其他樁型強度高,所以保護樁頭應取較小值,一般以30 cm～50 cm為宜,并在樁頭部分進行振搗,避免樁頭出現蜂窩、孔隙。

2.1.4 控制混凝土坍落度

根據試驗,在松散砂土中成孔時,混凝土坍落度宜為160 mm～220 mm,一般不低于200 mm為宜。坍落度過小,則泵送的過程中常出現堵管現象,致使泵送過程不能連續;坍落度過大,則會出現混凝土離析的現象,這兩種情況都會導致樁身破壞。因此,控制好混凝土坍落度大小,保證泵送混凝土不離析、粘塑性好、不堵塞混凝土管道即可。

2.2 夯實水泥土樁復合地基

2.2.1 隔行跳打,邊成孔邊夯實

采用隔孔成孔的形式,如相隔一孔成樁塌孔現象仍然存在,則可相隔兩孔或三孔成孔,成孔不可過快,以減少振動至最低;成孔后直接夯實,保證砂土出地面后的最佳含水量,避免因曝曬造成塌孔和砂土含水量降低,增加塌孔的幾率。

2.2.2 連續兩孔,左打右夯

在夯實過程中,可在第一個孔夯至半樁時暫停,將夯實機挪至相鄰的鉆孔中,從樁底開始夯實,保證相鄰兩樁坍塌現象降到最低。

2.2.3 加水灌孔,增加含水量

由于含水量較小,成孔過程中出現坍塌和提鉆無土的情況顯著增加,則邊成孔邊往孔內注水,增大砂土含水量,保證成樁長度;成孔夯實過程中再加水,保證坍塌現象降到最低。

2.2.4 采用螺旋鉆機成孔,保證樁長

夯實水泥土樁一般采用沖擊鉆機成孔,在砂土中如果砂土含水量較低,往孔內注水也無法保證成孔長度時,可考慮采用螺旋鉆機成孔,保證樁長。

2.2.5 增加自檢次數

成樁過程中隨時隨地嚴格進行樁體質量自檢。為防止樁中心出現斷樁,可當成樁至一半或中間時暫停施工進行檢測,保證成樁質量。

3 實例分析

石家莊市正定縣某住宅小區,主樓地上22層,地下1層,采用筏板基礎,框剪結構,基礎埋深-5.0 m,設計要求地基承載力為300 kPa;裙樓商業地上 6層,地下1層,采用獨立基礎,框架結構,基礎埋深-5.0 m,設計要求地基承載力為180 kPa。基底位于第③層粉砂層,該場地地層情況概述見表2。

表2 地基土工程特性一覽表

由于天然地基承載力不能滿足要求,故主樓采用CFG樁進行地基處理,處理后復合地基承載力達到300 kPa,裙樓采用水泥土樁進行處理,處理后復合地基承載力達到180 kPa。復合地基處理示意圖見圖1。施工過程中,由于粉砂呈松散狀態,出現斷樁幾率較大,故采用新技術,處理后CFG樁采用低應變動力試驗檢測樁身完整性,共檢測55根,檢測出Ⅱ類樁1根,其他均為Ⅰ類樁。采用載荷試驗檢測CFG樁和水泥土樁復合地基承載力,均滿足要求。

4 結語

通過施工技術改進,成樁率達到最優;CFG樁有Ⅱ類樁的數量明顯減少,水泥土樁中樁身攪拌不均勻現象也大大減少,優化了施工質量。

[1]JGJ 79-2002,建筑地基處理技術規范[S].

[2]牛邵卿.復合地基有關技術問題的研究與分析[J].河北勘察,2002(2):32-36.

[3]郭志強.組合型復合地基的工程實例[J].工程勘察,2003(5):34-37.

[4]龔曉南.地基處理手冊[M].第3版.北京:中國建筑工業出版社,2008:22-30.

[5]王 震.CFG樁在軟土建筑地基中的應用[J].山西建筑, 2009,35(3):140-141.