CFG樁復合地基簡介及其在工程中的應用

郭青榮

1 CFG樁復合地基簡介

CFG樁是英文Cement Fly-ash Gravel的縮寫,意為水泥粉煤灰碎石樁,由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和,用各種成樁機械制成的可變強度樁。通過調整水泥摻量及配比,其強度等級在C5～C25之間變化,是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG樁和樁間土一起,通過褥墊層形成CFG樁復合地基共同工作,故可根據復合地基性狀和計算進行工程設計。CFG樁一般不用計算配筋,并且還可利用工業廢料粉煤灰和石屑作摻合料,進一步降低了工程造價。CFG樁的適用范圍很廣,在砂土、粉土、黏土、淤泥質土、雜填土等地基均有大量成功的實例。CFG樁對獨立基礎、條形基礎、筏基都適用。CFG樁復合地基技術已在全國廣泛推廣應用。

2 CFG樁在工程中的應用

2.1 工程簡介

大同市北岳中學周邊住宅安置區工程位于大同市北岳中學東側,御河防洪壩西側,操場城東街北側,場地北側為鐵路高架橋。地下 2層,地上32層,建筑面積15 976.78 m2。擬建工程±0.00相當于絕對標高為1 049.00 m,建筑物基礎埋深位于±0.00以下7.00 m。由于基礎以下土層承載力無法滿足設計對地基承載力和沉降要求,因此本工程確定采用CFG樁復合地基進行處理。處理后復合地基承載力特征值不低于580 kPa。根據現場條件選用長螺旋鉆孔管內泵壓混凝土灌注成樁。根據山西省勘察設計研究院提供的勘察報告,擬建工程CFG樁樁端持力層為中砂。

2.2 CFG樁復合地基設計及工程量

本工程CFG樁復合地基主要設計參數及工程量見表1。

2.3 材料要求

1)混凝土采用商品混凝土。2)長螺旋鉆孔管內泵壓混凝土灌注成樁施工的坍落度宜為160 mm～200 mm。

2.4 CFG樁復合地基施工

2.4.1 長螺旋鉆孔管內泵壓灌注成樁工藝流程

表1 CFG樁復合地基主要設計參數及工程量表

長螺旋鉆孔管內泵壓灌注成樁工藝流程圖見圖1。

2.4.2 長螺旋鉆孔管內泵壓混凝土灌注成樁施工要點

1)基礎埋深較大時,宜在基坑開挖后的工作面上施工,工作面宜高出有效樁頂標高300 mm～500 mm,工作面為卵石和粗砂取小值,工作面土較軟時應采取相應施工措施(鋪碎石、墊鋼板等),保證樁機正常施工;2)樁機就位后,調整鉆桿與地面垂直度,確保垂直度偏差不大于1%;3)軟土地基中施工宜通過摻加減水劑、泵送劑制備泵送性能好、坍落度較低的混合料,以防止樁體自身塌落發生斷樁或充盈系數過大;4)樁體配比碎石最大粒徑不宜大于25 mm,粉煤灰選用Ⅱ級或Ⅲ級細灰,每立方米混合料摻量70 kg～90 kg為宜;5)樁端為飽和粉土、砂土和卵石層時,應選用下開式鉆頭,以防止鉆頭活門打不開、樁端有虛土不能發揮土的端阻;6)鉆桿達到設計深度后,一邊泵送混凝土一邊提管,提管速度由泵送量決定,必須保證鉆桿內混凝土液面高于鉆桿底出料口,嚴禁先提鉆后灌料;7)樁徑400 mm時提鉆速度宜為2.5 m/min～3.5 m/min,樁徑增大鉆頭活門斷面應相應增大,若樁徑增大而鉆頭活門斷面不變時應相應降低提鉆速度;8)樁頂由于混凝土自重壓力較小或由于浮漿影響,樁頂樁體強度較差,為保證樁體質量,本工程投料量的控制以設計樁頂標高500 mm保護樁長為準,即確保設計樁頂標高內無浮漿;9)混凝土灌入量不得低于樁的設計體積,同時保證單樁充盈系數不小于1.1;10)施工垂直度偏差不應大于1%;對滿堂布樁基礎,樁位偏差不應大于0.4倍樁徑。

2.4.3 清土、剔樁頭防斷樁和防擾動樁間土措施

打樁棄土和預留保護土層可采用人工清除或機械人工聯合清除方案。當采用機械人工聯合清除方案時:1)不可對設計樁頂標高以下的樁體造成損害,不可擾動樁間土,必須嚴格控制標高,防止挖斷工程樁和擾動打樁工作面以下的保護土層;2)成樁后混凝土硬結前人工將有效樁頂標高200 mm以上的樁體挖除,用水準儀嚴格控制挖除后的樁頂標高;3)樁全部施工完后,挖掘機自墊路(路面至挖除后樁頂的距離不小于1.5 m,基底下土和棄土較軟時取高值)進入現場清除樁頂標高以上的土;4)人工清除余土至有效樁頂標高;5)截樁頭宜用無尺鋸在有效樁頂標高處切深1 cm～2 cm的圓環,再用兩鋼釬相對同時敲擊斷樁,不可用重錘或重物橫向擊打樁體,樁頂不可出現斜平面;6)清土、截樁頭后禁止對樁間土產生擾動的施工設備(如輪胎式運土車等)在施工場地內通行,防止產生“橡皮土”。

2.4.4 褥墊層施工

本工程中,在CFG樁樁頂與基礎間設置200 mm褥墊層。褥墊層可采用級配碎石,碎石最大粒徑為30 mm。褥墊層施工要求如下:1)人工清理復合地基至設計標高,確保地基土不被擾動,避免形成橡皮土。2)褥墊層鋪設由夯填度控制,要求不大于0.9,計算虛鋪厚度約230 mm。鋪設寬度每邊寬出基礎邊緣300 mm。3)可采用振動壓實法將虛鋪的砂石料壓實至200 mm。

2.5 混凝土試塊的制作和現場養護

施工過程,應隨機選取具有代表性的混凝土制作試塊(邊長為150 mm的立方體)并搗實,送實驗室前應在現場按標準養護條件對試樣進行養護,特別在冬期,不得將試樣隨意放置在施工現場或工棚里,避免養護條件不標準導致試驗結果不能反映樁體的真實強度。

2.6 檢測及驗收

1)檢測數量。靜載荷試驗數量取CFG樁總數的0.5%～1%,但不少于 3點;低應變試驗數量取CFG樁總數的10%;選擇試驗點應本著隨機分布的原則進行選擇。

2)檢測時褥墊層的厚度與鋪設方法。試驗時褥墊層的底標高與樁頂設計標高相同,褥墊層底面要求平整,褥墊層鋪設厚度為10 cm～15 cm,鋪設面積與載荷板面積相同,褥墊層周圍要求有原狀土的約束。

3)復合地基承載力的確定。當p—s曲線不存在極限載荷時按相對變形值確定復合地基承載力,取s/b=0.01對應的載荷為CFG樁復合地基承載力特征值。

[1] JGJ 79-2002,建筑地基處理技術規范[S].

[2] 閻明禮,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,2001.

[3] 劉作帥.樁基礎工程施工簡介[J].山西建筑,2008,34(15):87-88.