CFG嵌巖樁在高層地基處理中的應(yīng)用

鄧春海，韓 杰，葉 濤，樊朝金

(青島深基加固工程有限公司，山東青島 266071)

CFG嵌巖樁在高層地基處理中的應(yīng)用

鄧春海，韓 杰，葉 濤，樊朝金

(青島深基加固工程有限公司，山東青島 266071)

結(jié)合青島市開發(fā)區(qū)盛世江山小區(qū)地基處理項(xiàng)目，分析CFG嵌巖樁的設(shè)計(jì)計(jì)算、施工及檢測結(jié)果。通過提高長螺旋鉆機(jī)入巖能力，為加大樁的嵌巖深度提供可能。經(jīng)過對多組復(fù)合地基檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出樁長與沉降量的關(guān)系和規(guī)律。實(shí)踐表明，在基巖埋深較淺區(qū)域的高層建筑中采用CFG樁復(fù)合地基是安全可靠的，不僅節(jié)約了成本投入，還大大縮短了工期，值得推廣應(yīng)用。

CFG嵌巖樁;入巖控制;復(fù)合地基;靜荷載試驗(yàn)

近幾年我國在高層建筑中采用CFG復(fù)合地基處理較為經(jīng)濟(jì)，效果較為顯著，已得到推廣應(yīng)用。但在巖石埋深較淺區(qū)域，由于存在樁端入巖問題、樁長不均勻問題，運(yùn)用CFG樁在此類地質(zhì)條件下進(jìn)行地基處理的案例較少。本文以青島開發(fā)區(qū)盛世江山南區(qū)地基處理項(xiàng)目為例詳細(xì)介紹此類工程設(shè)計(jì)方法和施工控制。

1 工程概況

本工程位于青島市黃島開發(fā)區(qū)富春江路與江山路交叉口，擬建物為8棟24～32層住宅樓及附屬裙樓、幼兒園等，剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)地基承載力480～600 kPa。原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類型為人工挖孔樁，后改為CFG復(fù)合地基。

2 設(shè)計(jì)及計(jì)算

本項(xiàng)目設(shè)有一層整體地下室，基礎(chǔ)埋深6.3 m，以設(shè)計(jì)承載力最高的6號樓為例，自基底往下土層參數(shù)見表1。

表1 地層物理參數(shù)表

地下水類型為第四系潛水，穩(wěn)定水位埋深為1.7 m，主要受大氣降水和鄰區(qū)區(qū)域補(bǔ)給。

6號樓樁基設(shè)計(jì)承載力fspk=600 kPa，用長螺旋鉆孔壓灌砼施工CFG樁。前期經(jīng)過試驗(yàn)樁情況判斷，樁端可進(jìn)入第⑧1層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上亞帶1.0～1.5 m，保守的按入巖0.5 m計(jì)算，則理論平均樁長為5.0 m。按樁徑400 mm計(jì)算，樁間距按1.2 m成三角形布置，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79－2002)公式9.2.6得單樁承載力特征值為:

根據(jù)公式9.2.5，復(fù)合地基承載力:

其中β取值0.75。

經(jīng)計(jì)算得fspk=852.5 kPa＞600 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

樁身強(qiáng)度等級應(yīng)滿足fcu≥3Ra/Ap=14.8 MPa，采用C15以上砼即可，考慮到建筑物的重要性設(shè)計(jì)時提高砼強(qiáng)度等級為C25。

3 挖孔樁與CFG樁的經(jīng)濟(jì)性對比

根據(jù)結(jié)構(gòu)荷載分析布置挖孔樁，樁布置于剪力墻下。剪力墻交叉位置由于樁較密，不符合最小樁間距要求，常常將幾根樁合為一個大直徑的樁，使造價明顯增加。以6號樓為例將CFG樁和挖孔樁相比較，CFG復(fù)合地基就樁本身而言省錢，但筏板的工程量相對于挖孔樁頂部承臺量大，綜合比較CFG復(fù)合地基仍然節(jié)省約40萬元，詳見表2。

學(xué)生小組繼續(xù)討論，發(fā)現(xiàn)命題(1)(2)，(3)(4)，(5)(6)，(7)(8)之間關(guān)系都是條件相同，結(jié)論互為否定.二者必有一個正確一個錯誤，因此只需研究一個，學(xué)生還認(rèn)為研究肯定性命題較為習(xí)慣，于是學(xué)生抽取了以下四個命題：(1)(3)(5)(7).

表2 6號樓CFG樁和挖孔樁成本比較

4 施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

4.1 鉆進(jìn)成孔

鉆孔采用長螺旋鉆孔工藝，JZL90型履帶式鉆機(jī)，最大扭矩44.3 kN·m，動力頭功率2×75 kW;采用長螺旋鉆具，直徑400 mm，土層鉆進(jìn)速度1～3 m/min，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上亞帶鉆進(jìn)速度0.1～0.5 m/min。

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，開始鉆進(jìn)。一般應(yīng)先慢后快，這樣既減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時糾正。在成孔過程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，應(yīng)放慢進(jìn)尺，否則容易導(dǎo)致鉆孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。

4.2 灌注及拔管控制

由于地下水豐富，CFG樁成孔到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，先泵送砼，當(dāng)鉆桿心管充滿砼后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。提拔速度宜控制在1.2～1.5 m/min，宜根據(jù)泵送速度逐步調(diào)整，提速過快易形成斷樁，提速過慢則易引起堵鉆。成樁過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，避免因后臺供料慢而出現(xiàn)停機(jī)待料。若施工中因其它原因不能連續(xù)灌注，須根據(jù)勘察報告和掌握的地質(zhì)情況，避開飽和砂性土、粉土層，不得在這些土層內(nèi)停機(jī)。灌注成樁完成后，用水泥袋蓋好樁頭，進(jìn)行保護(hù)。

樁間土開挖和樁頭清理不當(dāng)時易引起樁身斷裂，很大一部分樁身缺陷都是由于處理不當(dāng)引起的。因此樁間土開挖時應(yīng)采用小型挖掘機(jī)窄斗開挖，開挖時必須有專人跟蹤，嚴(yán)禁觸碰樁頭。樁頭截?cái)鄷r應(yīng)采用風(fēng)鎬鑿眼截?cái)啵荒懿捎猛诰驒C(jī)掰斷。

4.4 提高入巖能力

根據(jù)計(jì)算式可以得知，CFG嵌巖樁的單樁承載力主要靠端阻力提供，因此CFG樁入巖深度和質(zhì)量尤為關(guān)鍵。為保證鉆頭的入巖能力，我公司對鉆頭進(jìn)行了改進(jìn)，在鉆頭兩翼鑲嵌了硬質(zhì)合金齒牙(見圖1)。

圖1 鉆頭照片

鉆進(jìn)至基巖時，鉆進(jìn)速度明顯減慢，電流表指針發(fā)生明顯變化，電流接近零刻度。當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)至基巖不進(jìn)尺時，應(yīng)堅(jiān)持繼續(xù)磨巖1 min以上。若鉆機(jī)出現(xiàn)明顯搖晃、動力頭噪聲明顯加大時說明鉆機(jī)已達(dá)到工作極限，應(yīng)停止鉆進(jìn)。

由于鉆頭長時間磨巖，應(yīng)每成100～120根樁更換一次鉆頭，對鉆頭進(jìn)行修補(bǔ)。

5 斷樁的處理

采用機(jī)械開挖即使是采用小型挖掘機(jī)開挖時仍然難免出現(xiàn)斷樁情況，由于CFG樁受力主要是豎向力，因此將斷樁接好后依然不影響其使用。驗(yàn)收試驗(yàn)時針對接好后的斷樁進(jìn)行復(fù)合地基檢測，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

人工挖掘和清理斷樁截面，將斷口截面鑿平整并用水沖洗干凈，樁頂支模板澆注樁帽，樁帽砼強(qiáng)度等級不低于樁身強(qiáng)度等級;樁帽為方形，樁頂錨入樁帽不小于10 cm，樁帽比樁邊緣外擴(kuò)不小于10 cm，樁帽頂標(biāo)高與原樁頂標(biāo)高一致。

6 檢測結(jié)果及結(jié)論

由于場地基巖面起伏，導(dǎo)致樁長長短不一，其中最小長度為3.8 m，最長樁達(dá)到12 m，短樁不滿足設(shè)計(jì)要求的最小長度4.5 m，為此施工過程中設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位及青島市專家進(jìn)行了專門討論。在檢測過程中有針對性的選取了最長樁和最短樁進(jìn)行了復(fù)合地基靜荷載試驗(yàn)。27組靜荷載試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)小應(yīng)變檢測I類樁達(dá)到90%以上。針對樁徑400 mm不同樁長的CFG樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并繪制了沉降量與樁長關(guān)系圖，在加荷至450 kN時，樁長不同時沉降量基本相似;加荷至900 kN時變化較為顯著，其中樁長6～8 m范圍時出現(xiàn)峰值，說明樁長在一定范圍內(nèi)對沉降量影響較大，而短樁沉降反而較小，如圖2所示。

7 結(jié)語

圖2 樁長與沉降量關(guān)系圖

實(shí)踐表明，在高層建筑中采用CFG復(fù)合地基是安全合理的，經(jīng)計(jì)算和對比，就本工程而言，采用CFG復(fù)合地基比原設(shè)計(jì)采用的人工挖孔樁節(jié)省造價800～1000萬元，工期提前1～2個月。因此CFG復(fù)合地基應(yīng)在高層建筑中大力推廣。本項(xiàng)目由于地質(zhì)情況特殊，CFG樁要求嵌入巖石，在青島地區(qū)開創(chuàng)了先例。希望本文總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)對今后類似工程有所幫助和參考。

［1］JGJ 79－2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］龔曉南，等.地基處理手冊［M］.北京.中國建筑工業(yè)出版社，2000.

Application of CFG Rock-socket Pile in Treatment of High Building Foundation

DENG Chun-hai，HAN Jie，YE Tao，F(xiàn)AN Zhao-jin(Qingdao Deep Foundation Stabillzation Engineering Co.，Ltd.，Qingdao Shandong 266071，China)

Analysis was made on design calculation，construction and detection results of CFG rock-socket pile for a foundation treatment project.The improvement on the embedding ability of spiral drilling machine made the rock-socket pile even deeper.By the analysis on the inspection data of composite foundation，the relationship and rule of pile length and settlement volume were found.The practice shows that the composite foundation with CFG pile in high building of shallow buried depth of bedrock is safe and reliable with less construction cost and shorter construction period.

CFG rock-socket pile;embedding control;composite foundation;static loading test

TU473.1

A

1672－7428(2011)09－0090－03

2011－02－18;

2011－09－02

鄧春海(1986－)，男(土家族)，湖北宜昌人，青島深基加固工程有限公司二級建造師，巖土工程專業(yè)，從事巖土工程設(shè)計(jì)和施工工作，山東省青島市山東路33號A座804，dengchunhai123@163.com。