CFG樁復合地基處理在淤泥質土中的應用研究

呂德君

摘 要：針對蘭永沿黃河一級公路淤泥質土的特性，我們從三個要點：成樁質量控制、施工工藝調整、鉆進和提鉆的速度控制進行了深入的研究，從地質勘探、過程施工以及最終的試驗檢測全程旁站，探尋CFG樁在淤泥質土中的適應性及工藝、質量控制要點，為同類工程提供有一定的借鑒作用。

關鍵詞：CFG樁 復合地基 處理 淤泥質土 應用

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0102-02

CFG樁施工質量控制主要從三個方面進行控制：一是成樁質量控制，即在施工過程中從砼拌和、運輸、成孔、灌注等工序，找出施工中易產生II、III類樁的原因，分析原因并在施工中加以改進和克服；二是在施工工序、工藝上進行調整；三是控制鉆進、提鉆的速度，確保下料數量與提鉆的協調性。

在此基礎上，根據現場淤泥質土的特性，對上述三個要點進行了更深入的研究，從地質勘探、過程施工以及最終的試驗檢測，探尋CFG樁在淤泥質土中的適應性及工藝、質量控制要點，為同類工程有一定的借鑒作用。

1 工程概況

蘭永沿黃河一級公路K25+980～K26

+230恐龍灣隧道出口段路線布設于河谷低階地，以填方路基通過蘆葦濕地，路基填土高度3.5～6.5 m，地層巖性為沖洪積淤泥，灰黑色，飽和、軟塑，厚度為8～16 m，下層為強-中風化泥巖。淤泥層為軟土地基，采用C15水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）復合地基處理。

2 工程地質條件

2.1 地層結構

地層巖性從上到下大致分為淤泥、強風化泥巖、中風化泥巖，局部夾粉砂，各層巖土特征描述如下。

（1）淤泥：深度8～17 m，以粉土為主，較均勻，有層理，飽和，軟-流塑狀，表層1.70 m多植物根系。承載力基本容許值50～80 kPa，摩阻力標準值10～30 kPa；

（2）淤泥粉土中部夾1～4 m粉砂，分選

好，土約占15%，承載力基本容許值90 kPa，摩阻力標準值10 KPa。

（3）強風化泥巖：厚度1～3m，夾砂礫巖，泥質膠結，成巖較好，層理很發育，巖石均勻、較堅硬，巖芯多呈短柱狀，輕擊易碎成碎石或砂土狀，承載力基本容許值350 kPa，摩阻力標準值120 kPa。

2.2 水文地質條件

本段路基填于蘆葦濕地，鉆孔揭示場地穩定水位深度0.2～1.0 m，地下水為孔隙潛水，中部細砂層地震時會液化。

3 CFG樁復合地基處理施工工藝選擇

施工前進行成樁工藝性試驗，根據現場地質條件，選取振動沉管法施工。

3.1 試樁方案

試樁樁徑400 mm、樁長18 m、成孔工藝振動沉管，共計試樁18根，分兩次進行，從施工工藝、砼配比、后期檢測等方面進行對比分析，從而確定最合適的工藝參數（圖1）。

試樁順序為：

第一次：

1#→2#→3#→7#→8#→9#→13#→14#

→15#

第二次：4#→5#→6#→10#→11#→12# →16#→17#→18#

3.2 試樁準備

（1）材料要求及配比（表1）。

在試樁過程中適當調整砼塌落度。

（2）CFG樁鉆機初選。

振動沉管鉆機型號為：DZ90VM2-5000EⅡ型、樁架起吊能力30～40 t、電動機功率90 kW，鉆管有效長度18.5 m。

（3）平整場地，清除障礙物。采用砂礫填筑1.5 m厚施工平臺，方便后續施工時鉆機的水平，控制成樁的豎直度。

（4）測量放線，用白灰線標示出樁位網格線，用鋼筋頭打進土中作為樁位點。

3.3 試樁施工

3.3.1 第一次試樁

（1）鉆機定位。

開鉆前，對主機上附帶的垂直度刻度盤進行校驗，采用全站儀在調試完畢的CFG鉆機主架上標設導桿中心線，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。施鉆過程中及時量測并做好終孔偏差記錄。并對9根試樁進行垂直度控制的編錄見表2。

（2）砼塌落度控制。

混合料攪拌按配合比進行配料，拌合時間不得小于90 s。實際現場混合料坍落度控制在80～100 mm。

（3）成孔順序。

從左側至右側順序施工，及上圖中1#→3#方向。

（4）鉆進成孔控制。

鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時啟動馬達鉆進。先慢后快，同時檢查鉆孔的偏差并及時糾正。在成孔過程中，發現鉆桿上下浮動時，放慢進尺，防止樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損壞。進尺根據地層而定，一般淤泥質鉆進速度控制為2～6 m/min。同時根據鉆塔上標記控制鉆進深度和電流變化情況控制進入持力層深度，達到設計深度后停鉆。在淤泥層分別按照2 m/min、4 m/min、6 m/min三種速率進行鉆進施工。

（5）灌注及提管。

打至設計孔深時，采用提升料斗向沉管內傾到砼（Φ40樁，長18 m，砼設計方量為2.3 m3），正常情況下先倒入2.0 m3（或直接采用罐車將料倒入沉管料斗內，使砼和管口持平），開動振動錘留振8～10 s，然后勻速提升沉管，提管速度分布分別控制在2 m/min、3 m/min、4 m/min。泵送和提管過程相互配合，每根樁必須一次灌注完畢，不能停工待料。快到設計樁頂標高時，適當減慢提管和泵送速度，比設計標高高出50 cm后，同時停止提管和泵送，然后移至下一樁位。

（6）移機。

當上一根樁施工完畢后，鉆機移位，進行下一根樁的施工。endprint

3.3.2 第二次試樁

第二次試樁和第一次相比，主要區別在兩方面：

施工順序，施工順序由原先的一端至另一端順序施工，改為由兩邊向中間施工。

砼塌落度，塌落度由原先的80～100 mm，調整到60～80 mm。

試樁編號為4#、5#、6#、10#、11#、12#、16#、17#、18#。

3.4 試樁分析

（1）施工過程分析。

a.擴孔系數大

在提鉆過程中，當鉆頭提至淤泥層時，會存在很明顯的擴孔，擴孔系數最大的達到了1.6。分析主要原因為施工區域和黃河臨近，地下水位很高，長時間的滲透使得原先的淤泥層由原來的軟塑變成流塑狀，流塑狀淤泥無法承受砼的側壓力，導致孔徑擴大。

b.兩種不同施工順序（由一側至一側、由兩側至中間），對擴孔系數影響較大。

c.提鉆速度和砼塌落度之間的平衡。防止砼塌落度過大，提鉆速度過慢會造成砼振搗石料下沉卡管。

（2）檢測報告分析。

a.復合地基承載力

抽4、8、9、11、15樁位，結果如表3。

b.單樁承載力

抽1、6、7、10、13、17樁位，結果如表4。

c.取芯法檢測

由于取芯機和施工鉆機豎直度的雙重誤差，加上樁徑過小，導致了部分樁體無法鉆到設計長度。但取芯樣抗壓強度均滿足設計要求（表5）。

d.低應變法檢測

低應變檢測共抽查了6根樁基，樁身結構完整，均為1類，只是有一根樁基在樁頭6 m范圍內擴徑。

4 結語

通過對試樁進行各項性能檢測，總結施工過程中發生的問題，對CFG樁在淤泥層地層采用振動沉管法施工各項施工工藝參數總結如下。

a.塌落度控制在60～80 mm是比較合理的，既可減小擴孔率，又可提高樁身成孔質量。

b.鉆進速率。在淤泥地層，鉆進速度不能隨機器自由進尺，一般宜控制在6 m/min左右。進尺過快容易造成斜孔，甚至對周圍樁體產生不利影響。

c.提管速率。在淤泥質地層，拔管速度應適當快些，控制在4 m/min左右。

d.施工順序。振動沉管法正常施工順序一般為“一側至一側順序施工”，但遇到個別區域淤泥地層有軟塑轉變成流塑時，建議采用“由兩側向中間施工”。

參考文獻

[1] 公路路基施工技術規范（JTG F10-2006）[S].

[2] 公路工程質量檢驗評定標準（JTG F80/1-2004）[S].

[3] 建筑地基處理技術規范（JGJ79-2002）[S].

[4] 建筑基樁檢測技術規范（JGJ 106-2003）[S].endprint

3.3.2 第二次試樁

第二次試樁和第一次相比，主要區別在兩方面：

施工順序，施工順序由原先的一端至另一端順序施工，改為由兩邊向中間施工。

砼塌落度，塌落度由原先的80～100 mm，調整到60～80 mm。

試樁編號為4#、5#、6#、10#、11#、12#、16#、17#、18#。

3.4 試樁分析

（1）施工過程分析。

a.擴孔系數大

在提鉆過程中，當鉆頭提至淤泥層時，會存在很明顯的擴孔，擴孔系數最大的達到了1.6。分析主要原因為施工區域和黃河臨近，地下水位很高，長時間的滲透使得原先的淤泥層由原來的軟塑變成流塑狀，流塑狀淤泥無法承受砼的側壓力，導致孔徑擴大。

b.兩種不同施工順序（由一側至一側、由兩側至中間），對擴孔系數影響較大。

c.提鉆速度和砼塌落度之間的平衡。防止砼塌落度過大，提鉆速度過慢會造成砼振搗石料下沉卡管。

（2）檢測報告分析。

a.復合地基承載力

抽4、8、9、11、15樁位，結果如表3。

b.單樁承載力

抽1、6、7、10、13、17樁位，結果如表4。

c.取芯法檢測

由于取芯機和施工鉆機豎直度的雙重誤差，加上樁徑過小，導致了部分樁體無法鉆到設計長度。但取芯樣抗壓強度均滿足設計要求（表5）。

d.低應變法檢測

低應變檢測共抽查了6根樁基，樁身結構完整，均為1類，只是有一根樁基在樁頭6 m范圍內擴徑。

4 結語

通過對試樁進行各項性能檢測，總結施工過程中發生的問題，對CFG樁在淤泥層地層采用振動沉管法施工各項施工工藝參數總結如下。

a.塌落度控制在60～80 mm是比較合理的，既可減小擴孔率，又可提高樁身成孔質量。

b.鉆進速率。在淤泥地層，鉆進速度不能隨機器自由進尺，一般宜控制在6 m/min左右。進尺過快容易造成斜孔，甚至對周圍樁體產生不利影響。

c.提管速率。在淤泥質地層，拔管速度應適當快些，控制在4 m/min左右。

d.施工順序。振動沉管法正常施工順序一般為“一側至一側順序施工”，但遇到個別區域淤泥地層有軟塑轉變成流塑時，建議采用“由兩側向中間施工”。

參考文獻

[1] 公路路基施工技術規范（JTG F10-2006）[S].

[2] 公路工程質量檢驗評定標準（JTG F80/1-2004）[S].

[3] 建筑地基處理技術規范（JGJ79-2002）[S].

[4] 建筑基樁檢測技術規范（JGJ 106-2003）[S].endprint

3.3.2 第二次試樁

第二次試樁和第一次相比，主要區別在兩方面：

施工順序，施工順序由原先的一端至另一端順序施工，改為由兩邊向中間施工。

砼塌落度，塌落度由原先的80～100 mm，調整到60～80 mm。

試樁編號為4#、5#、6#、10#、11#、12#、16#、17#、18#。

3.4 試樁分析

（1）施工過程分析。

a.擴孔系數大

在提鉆過程中，當鉆頭提至淤泥層時，會存在很明顯的擴孔，擴孔系數最大的達到了1.6。分析主要原因為施工區域和黃河臨近，地下水位很高，長時間的滲透使得原先的淤泥層由原來的軟塑變成流塑狀，流塑狀淤泥無法承受砼的側壓力，導致孔徑擴大。

b.兩種不同施工順序（由一側至一側、由兩側至中間），對擴孔系數影響較大。

c.提鉆速度和砼塌落度之間的平衡。防止砼塌落度過大，提鉆速度過慢會造成砼振搗石料下沉卡管。

（2）檢測報告分析。

a.復合地基承載力

抽4、8、9、11、15樁位，結果如表3。

b.單樁承載力

抽1、6、7、10、13、17樁位，結果如表4。

c.取芯法檢測

由于取芯機和施工鉆機豎直度的雙重誤差，加上樁徑過小，導致了部分樁體無法鉆到設計長度。但取芯樣抗壓強度均滿足設計要求（表5）。

d.低應變法檢測

低應變檢測共抽查了6根樁基，樁身結構完整，均為1類，只是有一根樁基在樁頭6 m范圍內擴徑。

4 結語

通過對試樁進行各項性能檢測，總結施工過程中發生的問題，對CFG樁在淤泥層地層采用振動沉管法施工各項施工工藝參數總結如下。

a.塌落度控制在60～80 mm是比較合理的，既可減小擴孔率，又可提高樁身成孔質量。

b.鉆進速率。在淤泥地層，鉆進速度不能隨機器自由進尺，一般宜控制在6 m/min左右。進尺過快容易造成斜孔，甚至對周圍樁體產生不利影響。

c.提管速率。在淤泥質地層，拔管速度應適當快些，控制在4 m/min左右。

d.施工順序。振動沉管法正常施工順序一般為“一側至一側順序施工”，但遇到個別區域淤泥地層有軟塑轉變成流塑時，建議采用“由兩側向中間施工”。

參考文獻

[1] 公路路基施工技術規范（JTG F10-2006）[S].

[2] 公路工程質量檢驗評定標準（JTG F80/1-2004）[S].

[3] 建筑地基處理技術規范（JGJ79-2002）[S].

[4] 建筑基樁檢測技術規范（JGJ 106-2003）[S].endprint