淺談CFG樁地基處理技術(shù)

吳海龍

摘要：地基處理方法是否妥當(dāng)，應(yīng)根據(jù)該地基具體成分進(jìn)行確定。目前CFG樁復(fù)合地基技術(shù)是比較有代表性的技術(shù)，應(yīng)用廣泛。本文根據(jù)工程案例，對(duì)CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑工程；CFG樁；地基處理技術(shù)

前言

CFG樁復(fù)合地基可以提高地基的承載能力及調(diào)控性，CFG樁復(fù)合地基的施工方法較為廣泛的是振動(dòng)沉管灌注成樁法和長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合材料灌注成樁。長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合材料灌注成樁對(duì)泥漿的要求特別高，但是施工成本較低且施工簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

一、CFG樁在地基加固中的作用分析

CFG樁不用配筋，大大降低了工程造價(jià)，目前高層建筑應(yīng)用較多，主要成分水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁。在基礎(chǔ)承受了豎向荷載作用時(shí)，此時(shí)樁與樁間土在發(fā)生著沉降變形，樁的模量比較大，變形較土的變形稍微小點(diǎn)，荷載向樁頂集中的現(xiàn)象。在基礎(chǔ)下面設(shè)置褥墊層，可以讓兩者產(chǎn)生的側(cè)應(yīng)力共同改善受力性能，從而形成了復(fù)合地基的受力整體。CFG樁在粘性土、粉土、砂土等方面的加固具有顯著效果，對(duì)于淤泥質(zhì)土則需要按照該地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)后才能確認(rèn)是否適用。

二、CFG樁

CFG樁復(fù)合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂，加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁（簡(jiǎn)稱(chēng)CFG樁），樁、樁間土和褥墊層共同作用，可傳遞荷載到深層地基中去，具有較好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果，如圖1所示。

圖1 CFG樁簡(jiǎn)圖

在復(fù)合地基設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)與樁和樁間土之間設(shè)置一定厚度的褥墊層（通常采用級(jí)配砂石），是復(fù)合地基的一個(gè)核心技術(shù)。基礎(chǔ)下是否設(shè)置褥墊層，對(duì)復(fù)合地基受力影響很大。若不設(shè)置褥墊層，復(fù)合地基承載特性與樁基礎(chǔ)相似，樁間土承載能力難以發(fā)揮，不能成為復(fù)合地基。基礎(chǔ)下設(shè)置褥墊層，在樁體受豎向荷載作用時(shí)，樁體會(huì)刺入褥墊層，使樁間土和樁體共同承受豎向荷載作用。即使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過(guò)褥墊層作用到樁間土上，使樁和土共同承擔(dān)荷載。

該加固技術(shù)采用粉煤灰代替部分水泥，樁體一般不用計(jì)算配筋，在消耗了工業(yè)廢料的同時(shí)減低了成本，而且樁體強(qiáng)度高，經(jīng)處理后的復(fù)合地基承載力可大幅度提高，且減少地基沉降變形。目前，CFG樁成套技術(shù)已作為建設(shè)部“建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)”之一大力推廣應(yīng)用。

三、案列分析

某住宅樓項(xiàng)目為地上15 層，無(wú)地下室，建筑面積約7200m2，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，本工程場(chǎng)地質(zhì)從上至下大致分布為①層雜填土、②層粉質(zhì)粘土、③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、④層粗砂，場(chǎng)地上部雜填土1m厚，粉質(zhì)粘土約5.0m厚，粉質(zhì)粘土承載力僅為160Kpa，不能滿足基礎(chǔ)承載力的要求，且粗砂層埋置較深（約12m），為了較少開(kāi)挖深度，本項(xiàng)目決定采取CFG樁對(duì)地基進(jìn)行處理。

（1）方案設(shè)計(jì)

①方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程地基采用CFG樁復(fù)合地基處理，根據(jù)本工程場(chǎng)地地質(zhì)資料，場(chǎng)區(qū)地層上部主要由飽和、具高壓縮性、高靈敏度的粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土構(gòu)成，施工中受到觸動(dòng)影響變化比較大。因此，為保證樁身施工質(zhì)量，盡可能減小樁間土的擾動(dòng)，確保本項(xiàng)目的順利進(jìn)行，合理的選擇機(jī)械施工工藝，是這次CFG樁施工項(xiàng)目的關(guān)鍵。

目前，CFG樁的成樁施工方法大體有三種：振動(dòng)沉管灌注成樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓砼灌注成樁，其中：長(zhǎng)螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁，具有施工速度快、樁體密實(shí)度高、環(huán)境噪音影響較低、對(duì)周?chē)鷺堕g擾動(dòng)影響較小、特別是適合地下水位以下的高靈敏度地層等特點(diǎn)，因此，本CFG樁工程施工工藝采用長(zhǎng)螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁工藝。

②CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)混凝土墊層底標(biāo)高為-2.5m，素混凝土墊層100mm厚，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：地基處理后復(fù)合地基承載力特征值為330kpa，單樁承載力特征值為750Kn；基礎(chǔ)總沉降量不大于60mm；設(shè)計(jì)CFG 樁樁徑為400mm，樁數(shù)為210根；有效樁長(zhǎng)為10.0m；保護(hù)樁長(zhǎng)為0.3m；樁身混合料強(qiáng)度等級(jí)為C20；級(jí)配砂石褥墊層為200mm。CFG樁平面布置如圖2所示。

圖2 CFG平面布置圖

（2）CFG樁施工

①施工流程

CFG樁施工流程：樁位放點(diǎn)→長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)就位及成孔→泵送商品細(xì)石混凝土到長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)上→壓灌混凝土→邊提升鉆桿邊壓灌素混凝土→成樁→樁體養(yǎng)護(hù)→樁體檢測(cè)→清除樁間土及預(yù)留樁頭。

②施工方法

樁位放點(diǎn)：測(cè)量人員根據(jù)業(yè)主提供的建筑物場(chǎng)地的水準(zhǔn)控制點(diǎn)和建筑物位置控制坐標(biāo)定出2個(gè)軸線控制點(diǎn)。按照設(shè)計(jì)圖布置的樁位、間距、數(shù)量，從已定好的2個(gè)軸線控制點(diǎn)引放定出每一個(gè)樁的樁位點(diǎn)，并撒白灰作好標(biāo)識(shí)；一般樁位誤差不宜超過(guò)2.0cm，鉆桿垂直度偏差不超過(guò)1.5%，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)線合格后進(jìn)行下道工序。

鉆機(jī)就位及成孔：將長(zhǎng)螺旋鉆就位，調(diào)整鉆機(jī)水平并固定，專(zhuān)人檢查將鉆頭錐尖對(duì)準(zhǔn)樁位中心點(diǎn)；螺旋鉆機(jī)就位后，司鉆人員根據(jù)鉆機(jī)架上的鉛錘調(diào)節(jié)鉆機(jī)垂直度，確保垂直度偏差≤1.0H%。全部調(diào)整到位后，開(kāi)始鉆孔，在鉆機(jī)架上預(yù)先做好深度標(biāo)記，利用深度標(biāo)記進(jìn)行成孔深度控制，保證有效樁長(zhǎng)，CFG樁均超打500mm。為了減少樁間土對(duì)樁的擠土作用，打樁樁的順序?yàn)椋簭闹虚g向四周方向進(jìn)行，并隔排施打，嚴(yán)禁從一端開(kāi)始按順序逐個(gè)施打。在大面積施工前，首先進(jìn)行試樁工作，共試驗(yàn)3根樁，由此取得成樁的必要參數(shù)（提升速度、混凝土灌注速度、灌注量等）。

混合料攪拌：商品混凝土到場(chǎng)后，要求廠家供應(yīng)商品混凝土?xí)r提供相應(yīng)的合格證，并進(jìn)行混凝土和易性的檢查，做塌落度試驗(yàn)，保證混凝土的實(shí)測(cè)坍落度為180mm～220mm。按設(shè)計(jì)配合比配制混合料，嚴(yán)格控制粗骨料粒徑，一般為10mm～30mm，本工程要求水泥采用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥或鋁酸三鈣含量不大于5%的普通硅酸鹽水泥，必要時(shí)摻加泵送劑及其它外加劑。

拔管、壓灌素混凝土成樁：長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度后開(kāi)始泵送混凝土，等鉆桿中孔灌滿混凝土后，開(kāi)始提升鉆桿、壓灌素混凝土。隨后一邊泵送素混凝土（C20），一邊拔管。設(shè)專(zhuān)人指揮協(xié)調(diào)鉆機(jī)操作手和混凝土泵操作手保證泵送混凝土和提升鉆桿的默契配合，以確保成樁質(zhì)量。

在正常情況下，鉆機(jī)的提升速度≤2.5m/min，在含水地層段內(nèi)，適當(dāng)放慢提鉆速度，以防流砂造成塌孔、斷樁現(xiàn)象。提鉆的速率與混合料的泵送速率相協(xié)調(diào)，保證鉆桿孔內(nèi)混凝土表面高度始終略高于鉆桿底出料口，直至灌到超過(guò)樁頂標(biāo)高50cm為止。

停灌樁頂標(biāo)高、移機(jī)下一樁位：盡量控制好樁頂標(biāo)高停灰面這一環(huán)節(jié)，在達(dá)到技術(shù)要求的條件下，做到盡可能少浪費(fèi)混合料。

施工過(guò)程中應(yīng)抽樣做混凝土試塊，一個(gè)臺(tái)班做一組（3塊），進(jìn)行承載力試驗(yàn)，達(dá)到齡期后再進(jìn)行承載力試驗(yàn)。

（3）CFG復(fù)合地基檢測(cè)

①CFG樁施工完成28天，樁體達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)CFG樁和CFG復(fù)合地基進(jìn)行檢測(cè)。復(fù)合地基載荷試驗(yàn)方法見(jiàn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012和《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008。

②檢測(cè)內(nèi)容：樁間土原位檢測(cè)、低應(yīng)變樁身完整性檢測(cè)、CFG樁變形模量測(cè)定及單樁復(fù)合地基靜載荷承載力檢測(cè)。本次檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)的要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，采用CFG樁加固形成后的復(fù)合地基，不僅能夠獲得較高的承載力，同時(shí)由于復(fù)合地基壓縮模量的增大而使變形顯著降低，使建筑物