CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)在北京地區(qū)某項目的應(yīng)用

張紅濤

（北京市地質(zhì)工程公司 北京 100143）

0 引言

CFG樁是近年來得到快速發(fā)展的復(fù)合地基處理技術(shù)。CFG樁以其能夠充分發(fā)揮樁間土的承載力，大幅度提高軟弱地基承載力，施工效率高，施工成本低，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，并且在施工過程中能夠避免許多傳統(tǒng)施工的弊端，在多層以及小高層建筑中廣泛使用，目前已經(jīng)逐步適用于高層、超高層建筑之中。

CFG樁在北京及周邊地區(qū)同樣存在著普遍的應(yīng)用。在此次工程地基處理施工中應(yīng)用了CFG樁復(fù)合地面處理技術(shù)，取得了良好的效果。

1 工程概況

該建筑工程位于北京市，總建筑面積約4.96萬m2，其中地上面積3.9萬m2，地下總建筑面積1萬m2，建筑內(nèi)容由主樓、配樓和純地下車庫組成，主樓地上19層，高80m，地下2層，高12.9m；配樓地上6層，高27.75m，地下2層，高9.9m。基坑面積約7000m2，采用上部3m為土釘墻，下部為“樁錨+旋噴樁”的支護(hù)、隔水形式，基坑主樓區(qū)域采用CFG樁復(fù)合地基處理。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

施工區(qū)域地層按成因類型、沉積年代及其工程地質(zhì)特性差異，共劃分為9大層及亞層。其中表層為人工填土，其余各層為一般第四紀(jì)沉積層。表層一般為厚度1.00～6.20m的人工堆積之房渣土、碎石填土層及粘質(zhì)粉土素填土、粉質(zhì)粘土素填土層。現(xiàn)已填埋的引水渠部位普遍厚度較大，整體厚約3.5～4.0m。人工堆積層以下地層主要為第四紀(jì)沉積之粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂。樁端持力層為細(xì)砂、中砂層。

2.2 水文條件

地下水能夠直接影響巖土體的工程特性，也是影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性的重要因素。地下水對于地基的不均勻沉降以及承載力會產(chǎn)生較大的影響，因此在施工區(qū)域?qū)Φ叵滤谋O(jiān)測十分有必要。于施工區(qū)域內(nèi)量測到3層地下水，各層地下水水位情況及類型參見表1。

表1 地層地下水水位情況及類型

2.3 施工特點(diǎn)

結(jié)合施工區(qū)域地層巖性條件以及施工質(zhì)量要求，項目實施過程中需要重點(diǎn)解決的問題如下：

（1）本工程場區(qū)地質(zhì)條件相對較差，地下水分層及補(bǔ)給方式復(fù)雜，且地下水充沛施工降水需注意避免對周圍已有市政道路和已有建筑物造成不利影響。

（2）本工程基坑面積較為狹小，施工內(nèi)容涵蓋基坑支護(hù)及地基處理，其中主樓區(qū)域采用CFG樁復(fù)合地基。根據(jù)不同施工方式，科學(xué)布置現(xiàn)場，合理安排工序銜接，組織機(jī)械設(shè)備，保障施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量。

3 CFG樁復(fù)合地基施工工藝

3.1 CFG樁原理

CFG樁是由碎石、粉煤灰、砂或石屑摻水泥加水拌和形成的高粘強(qiáng)度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載力，工程造價一般為樁基的1/3～1/2，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 CFG樁設(shè)計方案

根據(jù)本工程的設(shè)計要求，結(jié)合本工程的巖土勘察報告，天然地基不滿足建筑物對地基承載力和地基沉降的變形要求，根據(jù)類似工程經(jīng)驗、規(guī)范及相關(guān)軟件計算，采用CFG樁復(fù)合地基處理方法以提高地基承載力及控制變形。CFG樁施工工藝采用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓灌注成樁，設(shè)計參數(shù)見表2，示意圖如圖1所示。考慮到A、C區(qū)高于B、D區(qū)2m，現(xiàn)場CFG樁施工順序為A、C區(qū)先施工，B、D區(qū)后施工。

表2 CFG樁設(shè)計參數(shù)

3.3 工藝流程

根據(jù)CFG樁長范圍內(nèi)地層巖性，采用專用CFG樁施工的長螺旋鉆機(jī)成孔，且根據(jù)具體情況連打或跳打，深度以達(dá)到設(shè)計深度為準(zhǔn)，CFG樁施工工藝流程見圖2。

3.4 質(zhì)量控制措施

施工前必須先進(jìn)行材質(zhì)檢驗，按要求嚴(yán)格施工，保證樁體達(dá)到C30混凝土強(qiáng)度。為確保樁身質(zhì)量，必須做到以下幾點(diǎn)：

圖1 CFG樁

圖2 CFG樁施工工藝流程

（1）依據(jù)鉆臂上刻劃標(biāo)記線嚴(yán)格控制鉆孔深度，依據(jù)地泵輸送混凝土速度控制提鉆速度。鉆孔達(dá)到設(shè)計深度后，一邊泵送一邊拔管，拔管速率必須控制與泵送量相匹配，泵送料達(dá)到鉆桿芯管一定高度后，方可拔管，拔管速率要保證鉆頭始終埋在CFG樁混合料液面以下，避免進(jìn)水、夾泥等質(zhì)量缺陷的發(fā)生。

（2）依據(jù)配合比控制混凝土坍落度，混合料的坍落度采用160～200mm，定期檢查混合料坍落度，每個臺班至少檢查兩次。

（3）依據(jù)預(yù)定每盤樁料用量保證樁的實際澆注混凝土用量不得小于樁孔計算體積，且保證樁身混凝土不出現(xiàn)縮徑、夾泥、松疏和斷樁等現(xiàn)象。

（4）施工時要始終保持混凝土泵料斗內(nèi)的混合料液面在斗底面以上一定高度，以免泵送時吸入空氣，造成堵管。

技術(shù)質(zhì)檢人員每天檢查班報記錄，及時發(fā)現(xiàn)問題；此外每天進(jìn)行成孔延米、成樁延米以及累計成孔延米、成樁延米、累計灌注量等統(tǒng)計工作，以便掌握工程施工有關(guān)數(shù)據(jù)，施工中成樁偏差控制如表3所示。

表3 成樁偏差控制

4 CFG樁質(zhì)量問題及解決方案

4.1 質(zhì)量問題概述

CFG樁施工結(jié)束后，對其進(jìn)行質(zhì)量檢測。在B、D區(qū)出現(xiàn)了較多的具有局部縮徑及斷樁的缺陷樁。現(xiàn)場承載力檢驗和低應(yīng)變動力檢驗樁檢測結(jié)果，B、D區(qū)域的CFG樁達(dá)不到設(shè)計要求。

4.2 原因分析

B、D區(qū)的斷樁和縮徑集中的地層為細(xì)砂、中砂層和粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土層。根據(jù)現(xiàn)場施工時對樁棄土的觀察可以明顯發(fā)現(xiàn)B、D區(qū)的地下水比A、C區(qū)更加豐富。通過分析相關(guān)資料，B、D區(qū)出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因為：

（1）該區(qū)域地下情況復(fù)雜，地層中含有豐富的地下水，地下水的存在影響了樁身質(zhì)量。

（2）施工過程中拔管速度偏快，泵送混凝土料和拔管速度匹配不恰當(dāng)，空氣未全部釋放出來，混凝土未及時填充，導(dǎo)致樁身產(chǎn)生斷面裂隙。

（3）原設(shè)計方案中混凝土坍落度為160～180mm，坍落度偏小，影響施工灌注速度，造成混凝土放料困難。補(bǔ)樁時混凝土坍落度應(yīng)調(diào)整為180～220mm。

4.3 補(bǔ)樁方案及施工控制措施

4.3.1 樁補(bǔ)方案

在距離已施工CFG樁凈距四倍樁徑處重新施工CFG樁，其樁長等設(shè)計要求同原設(shè)計。

4.3.2 預(yù)防縮徑及斷樁措施

針對B、D區(qū)產(chǎn)生較多缺陷樁的情況，實施專項施工方案，采取以下措施預(yù)防縮徑及斷樁現(xiàn)象的產(chǎn)生：

（1）回填鉆機(jī)施工面時保證60cm回填厚度，嚴(yán)格把控回填土的質(zhì)量，如有需要現(xiàn)場準(zhǔn)備鋼板，保障鉆機(jī)施工時的垂直度。

（2）鉆具調(diào)整措施：受地層影響，B區(qū)和D區(qū)的樁缺陷部位普遍集中在樁頂標(biāo)高以下4～5m，針對此區(qū)域出現(xiàn)的問題，提前將樁頂下6m范圍內(nèi)的鉆桿扇葉焊接直徑φ6.5mm光圓鋼筋，通過加粗鉆具來減小地層對縮徑和斷樁的影響。

（3）混凝土調(diào)整措施：將混凝土坍落度由160～200mm調(diào)整至180～220mm，同時嚴(yán)格控制每車混凝土的澆筑時間。

（4）施工工藝調(diào)整措施：樁頂標(biāo)高以下4～5m區(qū)域在避免產(chǎn)生抱鉆的情況下增加提鉆時的留停時間，同時合理控制混凝土泵送量。

（5）樁體達(dá)到7d養(yǎng)護(hù)齡期后方可開始清理樁間土，清理樁間土?xí)r嚴(yán)禁挖掘機(jī)觸碰樁體，避免產(chǎn)生淺層斷樁。

4.4 CFG樁復(fù)合地基補(bǔ)樁檢測

本次采用低應(yīng)變反射波法對補(bǔ)樁樁身完整性進(jìn)行檢測。為保障此次補(bǔ)樁區(qū)域施工質(zhì)量，對B、D區(qū)補(bǔ)樁施工的CFG樁全數(shù)檢測。使用低應(yīng)變基樁完整性分析軟件對現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進(jìn)行時域和頻域分析，通過分析結(jié)果綜合得出整個樁身的完整性結(jié)果。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，該區(qū)域的CFG樁滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

（1）在地層復(fù)雜、地下水豐富的區(qū)域施工CFG樁時，試樁試驗是十分必要的。通過試樁確定設(shè)計參數(shù)，能夠有效保障施工質(zhì)量，可以避免施工驗收不合格帶來的施工成本損失。

（2）B區(qū)和D區(qū)的樁缺陷部位普遍集中在樁頂標(biāo)高以下4～5m，該區(qū)域為兩種硬度不同的地層交界面。施工時需要根據(jù)地層特點(diǎn)，重點(diǎn)控制鉆機(jī)提鉆速度。遇到類似B區(qū)、D區(qū)地層，應(yīng)當(dāng)減小鉆機(jī)提鉆速度。

（3）地下水豐富的地層，澆筑條件類似水下灌注，CFG樁施工時可適當(dāng)增大混凝土坍落度，以免出現(xiàn)縮徑或斷樁。