不同CFG樁施工工藝比選及施工質(zhì)量控制

黃道生

合誠(chéng)工程咨詢集團(tuán)股份有限公司，福建 廈門 363000

1 工程概況

A1-1合同段位于漳州市龍文區(qū)，項(xiàng)目位于與九龍江西溪和北溪的兩岸或附近，區(qū)內(nèi)地形開闊、地勢(shì)平坦，相對(duì)高差較小，原地貌多為苗圃地，路基均勻性差。其中K0+065.5～K0+392段地質(zhì)結(jié)構(gòu)層自上而下分別為素填土、粉質(zhì)黏土、流塑狀淤泥質(zhì)砂、殘積砂質(zhì)粘性土（持力層）。K0+820～K0+980段地質(zhì)結(jié)構(gòu)層自上而下分別為素填土、淤泥質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土（持力層）。

2 試樁

試樁目的如下：

（1）核查地勘資料、設(shè)計(jì)施工順序及樁間距2m布置是否適合，確定樁長(zhǎng)處理深度，是否滿足設(shè)計(jì)承載力要求。

（2）確定CFG樁混凝土配合比、坍落度、拔管速度；確定各層地質(zhì)的電流情況及最大電流。

（3）確定CFG樁各工序銜接與工序要求，驗(yàn)證機(jī)械性能，選擇合理的機(jī)械設(shè)備；確定合理的人員分工。

2.1 試驗(yàn)樁施打范圍［1］

根據(jù)設(shè)計(jì)提供些地質(zhì)鉆勘點(diǎn)同時(shí)結(jié)合進(jìn)場(chǎng)后地質(zhì)補(bǔ)勘孔，通過(guò)選樁會(huì)議選定，分別在A55-24、A56-25、A68-22、A68-23、B118-8、B118-9、B129-17、B129-18進(jìn)行試樁。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

（1）復(fù)核設(shè)計(jì)地質(zhì)情況。

（2）CFG樁施工順序、以及機(jī)械、人員組合是否合理。

（3）CFG樁混凝土工作性能、成樁質(zhì)量。

3 試樁確定施工主要控制指標(biāo)

長(zhǎng)螺旋法（振動(dòng)沉管法）控制指標(biāo)：

混凝土坍落度180±20mm

鉆進(jìn)速度1.2～1.5m/min

拔管速度1.5～2.5m/min；（拔管速度：2.5～3m/min控制）

鉆桿垂直度控制≯1%

設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)與電流綜合控制

4 振動(dòng)沉管施工工藝

4.1 平整場(chǎng)地

根據(jù)設(shè)計(jì)地勘提供的資料，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查場(chǎng)地內(nèi)地上、地下管線位置標(biāo)高走向、地上建筑物、青苗等分布情況。根據(jù)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行規(guī)劃布置、平整、壓實(shí)，場(chǎng)地布置需考慮施工機(jī)械作業(yè)順序與混凝土運(yùn)輸通道以及樁間置換土的運(yùn)輸通道不沖突，場(chǎng)地平整壓實(shí)需設(shè)置排水系統(tǒng)以免排水不通暢積水，同時(shí)滿足振動(dòng)沉管打樁機(jī)自重和抗傾覆的要求。

4.2 施工放樣

根據(jù)樁位布置圖，用全站儀放出試樁位置，樁心復(fù)合無(wú)誤后，在樁基中心縱、橫方向2m位置設(shè)置引樁，樁位偏差控制在±10cm。

4.3 鉆機(jī)就位與樁位控制

鉆桿精平控制：鉆機(jī)就位粗平后，通過(guò)全站儀或者懸掛垂線，測(cè)設(shè)垂線與鉆桿上、中、下三個(gè)點(diǎn)的相對(duì)距離檢測(cè)鉆桿垂直度，同時(shí)通過(guò)量測(cè)引樁與樁心間距進(jìn)行精平調(diào)整，確保CFG樁垂直度容許偏差≯1.0%。

4.4 鉆進(jìn)

緩慢下放鉆桿，當(dāng)鉆頭與地面接觸后暫停下放，再次檢查鉆頭閥門是否關(guān)閉、鉆頭與樁位是否在同一鉛垂線上，符合要求后開始振動(dòng)逐步下沉。一般應(yīng)先慢后快，在鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)管材鉆機(jī)工作狀態(tài)和姿態(tài)如發(fā)現(xiàn)鉆桿異常擺動(dòng)或難以鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)暫停鉆進(jìn)分析原因，重新開鉆前需檢查鉆桿垂直度和樁位。

樁長(zhǎng)控制：為方便量測(cè)以及夜間施工控制，需在鉆桿上用反光材料做明確的長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)為一般該區(qū)域設(shè)計(jì)深度加長(zhǎng)1～2m。

4.5 灌注和拔管

鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，通過(guò)加料斗往鉆桿內(nèi)進(jìn)料，開始拔管前需按理論計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)敲擊鉆桿的方法判定鉆桿芯內(nèi)充滿混合料，并且在原地留振10～20s然后邊振動(dòng)邊拔管。拔管速度按均勻線速控制，一般控制1.5～2.5m/min左右，一般在距孔口3m處位置以及樁身處于粘稠的淤泥或淤泥質(zhì)土?xí)r應(yīng)放緩拔管速率，以防止樁身縮徑。灌注過(guò)程應(yīng)保證樁管內(nèi)混合料始終高于拔管高度3m，每提升管1.5～2.0m時(shí)，留振10～20s，以確保樁身的完整性和長(zhǎng)度。

CFG樁強(qiáng)度未達(dá)到強(qiáng)度期間，任何機(jī)械不得進(jìn)入施工區(qū)域。CFG樁身都位于地面以下無(wú)需專門養(yǎng)護(hù)。

4.6 鉆機(jī)移位

根據(jù)鉆機(jī)的具體情況，一般鉆4、5個(gè)孔移動(dòng)一次鉆機(jī)。為防止地下軟弱層發(fā)生竄孔以及振動(dòng)過(guò)程中對(duì)已灌注孔的影響，現(xiàn)場(chǎng)采用隔一打一跳孔作業(yè)，跳打間隔時(shí)間待相鄰位置混合料強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求后在進(jìn)行。

4.7 截樁頭和開挖樁間土

CFG達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，同時(shí)完成單樁、復(fù)合地基承載力以及樁身完整性檢測(cè)合格后，方可采用輪式小挖機(jī)配合人工開挖樁間土。開挖前應(yīng)人工清出樁頭位置，防止開挖過(guò)程中機(jī)械碰撞觸CFG樁。樁頭鑿除后統(tǒng)一運(yùn)至棄土場(chǎng)存放。

4.8 樁的檢測(cè)

（1）低應(yīng)變檢測(cè)樁身完整性

（2）28d混合料強(qiáng)度

（3）單樁承載力、復(fù)合承載力檢測(cè)

5 長(zhǎng)螺旋施工工藝

CFG長(zhǎng)螺旋法施工流程圖

5.1 施工準(zhǔn)備

（1）平整場(chǎng)地：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查場(chǎng)地內(nèi)地上、地下管線位置標(biāo)高走向、地上建筑物、青苗等分布情況。根據(jù)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行規(guī)劃布置、平整、壓實(shí)，場(chǎng)地布置需考慮施工機(jī)械作業(yè)順序與混凝土運(yùn)輸通道不沖突，場(chǎng)地平整壓實(shí)需設(shè)置排水系統(tǒng)以免排水不通暢積水。

（2）測(cè)量放樣：使用全站儀對(duì)選定的試樁樁位進(jìn)行放樣，并在樁心位置打木樁并灑白灰或者系紅色袋子進(jìn)行明顯標(biāo)記。

（3）機(jī)械組裝、檢查：鉆機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后需檢查機(jī)械電流表標(biāo)定情況、作業(yè)人員持證上崗情況，同時(shí)要檢查鉆桿長(zhǎng)度，鉆桿長(zhǎng)度必須滿足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)+預(yù)估樁長(zhǎng)變化需求，組裝完成需進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行作業(yè)；

5.2 鉆機(jī)就位、調(diào)整

鉆機(jī)就位粗平后，通過(guò)全站儀或者懸掛垂線，測(cè)設(shè)垂線與鉆桿上、中、下三個(gè)點(diǎn)的相對(duì)距離檢測(cè)鉆桿垂直度，同時(shí)通過(guò)量測(cè)引樁與樁心間距進(jìn)行精平調(diào)整，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1.0%。

5.3 鉆進(jìn)成孔

緩慢下放鉆桿，當(dāng)鉆頭與地面零接觸后暫停下放，再次檢查鉆頭閥門是否關(guān)閉、鉆頭與樁位是否在同一鉛垂線上，符合要求后勻速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度按1.2～1.5m/min進(jìn)行控制，避免形成螺旋孔。在鉆孔施工中應(yīng)隨時(shí)觀察鉆機(jī)、鉆桿的姿態(tài)，確保樁體的垂直度和樁位偏差符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

每鉆進(jìn)1m觀察電流表變化，當(dāng)鉆頭達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)預(yù)定標(biāo)高時(shí)，核查地質(zhì)情況以及電流表電流情況，當(dāng)符合設(shè)計(jì)地質(zhì)要求時(shí)，作為施工時(shí)控制孔深的依據(jù)；如不符合，需經(jīng)參建五方責(zé)任主體現(xiàn)場(chǎng)確定繼續(xù)鉆進(jìn)，直至符合設(shè)計(jì)地質(zhì)情況并記錄實(shí)際樁長(zhǎng)。即施工樁長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)情況和鉆進(jìn)電流變化綜合控制，確保樁體穿透軟土層并進(jìn)入持力層≮1m。

5.4 灌注和拔管

到達(dá)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)后開始泵送混合料，通過(guò)理論計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)敲擊鉆桿的方法確認(rèn)鉆桿芯內(nèi)充滿混合料。然后開始邊拔管邊灌注混合料并保持連續(xù)作業(yè)。灌注過(guò)程中提管速率控制為1.5～2.5m/min，距孔口3m處以及穿過(guò)淤泥層時(shí)提管速率控制為0.8～1m/min，且需始終保證鉆頭矛尖始終埋在混合料面。拔管過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)禁先提管后泵送同時(shí)避免反插，以保證樁身的完整性，當(dāng)拔管拔出地面確認(rèn)成樁符合設(shè)計(jì)要求后用濕粘土封頂，然后移機(jī)繼續(xù)下一根樁的施工。

5.5 樁頭清理

CFG強(qiáng)度、承載力檢測(cè)合格后，采用小型機(jī)械配合人工開挖樁間土，開挖過(guò)程中不得碰撞CFG樁樁頭和樁身。樁頭鑿除采用環(huán)切法，樁頭運(yùn)至棄土場(chǎng)統(tǒng)一存放。

5.6 樁基檢測(cè)

（1）單樁、復(fù)合承載力檢測(cè)

CFG樁樁身單樁、復(fù)合承載力檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷單樁、復(fù)合承載值是否滿足設(shè)計(jì)。

（2）CFG樁混合料強(qiáng)度

28d試件抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。

（3）低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)

6 施工工藝適用條件以及工藝特點(diǎn)［2］

6.1 振動(dòng)沉管工藝：

適用地質(zhì)條件：振動(dòng)沉管屬于非排土成樁工藝，適用于人工填土、粉土、粘性土、松散砂土、淤泥質(zhì)土。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）可減少或消除流塑狀淤泥質(zhì)土液化現(xiàn)象，增加樁基側(cè)摩阻力，進(jìn)而提高復(fù)合地基承載力。

（2）不需要處理樁間置換土，較為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

缺點(diǎn)：

（1）質(zhì)量不易控制，施工過(guò)程中拔管速度過(guò)快或者管內(nèi)混合料高度不足，極易出現(xiàn)絕頸斷樁、夾泥等現(xiàn)象。

（2）振動(dòng)噪音、沖擊波污染嚴(yán)重，對(duì)附近的建筑可能會(huì)帶來(lái)不良影響。

（3）樁基處理長(zhǎng)度受到限制，隨著樁基處理深度增加，鉆桿與周邊土之間間摩阻力越大，難以穿透硬的沙土層。

6.2 長(zhǎng)螺旋CFG樁施工工藝

適用的地質(zhì)條件：適用于改擴(kuò)建工程或者對(duì)建筑物沉降要求嚴(yán)格的區(qū)域的粘性土、粉土、素填土等地基。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）對(duì)樁間土的擾動(dòng)不大，施工過(guò)程中相比較振動(dòng)成樁噪音低，成樁質(zhì)量好。

（2）樁基處理深度長(zhǎng)。采用螺旋鉆頭穿透能力強(qiáng)，可以穿透硬土砂層。

（3）通過(guò)樁基置換土可以實(shí)時(shí)驗(yàn)證地質(zhì)情況。

缺點(diǎn)：

（1）對(duì)混合料以及原材料要求高，尤其是混合料的可泵性和和易性以及碎石的粒徑。

（2）流塑狀淤泥質(zhì)沙以及地下水位高情況，成樁質(zhì)量不易保證。

（3）產(chǎn)生大量棄土，需清運(yùn)占用場(chǎng)地大，現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工不易保證。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)長(zhǎng)螺旋法鉆和振動(dòng)沉管法試樁對(duì)比，采用振動(dòng)沉管主要體現(xiàn)在樁間土擠密效果好，提高復(fù)合承載力，工程造價(jià)成本較經(jīng)濟(jì)，但噪聲和振動(dòng)沖擊波對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響；長(zhǎng)螺旋施工，主要是成孔穿透力強(qiáng)，施工效率高，成樁質(zhì)量好，對(duì)樁間土的強(qiáng)度破壞不大，對(duì)周邊建筑物影響較低，但環(huán)境處理成本高，相對(duì)工程造價(jià)成本較高。