閃長巖殘積土中采用CFG樁復(fù)合地基作為高程建筑物基礎(chǔ)的可能性研究

王能永

湖北省地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司 湖北 武漢 430061

1 引言

伴隨著生活水平的提高人們對建筑物結(jié)構(gòu)的耐久性及結(jié)構(gòu)的品質(zhì)要求越來越高,由此越來越多的地基處理新技術(shù)在建筑領(lǐng)域得以實現(xiàn)、運用。而CFG樁復(fù)合地基就是近十幾年來發(fā)展較為迅速的一種創(chuàng)新性技術(shù)。CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)經(jīng)過不斷的技術(shù)改進,在提高軟弱土層地基承載力及其穩(wěn)定性,降低軟弱土層的壓縮性及基礎(chǔ)的不均勻沉降,防止軟弱地基液化等方面呈現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢,加之其施工速度快、工期短、造價低等一系列優(yōu)勢,使得其在全國工程建設(shè),尤其是復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的應(yīng)用比較廣泛。本文正是在此背景下,針對黃石市下陸區(qū)長樂花苑項目閃長巖殘積土CFG樁復(fù)合地基處理開展應(yīng)用總結(jié)及研究。

2 高層CFG樁復(fù)合地基的施工

2.1 CFG施工準備

2.1.1 CFG樁施工設(shè)備 本工程CFG樁的施工采用長螺旋鉆機鉆進,混凝土采用商品混凝土。目前步履式長螺旋鉆機能夠自行移動,成孔深度分為12、16、18、24米和30米等機型,本工程施工樁長為9.0～13.5m,采用16m的機型能滿足施工要求。長螺旋鉆孔壓灌樁機進場后,及時進行安裝及調(diào)試,確保成孔鉆機行走平穩(wěn),運轉(zhuǎn)正常,在鉆機支架立柱上根據(jù)深度要求標注控制尺寸標記。

2.1.2 材料 本工程CFG樁原材料包括砂、碎石、水泥、粉煤灰和外加劑,在進場前需確定原材料的種類、品質(zhì),并將原材料送至相關(guān)部門進行檢測。由于本工程使用商品混凝土,所以需將商品混凝土樣品及時送檢。

2.1.3 施放樁位 在CFG樁施工前根據(jù)圖紙,確定建筑物的控制軸線,并將CFG樁的準確位置施放到CFG樁作業(yè)面上。

2.1.4 試成樁 根據(jù)設(shè)計的CFG樁的樁徑,有效樁長,樁體強度,樁頂標高等設(shè)計控制參數(shù),并按確定的參數(shù)試成樁。

2.1.5 材料配合比試驗長螺旋鉆孔灌注樁的施工配合比根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況,以實驗室試驗報告提供的材料配合比為標準。

2.2 CFG施工過程

2.2.1 鉆機就位 CFG樁施工時,鉆機就位后,應(yīng)用鉆機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導(dǎo)桿,校正位置,使鉆桿垂直對準樁位中心,確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。

2.2.2 鉆進成孔 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,啟動鉆機,開始鉆進。一般先慢后快,這樣便于及時修正。若發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時,應(yīng)放慢進尺,否則較易導(dǎo)致樁孔偏斜、位移,甚至使鉆桿、鉆具損壞。鉆進的深度根據(jù)設(shè)計樁長和鉆進時的電流大小控制,當(dāng)鉆頭到達設(shè)計樁長預(yù)訂標高時,于動力頭地面停留位置相應(yīng)的鉆機塔身處做醒目標記,作為施工時控制樁長的依據(jù)。施工時還要考慮施工作面的標高差異,作相應(yīng)增減。

2.2.3 灌注及拔管 CFG樁成孔到設(shè)計標高后,停止鉆進,開始泵送混合料,當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管,嚴禁先提管后泵料。成樁的提速宜控制在2-3米/分鐘。成樁過程宜連續(xù)進行,盡量避免因后臺供料慢而導(dǎo)致停機待料。

2.2.4 移機 當(dāng)上一根樁施工完畢后,鉆機移位,進行下一根樁的施工,由于CFG樁排出的土較多,穿將臨近的樁位覆蓋,有時還因鉆機支撐是支撐腳壓在樁位旁是原標定的樁位發(fā)生移動,因此,下一根樁施工時,還應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復(fù)合,保證樁位準確。

2.2.5 棄土清運 CFG樁施工完畢,待樁體達到一定強度,一般七天左右,方可進行開槽清土。清土包括CFG樁鉆孔土清運和保護土層清運兩部分,對于CFG樁樁較長且處理面積較大的樓座,

由于人工清運效率低,可采用機械和人工聯(lián)合清運。采用挖掘機清土?xí)r,須嚴格控制標高,防止挖斷工程樁和擾動樁工作面以下保護土層,禁止在打樁工作面上行走,挖掘機清理完大片棄土后,人工將樁身保護樁長大部分挖除,或使其與樁身斷開,一般留下30厘米的保護樁長,打樁棄土清運完畢后,其下50厘米保護土層采用人工挖除。

2.2.6 樁頭處理 棄土工作完畢后,需將樁頂設(shè)計標高以上樁頭截斷,首先找出樁頂標高位置,在同一水平面按同一角度對稱放置2個或4個鋼釬,用大錘同時擊打,將樁頭截斷,最好采用截樁機截樁,其次,樁頭截斷后,用鋼釬、手錘等將樁頂從四周向中間修平至樁頂設(shè)計標高,允許偏差為0-±20厘米。

2.2.7 褥墊層的處理 CFG樁復(fù)合地基檢驗完畢且滿足設(shè)計要求后,進行褥墊層施工。褥墊層為300mm厚中粗砂、級配砂石組成,砂與碎石體積為2:1,碎石粒徑最大不超過30mm,褥墊層鋪設(shè)采用靜力壓實法。

2.2.8 筏板基礎(chǔ)的施工

3 CFG樁單樁豎向抗壓靜載檢驗工作

首先,在試驗加載期間,采用快速維持荷載法,分級荷載為預(yù)定最大試驗荷載的1/10,第一、二級荷載按2倍分級荷載加載。

受檢樁沉降相對收斂標準:加載時每級荷載維持時間不應(yīng)小于一小時,最后15min時間間隔的樁頂沉降增量小于相鄰15min時間間隔的樁頂沉降量。當(dāng)樁頂沉降速率達到相對收斂標準時,再施加下一級荷載。

其次,在試驗卸載期間,每級卸載量為分級荷載的兩倍,每級荷載維持時間為15min,按第5min、15min各測讀一次樁頂沉降量;卸載至零后,測讀樁頂殘余沉降量,維持時間為120min,測讀時間為5min、15min、30min,以后每隔30min測讀一次。

第三,樁的沉降觀測期間在樁頂對稱位置裝設(shè)2個RS-JYC型50mm量程的位移傳感器(進度為0.01mm),利用RS-JYC型樁基靜載測試分析儀按規(guī)定時間測讀樁頂沉降量。

第四,試驗所用的儀器、儀表均經(jīng)省計量部門定期檢驗、校準合格后統(tǒng)一發(fā)給計量認證合格證,精度滿足試驗要求。

通過檢測得出如下結(jié)論,長樂花苑A、B、C座單樁豎向抗壓靜荷載試驗,按《建筑地基基礎(chǔ)檢測技術(shù)規(guī)范》(DB42/269-2003)第4.1.9條第4.1.11條的規(guī)定,終止加載,所檢測的8根Z滿足設(shè)計承載力特征值700k N的要求,其最終加載值1400k N,滿足設(shè)計要求。

4 CFG效益分析

4.1 CFG質(zhì)量效益分析 我們通過對CFG單樁豎向抗壓靜載試驗、CFG樁復(fù)合地基靜載試驗,低應(yīng)變法試驗及建筑物的沉降觀測結(jié)果的各項數(shù)值,指標可以看出,CFG樁復(fù)合地基處理達到了設(shè)計要求,為本工程高層建筑物的安全打好了基礎(chǔ)。

4.2 CFG經(jīng)濟效益和社會效益分析 由于單樁承載力提高,可以減少基礎(chǔ)鋼筋混凝土量。CFG樁利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料,不僅可改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu),提高粗骨料與砂漿之間的界面強度,還能改善了混凝土和易性。粉煤灰的應(yīng)用,節(jié)省了水泥,利用了工業(yè)廢料,減少了環(huán)境污染,而且長螺旋鉆孔灌注樁施工無震動,噪音低,安全,無泥漿污染。

表1 CFG樁與鉆孔灌注樁經(jīng)濟效益對比表

以長樂花苑為例子,設(shè)計CFG樁工程量1642根,實際樁施工完成時間35天,投入成本220萬元。假如樁設(shè)計為鉆孔灌注樁,為加快施工進度,相同建筑面積情況下,投入2臺旋挖機進行樁施工,預(yù)計樁施工工期約60-70天,而且總價預(yù)計457.5942萬元,

兩者進行比較可得:CFG樁地基處理速度快,工期短,大大降低了工程成本,施工進度大幅度提升,帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,與鉆孔灌注樁相比,可節(jié)約投資造價約1/3～1/2。

5 結(jié)束語

綜上所述,本文根據(jù)CFG樁單樁靜載試驗及結(jié)果進行分析,說明本工程中CFG樁身的完整性比較理想,地基承載力能夠滿足設(shè)計要求,從而說明了CFG樁在本工程中的可行性,為CFG樁在其它類似工程上的應(yīng)用提供了參考。