新建海堤擋墻基礎(chǔ)處理中CFG樁的應(yīng)用

陸帥君

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概況

福建漳州液化天然氣(LNG)接收站項(xiàng)目防洪減災(zāi)護(hù)岸施工工程包括新建排洪渠及相關(guān)消能設(shè)施，結(jié)合(LNG)接收站項(xiàng)目工程建設(shè)，需要新建海堤及其附屬配套設(shè)施。海堤工程位于場(chǎng)地南部海岸，包括長(zhǎng)度約459.7m邊坡防護(hù)、場(chǎng)地平整后形成邊坡的支護(hù)、以及接收站北側(cè)山體邊坡支護(hù)。CFG樁基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)方案：C20水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)，樁徑500mm，間距1.5m，樁長(zhǎng)6米正方形布置。總共4708根CFG樁。

圖1 CFG樁平面布置圖

2 地質(zhì)情況

項(xiàng)目地處漳州龍海市隆教鄉(xiāng)流會(huì)村，流域洪水主要為坡面匯流，內(nèi)水系單一。工程區(qū)地貌主要為海岸階地、風(fēng)成砂丘、山丘陵地貌。地層主要為燕山晚期侵入混合花崗巖、侏羅紀(jì)上統(tǒng)凝灰?guī)r、上第三系玄武巖、第四系地層，第四系地層主要為海積、風(fēng)積、填土、坡殘積層。

3 施工部署

開(kāi)工前完成CFG樁基施工有關(guān)的用水、用電等管線的前期布置工作，完成三通一平及便道施工。場(chǎng)內(nèi)道路滿足機(jī)械及車輛的行駛要求。地表雜土和軟土清理至作業(yè)區(qū)域外，作業(yè)場(chǎng)地周邊做好截排水溝等導(dǎo)水設(shè)施，防止積水浸泡作業(yè)場(chǎng)地。

施工機(jī)具為2臺(tái)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)(一備一用)、挖掘機(jī)、拌和機(jī)等。長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)組作業(yè)設(shè)立隔離區(qū)警戒區(qū)并有專人值守，在安裝有專人指揮，施工時(shí)嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)。

3.1 作業(yè)條件及相關(guān)要求

1)地基加固寬度根據(jù)設(shè)計(jì)平面圖確定位置尺寸，并清理施工作業(yè)范圍內(nèi)的腐殖土和軟土。

2)根據(jù)設(shè)計(jì)樁位布置圖的要求，按照樁的布置形式將樁位準(zhǔn)確位置放到地面，為了在施工時(shí)便于找點(diǎn)可以在放點(diǎn)時(shí)采用滑石粉加鋼筋(長(zhǎng)200-300mm)在樁位處扎入深度<500mm的孔，填入白灰標(biāo)識(shí)樁位。在作業(yè)區(qū)域外建立2-3個(gè)水準(zhǔn)控制點(diǎn)，并用白線定出軸線位置,用經(jīng)緯儀根據(jù)控制樁頂標(biāo)高進(jìn)行隨時(shí)檢查復(fù)核。

3)作業(yè)前提前做好施工人員的技術(shù)交底，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)情況、設(shè)計(jì)及規(guī)范要求、工藝要求、作業(yè)操作要點(diǎn)、質(zhì)量要求和安全保障措施的交底，并做好安全、技術(shù)交底記錄并書(shū)面簽字存檔。

4)做好樁基工程施工記錄和隱蔽工程驗(yàn)收記錄。

該項(xiàng)目樁基成孔采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)取土成孔，根據(jù)設(shè)計(jì)要求于施工前在室內(nèi)按照材料進(jìn)行配合比試配，施工時(shí)根據(jù)配合比報(bào)告單配置樁體材料。依據(jù)設(shè)計(jì)文件要求進(jìn)行試樁，確定混合料配合比、攪拌時(shí)長(zhǎng)、坍落度大小、拔管速度等參數(shù)，同時(shí)驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)和地基處理效果。

3.2 施工工藝流程

1)測(cè)量放樣：施工放樣前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)原地面標(biāo)高進(jìn)行抄平測(cè)量并將原地面碾壓后測(cè)繪出每個(gè)樁位置。施工后樁頂標(biāo)高控制高于設(shè)計(jì)碎石墊層底標(biāo)高以上。GFC樁位置應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙位置分區(qū)分塊，對(duì)每個(gè)樁位實(shí)行編碼管理，實(shí)行定人定機(jī)定崗管理。

2)鉆機(jī)就位：放樣后的樁點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)收合格后，在移動(dòng)鉆機(jī)就位，確定鉆桿豎向垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心線，鉆桿的垂直度容許偏差≤1%。通過(guò)在鉆機(jī)上吊掛垂球測(cè)量方法控制垂直度。施工人員對(duì)樁基的樁位位置、樁機(jī)對(duì)中及垂直度檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行鉆孔。

3)鉆機(jī)就位對(duì)中后，開(kāi)始鉆孔前關(guān)閉鉆頭閥門，鉆桿鉆頭抵達(dá)到地面后在進(jìn)行鉆機(jī)鉆進(jìn)。鉆桿鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)先慢后快，以減少鉆桿的搖晃，在鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程及時(shí)進(jìn)行糾偏。在鉆進(jìn)成孔中，如發(fā)生鉆桿搖晃或鉆進(jìn)緩慢時(shí)，應(yīng)放慢鉆進(jìn)速度，確保樁孔不產(chǎn)生偏斜、位移。當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)深度后鉆機(jī)在空轉(zhuǎn)清土，讓樁基孔底虛土被鉆出清理孔底。

4)在鉆進(jìn)施工時(shí)可根據(jù)樁機(jī)機(jī)架出現(xiàn)明顯晃動(dòng)，電流突然加大會(huì)，鉆頭進(jìn)尺明顯變慢來(lái)判定鉆桿碰到到石層的深度。

5)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)孔底高程后，通過(guò)混凝土泵的管道把高塌落度的流動(dòng)混凝土澆筑至樁孔底并提鉆，樁孔底單向活門自動(dòng)打開(kāi)讓混凝土流出，提鉆時(shí)要保證鉆具在混凝土內(nèi)埋深0.3-1.0m內(nèi)。為防止出現(xiàn)斷樁，混凝土的泵入速度與提鉆速度同步進(jìn)行，灌入與提鉆時(shí)間控制在2-2.5m/min，樁孔內(nèi)混凝土面灌入高度比鉆頭位置高出0.3-1.0m。

6)移機(jī)：GFC樁施工完畢后，在進(jìn)入下一根樁的施工時(shí)必須進(jìn)行鉆機(jī)移位，因施工時(shí)上一根樁機(jī)鉆孔排出的土較多會(huì)堆放在臨近的樁位上，以及鉆機(jī)機(jī)身支撐振動(dòng)等產(chǎn)生臨近樁位原定位點(diǎn)發(fā)生偏移。為保證樁位準(zhǔn)確，在進(jìn)行下一樁前應(yīng)根據(jù)軸線及附件樁的位置本次所移機(jī)施工的樁位測(cè)量復(fù)核[1]。

4 水泥粉煤灰碎石樁(CFG)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 CFG樁身過(guò)程檢測(cè)

4.1.1 CFC樁在施工過(guò)程時(shí)的質(zhì)量檢驗(yàn)根據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，主控項(xiàng)目及一般項(xiàng)目的內(nèi)容均應(yīng)全部合格。

施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4.1.2 施工后質(zhì)量檢測(cè)

GFC樁澆筑成樁后，達(dá)到28d后檢測(cè)樁身完整性、復(fù)合地基檢測(cè)應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

1)CFG樁身檢測(cè)：樁基施工時(shí)抽樣進(jìn)行混合料試塊制作，根據(jù)每日完成工程量最檢測(cè)頻率按每組(3塊)15cm×15cm×15cm的試塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，測(cè)定28d樁基的抗壓強(qiáng)度。

2)樁身完整性檢測(cè)：CFG樁試樁后采用低應(yīng)變進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，二類及以上樁比例要求為100%。

3)海堤部分CFG單樁承載力根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范≥490kPa，復(fù)合地基承載力≥320kPa[2]。

5 施工中常見(jiàn)問(wèn)題及事項(xiàng)的分析和解決

5.1 樁基澆筑施工過(guò)程中堵管

5.1.1 原因分析

1)混凝土配合比不合理。

2)混凝土攪拌質(zhì)量又缺陷。

3)施工操作不當(dāng)。

4)設(shè)備缺陷。

5.1.2 預(yù)防措施

1)混凝土拌合時(shí)，配料按照配合比比例進(jìn)行，配比計(jì)量偏差控制在規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)。

2)對(duì)混凝土拌合進(jìn)行全過(guò)程控制，拌合時(shí)間按照設(shè)計(jì)拌合時(shí)間控制，混凝土拌合上料順序入倉(cāng)。

3)基樁鉆進(jìn)設(shè)計(jì)深度,在進(jìn)行泵送混合料施工,為防止鉆頭處的水泥漿液被擠出管路造成堵塞，排氣閥應(yīng)能正常排出管內(nèi)空氣，鉆桿輸送管內(nèi)混合料時(shí)應(yīng)及時(shí)同步提鉆。

4)經(jīng)常檢查、保養(yǎng)設(shè)備，使設(shè)備保持良好狀態(tài)。

5.2 串孔

5.2.1 原因分析

樁孔土層為粉細(xì)砂、松散飽和粉土。鉆桿鉆進(jìn)過(guò)程對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)、土層擾動(dòng)能量的積累土體發(fā)生液化。

5.2.2 預(yù)防措施

1)采取跳樁、隔排作業(yè)的方法。

2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件,加大樁距,避免打樁對(duì)周邊樁位擾動(dòng)。

3)加大作業(yè)區(qū)域內(nèi)打樁排數(shù)間距,降低已打樁擾動(dòng)能量積累。

4)合理提高鉆頭鉆進(jìn)速度。

5.3 樁頭空芯

5.3.1 原因分析

鉆機(jī)鉆孔作業(yè)時(shí)排氣閥堵塞無(wú)法將管內(nèi)空氣全部排出，主要表現(xiàn)為管內(nèi)充滿空氣，排氣閥失效引起的。

5.3.2 預(yù)防措施

樁基在鉆進(jìn)中定期檢查排氣閥使用情況,發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。

5.4 樁端不飽滿

5.4.1 原因分析

作業(yè)時(shí)鉆機(jī)先提鉆后灌入混凝土料引起鉆頭上的土及孔內(nèi)土掉入樁孔。

5.4.2 預(yù)防措施

為保證樁端承載力，在鉆孔混凝土灌入及提鉆時(shí)工人應(yīng)密切配合,同進(jìn)作業(yè)要求施工。

5.5 樁體強(qiáng)度不均勻

5.5.1 原因分析

樁機(jī)提升速度太快造成縮頸斷樁。樁體強(qiáng)度不均勻，樁體混凝土離析或水泥含量少或浮漿過(guò)多。主要為提升慢或留振時(shí)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)引起。

5.5.2 預(yù)防措施

混凝土澆筑過(guò)程中鉆桿提升速度控制在1.2m至1.5m/min,并使提升和混凝土灌入速度均勻一致,控制留振時(shí)間5-10s。

6 質(zhì)量保證措施

1)按照設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，開(kāi)工前對(duì)所有施工人員進(jìn)行技術(shù)交底教育，按規(guī)范組織施工，提升質(zhì)量意識(shí)。

2)施工作業(yè)配備專業(yè)的技術(shù)人員，做好每道工序質(zhì)檢，合格后方進(jìn)入下道工序。

3)施工作業(yè)按照工藝要求及各種規(guī)范作業(yè)。

4)強(qiáng)化工序管理、嚴(yán)格工序控制。

7 結(jié) 語(yǔ)

怎樣更好的控制CFG樁的施工質(zhì)量，達(dá)到基礎(chǔ)處理的目的，是樁基施工管理人員必須思考的問(wèn)題，CFG樁施工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用為水利工程建設(shè)提供了新思想，尤其是在水利工程基礎(chǔ)處理得到廣泛的應(yīng)用。隨著我們工程技術(shù)人員總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，將進(jìn)一步使CFG樁成本更低、效率更快、效果更好，在水利工程發(fā)揮更好效果。