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(shí)現(xiàn)、運(yùn)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(jìn),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(jià)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(xiàng)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(zhǔn)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(jī)鉆進(jìn),混凝土采用商品混凝土。目前步履式長螺旋鉆機(jī)能夠自行移動(dòng),成孔深度分為12、16、18、24米和30米等機(jī)型,本工程施工樁長為9.0～13.5m,采用16m的機(jī)型能滿足施工要求。長螺旋鉆孔壓灌樁機(jī)進(jìn)場后,及時(shí)進(jìn)行安裝及調(diào)試,確保成孔鉆機(jī)行走平穩(wěn),運(yùn)轉(zhuǎn)正常,在鉆機(jī)支架立柱上根據(jù)深度要求標(biāo)注控制尺寸標(biāo)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(zhǔn)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(jì)的CFG樁的樁徑,有效樁長,樁體強(qiáng)度,樁頂標(biāo)高等設(shè)計(jì)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(yàn)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(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)報(bào)告提供的材料配合比為標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 CFG施工過程

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

2.2.2 鉆進(jìn)成孔 鉆孔開始時(shí),關(guān)閉鉆頭閥門,向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí),啟動(dòng)鉆機(jī),開始鉆進(jìn)。一般先慢后快,這樣便于及時(shí)修正。若發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí),應(yīng)放慢進(jìn)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(jìn)的深度根據(jù)設(shè)計(jì)樁長和鉆進(jìn)時(shí)的電流大小控制,當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計(jì)樁長預(yù)訂標(biāo)高時(shí),于動(dòng)力頭地面停留位置相應(yīng)的鉆機(jī)塔身處做醒目標(biāo)記,作為施工時(shí)控制樁長的依據(jù)。施工時(shí)還要考慮施工作面的標(biāo)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(jì)標(biāo)高后,停止鉆進(jìn),開始泵送混合料,當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管,嚴(yán)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(jìn)行,盡量避免因后臺(tái)供料慢而導(dǎo)致停機(jī)待料。

2.2.4 移機(jī) 當(dāng)上一根樁施工完畢后,鉆機(jī)移位,進(jìn)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(shí)還因鉆機(jī)支撐是支撐腳壓在樁位旁是原標(biāo)定的樁位發(fā)生移動(dòng),因此,下一根樁施工時(shí),還應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進(jìn)行復(fù)合,保證樁位準(zhǔn)確。

2.2.5 棄土清運(yùn) CFG樁施工完畢,待樁體達(dá)到一定強(qiáng)度,一般七天左右,方可進(jìn)行開槽清土。清土包括CFG樁鉆孔土清運(yùn)和保護(hù)土層清運(yùn)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(yùn)效率低,可采用機(jī)械和人工聯(lián)合清運(yùn)。采用挖掘機(jī)清土?xí)r,須嚴(yán)格控制標(biāo)高,防止挖斷工程樁和擾動(dòng)樁工作面以下保護(hù)土層,禁止在打樁工作面上行走,挖掘機(jī)清理完大片棄土后,人工將樁身保護(hù)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(hù)樁長,打樁棄土清運(yùn)完畢后,其下50厘米保護(hù)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(jì)標(biāo)高以上樁頭截?cái)?首先找出樁頂標(biāo)高位置,在同一水平面按同一角度對稱放置2個(gè)或4個(gè)鋼釬,用大錘同時(shí)擊打,將樁頭截?cái)?最好采用截樁機(jī)截樁,其次,樁頭截?cái)嗪?用鋼釬、手錘等將樁頂從四周向中間修平至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)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(yàn)完畢且滿足設(shè)計(jì)要求后,進(jìn)行褥墊層施工。褥墊層為300mm厚中粗砂、級(jí)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(shí)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(yàn)工作

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

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

其次,在試驗(yàn)卸載期間,每級(jí)卸載量為分級(jí)荷載的兩倍,每級(jí)荷載維持時(shí)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(shí)間為120min,測讀時(shí)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(gè)RS-JYC型50mm量程的位移傳感器(進(jìn)度為0.01mm),利用RS-JYC型樁基靜載測試分析儀按規(guī)定時(shí)間測讀樁頂沉降量。

第四,試驗(yàn)所用的儀器、儀表均經(jīng)省計(jì)量部門定期檢驗(yàn)、校準(zhǔn)合格后統(tǒng)一發(fā)給計(jì)量認(rèn)證合格證,精度滿足試驗(yàn)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(yàn),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(jì)承載力特征值700k N的要求,其最終加載值1400k N,滿足設(shè)計(jì)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(yàn)、CFG樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn),低應(yīng)變法試驗(yàn)及建筑物的沉降觀測結(jié)果的各項(xiàng)數(shù)值,指標(biāo)可以看出,CFG樁復(fù)合地基處理達(dá)到了設(shè)計(jì)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(jì)效益和社會(huì)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(qiáng)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(dòng),噪音低,安全,無泥漿污染。

表1 CFG樁與鉆孔灌注樁經(jīng)濟(jì)效益對比表

以長樂花苑為例子,設(shè)計(jì)CFG樁工程量1642根,實(shí)際樁施工完成時(shí)間35天,投入成本220萬元。假如樁設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁,為加快施工進(jìn)度,相同建筑面積情況下,投入2臺(tái)旋挖機(jī)進(jìn)行樁施工,預(yù)計(jì)樁施工工期約60-70天,而且總價(jià)預(yù)計(jì)457.5942萬元,

兩者進(jìn)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(jìn)度大幅度提升,帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,與鉆孔灌注樁相比,可節(jié)約投資造價(jià)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(yàn)及結(jié)果進(jìn)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(jì)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。