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1、CFG樁復合地基處理施工技術1 前言上世紀90年代以來，CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，即cement flyingash gravel pile)被廣泛應用于房屋建筑和公路地基處理等方面，其施工快捷便利，工程質量易保證，逐漸成為一種成熟的施工技術。但隨著該項技術在全國范圍內的廣泛推廣應用，也在某些地區出現了一些不可忽視的問題，比如，長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁，施工設備不具備排氣裝置，鉆孔到預定標高后開始向管內泵料，鉆桿中的空氣排不出，導致樁體產生孔洞；又如，鉆孔到預定標高后，怕鉆頭活門打不開，先提3050cm再灌料，導致樁端有虛土承載力偏低等等。需要指出的是，一些施工人員由于缺乏對2、這一技術的深入了解，甚至把先提3050cm再灌料的錯誤施工方法作為經驗來交流，以至于這種錯誤的施工方法在全國廣泛流傳。為了更好地推廣CFG樁復合地基技術，避免施工發生一些質量問題，本文對沈陽坤泰新界住宅工程CFG樁的施工過程進行了回顧和總結，并歸納了CFG樁施工技術要點，供相關人員參考，希望能給大家提供一些幫助。2 特點CFG樁復合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高強粘結樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基，多采用長螺旋鉆桿內泵壓灌注成樁工藝。CFG樁施工速度快、工期短、質量容易控制、工程造價低廉,是目前沈陽及周邊地區應用最普遍的地基處理技術之一。CFG樁復合地基處理主要有以3、下工程特點：1）CFG樁復合地基承載力提高幅度大，地基變形小；2）在同一建筑物基礎中，樁的直徑固定，易于施工；3）施工工藝包括長螺旋鉆孔管內泵壓砼成樁、振動沉管灌注成樁和長螺旋鉆孔灌注成樁。樁長可根據工程實際情況設計確定，不受施工機械能力和施工條件局限，可操作性好；4）成樁質量可靠，樁長和樁身質量可用直接手段進行監測；5）復合地基中由于樁體材料可以摻入工業廢料粉煤灰、不配筋以及充分發揮樁間土的承載能力，工程造價大大降低，；6）施工速度快，文明施工。7）樁體具有良好的排水作用；8）褥墊層是復合地基的重要組成部分,是高強粘結強度樁形成復合地基的必要條件。各種樁型復合地基工程特性比較如下表2：表2 4、復合地基工程特性比較表 樁型項目碎石樁復合地基石灰樁復合地基CFG樁復合地基樁體材料碎石生石灰、粉煤灰、火山灰、干砂水泥、粉煤灰、碎石、石屑成樁工藝振動成樁洛陽鏟成孔、排土成樁長螺旋鉆桿內泵壓灌注成樁施工對環境影響振動和噪音污染需對石灰和粉煤灰做適當處理，防止環境污染無泥漿污染、無振動、低噪音置換作用最弱一般最強擠密、振密作用一般一般一般排水作用一般良好良好樁對土的約束作用弱一般強適用土層松散粉細砂、粉土、可液化土及擠密效果好的填土軟弱粘性土、淤泥質土、素填土及雜填土填土、飽和及非飽和粘性土、既可用于擠密性好的土，又可用于擠密性差的土由上表可見，CFG樁復合地基適用土層廣泛，各種地基土層均可大5、幅提高地基承載力，復合地基模量高，基礎變形小，且可全樁長發揮側阻，樁端落在好的土層時可很好地發揮端阻，通過調整樁長和褥墊層厚度可以保證基礎受力均勻，尤其在上部結構變化處使用更加有利。另外，CFG樁復合地基成套技術目前已有施工及驗收規范，和普通樁基相比，由于CFG樁樁體材料可以摻入工業廢料粉煤灰、不配筋以及充分發揮樁間土的承載能力，工程造價一般為樁基的1/31/2，經濟效益和社會效益非常顯著。3 適用范圍CFG樁屬高粘結強度樁，可適用于條形基礎、獨立基礎，也可用于筏基和箱形基礎。就土性而言，CFG樁可用于填土、飽和及非飽和粘性土，既可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土，可見適用范圍非常廣6、泛。4 工藝原理水泥粉煤灰碎石樁復合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘結強度樁，通過在基礎和樁頂之間設置一定厚度的褥墊層使得樁、樁間土共同承擔荷載，使樁、樁間土和褥墊層一起構成復合地基。無論樁端落在一般土層還是堅硬土層(樁端持力層宜選用承載力相對較高的土層)，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應力比樁間土表面應力大，樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應減少了樁間土承擔的荷載，使復合地基承載力提高，變形減小。5 工藝流程及操作要點5.1工藝流程長螺旋鉆孔管內泵壓砼成樁工藝流程：施工準備鉆機就位鉆至設計深度(在鉆進同時及時清理樁土7、)邊泵送混凝土邊提升鉆桿至施工面移位至下一樁位按上述工序施工至全部樁施工結束(待達到養護期后進行靜載荷試驗挖樁間土清鑿樁頭做低應變試驗鋪設褥墊層)。長螺旋鉆干作業成孔灌注成樁工藝流程：施工準備鉆機就位鉆至設計深度(在鉆進同時及時清理樁土)夯實孔底成孔一定數量后進行灌注移位至下一樁位按上述工序施工至全部樁施工結束(待達到養護期后進行靜載荷試驗挖樁間土清鑿樁頭做低應變試驗鋪設褥墊層)。5.2操作要點5.2.1施工部署14#和15#樓土方開挖至標高-8.39m，在此工作面上進行CFG樁施工。CFG樁施工完畢后3天可清除余土，負責運到現場指定堆放區，并隨清土鑿樁頭。CFG強度達到設計要求后，可由專業測8、試單位進行復合地基載荷試驗。試驗合格后進行褥墊施工。1 施工進度14#樓、15#樓CFG樁施工工期為12天，施工由西側開始，后退向東施工。14#樓共設計樁數436根，15#樓共設計樁數401根。14#住宅樓計劃平均每天36根，15#樓住宅樓計劃每天33根。樁機施工順序沿樁位線南北向施工。2 施工平面布置根據施工需求和土方開挖進度，具體平面布置根據現場實際情況設置兩臺攪拌機，兩臺地泵。分別布置于14#樓、15#樓基坑外南側，攪拌機布置于邊坡之上，距變坡距離大于2000mm。地泵布置在基坑底部，由砼攪拌機搭設鋼板溜槽至地泵，溜槽下部用鋼管架子搭設。再由地泵沿基坑邊鋪設泵管至CFG樁操作面。3 測量9、放線當進行人工清槽和鉆孔渣土時，在基坑內每隔5m釘入30cm長的6鋼筋，將標高抄測到距設計標高，每兩根鋼筋之間拉小線，以此嚴格控制清土標高。底面標高允許偏差為0-50mm，不允許超挖。集水坑清底時，在坡頂上口線和下口線的位置釘入30cm長的6鋼筋并拉小線用于控制坑位。5.2.2施工質量要求1 根據樁位平面布置圖及甲方提供的控制點和軸線施放樁位圖。2 放好的樁位經總包、監理驗收確認后方可施工。3 鉆機就位應準確，鉆機機架及鉆桿應與地面保持垂直，垂直度誤差1%。4 混凝土灌注過程中應保持混凝土面始終高于鉆頭面，鉆頭低于混凝土面1525cm。5 樁機下基坑要求按1：6放坡，放坡寬度大于5000mm。10、樁位誤差：樁位偏差不得大于d/2(d為設計樁徑)。6 樁體誤差：樁徑：400mm20mm；樁長：8.5m0.1m；7 混凝土配合比由試驗室做出，有關部門認可，并寫在黑板上掛在施工現場的攪拌機上。施工現場不得任意更改。8 混凝土坍落度控制在202cm。9 混凝土攪拌要均勻，攪拌時間不得低于2分鐘。10 CFG樁施工期間，每天做一組混凝土試塊，標準養護并送檢28天強度。同時留置一組同條件強度試塊。5.2.3鑿樁頭施工方法首先用水準儀將設計樁頭標高打在樁身上，然后由兩個工人用兩根鋼釬在截斷位置從相對方向同時剔鑿，將多余的樁截掉。5.2.4斷樁及樁身達不到標高處理方法1 樁頂下1m以上斷樁，將斷樁挖出11、，按600直徑挖至斷裂部位后，清除樁頭泥土，用C20砼澆灌至設計標高。樁頂下1m以下斷樁，應進行補樁。2 樁身達不到標高，應按600直徑開挖至現有標高，清除樁頭泥土，用C20砼澆灌至設計標高。5.2.5試驗與檢驗1 復合地基試驗為檢驗CFG 樁施工工藝及復合地基加固效果，取得設計和施工的技術數據，進行了一點三樁復合地基和三根單樁靜荷載試驗,參數與工程樁相同。 三樁復合地基試驗最大加載值為6500kN，單樁試驗最大加載值分別為1700kN、1300kN、1300kN，加載程序和判定標準按規范要求。2 復合地基承載力分析1）單樁強度控制的承載力標準值，取各試驗點最大荷載或極限荷載的一半，則3根單樁12、平均承載力標準值為683kN。根據公式推算，復合地基承載力標準值為434kPa 400kPa。 2）取s/b =0.008對應的荷載確定三樁復合地基承載力標準值為630kPa ，遠大于設計要求的400kPa。3 靜載和動測檢驗1）靜荷載試驗 靜壓三根單樁復合地基和三根單樁試驗結果表明:三根單樁復合地基靜載試驗和三根單樁靜載試驗的Q -s曲線、s -lg(t)曲線均未出現陡降跡象,按相對變形s/b =0.01確定復合地基承載力,單樁復合地基在標準值為400kPa 的荷載下沉降值與壓板作用寬度之比s/b 分別為0.009、0.0096、0.004,其比值均小于0.01,表明單樁復合地基承載力滿足設13、計要求。單樁靜載試驗在標準值為650kN 時,沉降分別為2mm、3.6mm、3.6mm,說明單樁承載力仍有很大潛力。2）低應變動力試驗 試驗依據基樁低應變動力檢測規程進行,檢測樁數為總樁數20%。4 檢測結果1）CFG 樁樁體強度滿足C20的設計要求。樁身結構完整的一類樁385根;樁身結構基本完整、樁身局部輕微離析、對樁的使用不構成影響的二類樁33根。一、二類合格樁共418根,占檢測樁總數424根的98.58%。 2）淺部斷裂樁6根,占檢測樁總數的1.42%,經開挖核實斷裂在距樁頂0.5m 左右處,斷裂處混凝土對接吻合,分析為剔鑿保護樁頭混凝土不慎所致。經清理后復測，發現下部樁身質量基本均勻完14、整，屬合格樁。本工程靜載試驗表明：一點三樁復合地基高于3根單樁復合地基,也高于由單樁承載力標準值計算的復合地基,基本消除了斷樁、縮徑、夾泥等質量通病,表明本工程CFG 樁采取的施工工藝和技術措施是可行的。6 材料6.1原材料要求1 水泥：選用P.O32.5硅酸鹽水泥，并有出廠合格證及試驗報告。2 砂：中砂，含泥量不大于3%。3 石子：碎石，粒徑1050mm，含泥量不大于2%。6.2材料配置根據CFG樁施工需要，提前準備施工所需砂石、水泥及其它材料。所進材料應按照規定位置堆放并做好防護措施，防止受凍、受潮。6.3材料檢驗及有關報告6.3.1材料送檢現場砂石、水泥及外加劑需送實驗室進行試驗，試驗合15、格后方可使用。使用過程中應有專人對材料進行保管，防止因材料受凍、受潮導致混凝土質量下降。6.3.2混凝土配合比因CFG樁混凝土現場攪拌，需事先由實驗室出具有關配合比。施工時嚴格按照配合比進行。7 機具設備7.1臨水、臨電配置依據所投入機械設備用電功率統計，設備總計電力約450KVA，考慮到設備使用順序及正常使用率，工程需電力400KVA，因此，只需大于400KVA變壓器就可滿足施工的需要；依據用水設備和施工經驗及沈陽市的水壓，需水量510立方m/小時，只需直徑32mm管的水源就能滿足施工用水。7.2機械配置表7.2 CFG樁施工機械配置表序號名稱型號單位數量1長螺旋鉆機ZKL600臺/套22砼16、泵車電動臺/套23砼攪拌機升降式臺/套24翻斗運輸車柴油機臺/套25三輪車自卸式臺/套108 安全控制措施8.1安全保證體系以項目經理為首，由安全、工程、技術質量、安裝和基層勞務專職安全員等各方面的管理人員組成安全保證體系，建立項目經理部安全工作委員會，領導和組織實施安全工作。8.2分析安全難點，確保安全管理重點1 因CFG樁施工與土方施工、護坡施工相交叉，所以現場施工人員一定要聽從管理人員指揮。2 現階段由于土釘墻及錨固端混凝土尚未達到設計強度，邊坡仍然處于不穩定狀態，要加強對邊坡的穩定檢測，發生危險現象，及時疏散人員并逐級報告進行處理。3 現場電氣設備均作漏電保護裝置，配電線采用三相五線制17、。4 施工機械的使用嚴格按照有關規定執行，無關人員嚴禁使用。8.3.安全管理1 嚴格執行國家及沈陽市有關施工現場安全管理條例及辦法。2 制訂施工現場安全防護基本標準，如： 基坑防護標準，各類洞口及臨邊地帶的防護標準，施工臨時用電安全防護標準，各類施工機械和設備的安全防護標準，施工現場消防工作管理標準等。3 建立嚴格的安全教育制度，堅持入場教育、堅持每周按班組召開安全工作教育研討會，增強安全意識，使安全工作落到廣大群眾基礎上。4 編制安全技術交底，設計和購置安全設施；5 強化安全法制觀念，嚴格執行安全工作文字交底，雙方認可，堅持特殊工種持安全操作證上崗制度等；6 加強施工管理人員的安全考核，增強18、安全意識，避免違章指揮。8.4施工安全措施8.4.1機械安全1 鉆機應放置平穩，安裝后鉆桿中心線的偏斜應小于全長的1%。2 鉆孔中如遇卡鉆，應立即切斷電源、停止下鉆，在未查明問題前不得強行啟動。3 鉆孔過程中遇有機架晃動、移動、偏斜應立即停鉆。4 地泵如布置在基坑邊，應與基坑邊保持2m距離。5 泵管鋪設應盡量減少彎曲，支撐應牢固，接頭處應連接可靠。6 嚴禁將垂直管道直接接設在地泵輸出口上，輸出口前應有不少于10m長的水平管。7 鋪設從坑邊傾斜進入坑底的管道時，其下端應接一段不小于基坑深5倍的水平管。（否則應采用彎管或軟管）。8 泵送時料斗內應保持一定量混凝土，不得吸空。9 清洗泵管時，出口方前19、方10m內不得有人。10 軟管與混凝土泵管、鉆機連接處一定要連接牢固緊密。11 基坑內集水坑處四邊用架桿搭設一米高防護圍欄。8.4.2人員安全1 鉆機作業中，施工人員必須佩戴安全帽。2 鉆機作業中，應有專人負責電纜的收放。3 鉆孔時，嚴禁用手清除螺旋片上的泥土。4 工人上下基坑要走人行安全通道。9 質量控制措施9.1施工質量保證機構建立由項目經理領導、項目副經理中間控制，技術質量組全體人員基層檢查的管理系統，以確保各項質量保證措施落實到各分部工程及各道工序中。并在施工過程中設專職質量員，班組設兼職質量員進行自檢互檢，發現不符合質量標準的問題及時糾正。9.2施工質量控制措施1 嚴把材料進場關，保20、證使用符合規范要求的水泥、砂、石、外加劑等材料，并做好材料試驗，并認真填寫有關記錄；2 砼強度必須符合設計要求，現場施工時每工作日制作一組砼試塊(100100100)，并做好砼試塊制作記錄和試塊的現場養護；3 現場堆放的材料必須有專人保管，并有一定的保護措施，防止受凍、受潮，影響混凝土質量；4 混凝土現場澆灌過程中一定要確保樁體混凝土的密實性，保證樁截面尺寸，鉆頭提升應保持勻速，提升速度不得大于混凝土澆筑速度，防止發生縮徑，斷樁；5 澆灌過程中即隨時監控混凝土質量，確保混凝土的和易性和塌落度；6 做好并收集、整理好各種施工原始記錄，質量檢查記錄、設計變更、現場簽證記錄等原始資料，并做好施工日志21、；7 因由地泵至CFG樁操作面的距離較長，所以每根樁澆注混凝土前，應對泵管中剩余混凝土進行塌落度檢測；8 預防斷樁：1）砼塌落度應嚴格按設計規范要求控制；2）灌注砼前應檢查砼攪拌機，保證砼攪拌時能正常運轉；9 清基底及運料時，用跳板鋪設作為運輸路線，以免擾動基底土質。如在清土時發現有水，在邊坡處設排水溝或集水坑。10 環境保護措施該工程施工機械較多，施工方法較復雜，必須做到文明施工。1 合理進行施工現場的平面布置，做到計劃用料，使現場材料堆放降到最低值，保證場內道路通暢；2 運輸散裝材料時，車廂后封閉，避免撒落，料車離場前，派人用水將料槽及車身、輪胎沖洗干凈；3 攪拌機產生的污水必須排入沉淀池22、，保證現場和周圍環境整潔文明；4 對噪音設備采用鋼筋焊接成的防護架，其上鋪塑料布或彩條布進行圍檔，減少噪音擾民；5 夜間燈具集中照射，避免燈光擾民；6 工人宿舍專人或輪流衛生值日，確保室內外整潔、衛生, 工地廁所專人清掃。11 效益分析11.1經濟效益CFG樁復合地基充分利用原天然地基的承載能力，和樁基相比可減少樁的數量，且CFG樁本身不配筋，其綜合造價較低，同等條件下一般CFG樁復合地基的綜合造價僅為灌注樁的50%70%左右。尤其用于高層建筑地基加固， 經濟效益更為明顯。CFG樁復合地基作為一種新型的地基處理方法，自問世以來，就以低廉的造價，良好的效果，受到用戶的歡迎，目前已在全國各地推廣應23、用。11.2社會效益CFG樁復合地基是在碎石樁加固地基法的基礎上發展起來的一種地基處理技術。由于CFG樁改善了碎石樁的剛性，使其不僅能很好地發揮全樁的側阻作用，同時也能很好地發揮其端阻作用，因此，得以廣泛采用，并取得良好的社會效益。在本工程的使用中，CFG樁復合地基處理技術不僅得到了建設單位、監理單位和管理公司的大力贊揚，同時也得到了社會各界監督部門的多方認可。12 應用實例12.1應用實例一圖12.1 CFG樁施工過程圖片一圖注：工程名稱：沈陽坤泰新界一期住宅工程工程地點：沈陽市渾南新區奧體中心東南角開竣工日期：2007.8.20 -2008.12.1實物工程量：1760根應用效果：取得了顯著的經濟與社會效益12.2應用實例二圖12.2 CFG樁施工過程圖片二圖注：工程名稱：武漢市中環線南環段野芷道路工程K6+775K7+200段工程地點：湖北省武漢市開竣工日期：2006.4.10 -2006.11.30實物工程量：2870根應用效果：良好12.3應用實例三 (a) (b) (c) (d)圖12.3 CFG樁施工過程圖片三圖注：工程名稱：天津寶碩門窗發展有限公司加工車間工程工程地點：天津市沿海空港物流加工區開竣工日期：2006.10.8 -2007.12.30實物工程量：1450根