CFG桩复合地基处理施工方法及工程应用.pdf

'施工技术■村固蒜商2013年6月CFG桩复合地基处理施工方法及工程应用吴仲强(广西建工集团第一建筑工程有限责任公司广西南宁530000)摘要：本文着重介绍水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)的施工方法，结合工程的实际情况，从CFG桩所用的材料，适用性，工作原理，施工方法，过程控制及常见问题的处理措施方面阐述CFG桩复合地基处理技术的应用。关键词：CFG桩；施工方法；检测中图分类号：．I．U753．3文献标识码：B文章编号：1673—0038(2013)17—0060一021概述水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)是由碎石、石屑、砂和粉煤灰掺适量水泥加水搅拌，用各种成桩机械在地基中制成的强度为C5～C25的桩。亦即这种处理方法主要是将水泥性质的胶结材料在加入碎石桩体内，将粉煤灰添加是为了使混合料能够达到增加和易性，另外，合理的将石屑添加能够促进混合料级配的改善，确保桩体本身有着较强的胶结强度，同时，能够转换出较为柔性桩基本特征的强度桩代替散体材料。通常情况下，复合地基均是通过褥垫层、桩间土以及桩结构全面构成，如图1所示。誓盈t：屋图1CFG桩复合地基示意图2CFG桩的适用性和工作原理2．1适用性CFG桩复合地基不仅在条形基础上适合使用，有着较为独立的基础，同时在箱形基础以及筏基上也使用。通过分析土性得知，在正常固结的素填土、砂土、粉土以及粘性土等地基处理工作中适合使用。对于淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。CFG桩不但能够在有着较差挤密效果的土质中使用，还能在有着较好挤密效果的土质中使用。一旦CFG在较差挤密效果的土质中使用时，置换作用与提高承载力有着较大的关系：一旦CFG在较好挤密效果的土质中使用时，提高承载力与置换作用以及挤密作用均有较大的关系。通过分析其他类型复合桩以及CFG的桩型得知，CFG有着较为突出的置换作用，是相对明显的特点，桩端在砂土、粉土以及粘性土等土质使用时，持力层处于较好的状态，通过采用CFG桩进行处理后能够在超高层建筑以及高层建筑的地基中使用，从民用建筑到工业厂房均可使用。2．2工作原理CFG桩复合地基主要是连接基础以及褥垫层，不管是在坚硬的土层或者常规的土层上有桩端，都能够确保桩间土在工作中全面参与，所以，设计桩基础的垂直承载力时要全面利用承载能力，承载能力出现不足的情况时，则利用CFG桩，因为CFG桩·60"复合地基没有较高的置换率，桩间土承载力在使用时的数值较大，将桩问土的总体荷载力进行扣除得出的数值是CFG桩需要承担的荷载力。与桩基结构传统的设计理念对比得知，能够在很大程度上减少桩结构的数量，同时由于CFG桩没有配筋，通过石屑以及工业废料粉煤灰当成桩体的掺加剂能够促进工程造价在很大程度上降低。2．2．1CFG桩的工作机理CFG桩有着较为粘结的强度，～般在受到外荷载作用的影响时，桩身不会发生破坏鼓胀的情况，还能够将侧摩阻力进行全面发挥，桩基在较好土层上能够将端承力发挥的较为明显，桩身自身的荷载力则会透过桩周结构的桩端阻力以及摩阻力到深层地基中传入，能够在很大程度上提高复合地基的承载力。通常情况下，均是通过分析施工现场的地质条件以及工程要求才能够确定CFG桩结构的桩长，倘若CFG桩结构可以将侧摩阻力全面发挥，造成复合地基承载力能够在很大程度提高，同时可调性较大时，一旦有着较高的地基承载力，荷载又不很大时，可将桩长设计得短些，荷载大时，桩长设计得长些，特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高时，用柔性复合地基一般难以满足设计要求，用CFG桩处理时，复合基承载力比较容易实现。2．2．2褥垫层的加固作用CFG桩中的褥垫层是CFG桩复合地基的一个重要部分，亦即复合地基是由CFG桩体、桩间土和褥垫层共同组成，缺一不可。褥垫层的材料宜用中砂，粗砂级配砂石或碎石等，最大粒径一般不宜大于30舳，不宜采用卵石，由于卵石咬合力差，施工时扰动较大，使褥垫层不容易保证均匀。3CFG桩施工CFG桩常用的施工方法有振动沉管灌注成桩，长螺旋钻孔灌注成桩，泥浆护壁钻孔灌注成桩等。各种施工方法各有自身的优点和适用性，应根据地质条件，现场施工条件以及设计要求，当地的施工技术设备条件等综合确定，结合笔者经历的工程实例，这里主要将振动沉管灌注成桩施工方法做一介绍。3．1施工程序3．1．1施工准备(1)桩基施工前需要准备的条件以及资料①施工现场工程地质的相关文件。②确定CFG桩的具体施工图，在施工图中将施工说明、设计说明以及桩位编号清晰的表明。③调查旌工现场障碍物、地下构筑物、地下管线、电话线以及 2013年6月■葡宙舞商施工技术!!!!!!!=!!!!!!!!!!!=!!!=!!!!!!!!!!!!!!!皇兰!!!!!!!!苎!!!!!!!!!!!!!!鼍!!!!竺!!!!!!!!!!!!!!!!!!===!!==!!!!詈!!!!!!!!竺!!苎!!!!!!=!!!=!!!皇竺!竺高压电缆等相关文件。④施工现场控制建筑位置以及控制水准等相关文件。(2)施工技术措施内容。①对施工配套设备以及机具进行确定②制定供应材料的计划，对施工材料的数量、技术要求以及l规格进行清晰的标明。③施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料。当用振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔灌注1成桩施工时，桩体配比中采用的粉煤灰可选用电厂收集的粗灰，l坍落度宜为30～50ram；当采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩时，为增加混合料的和易性和可泵性，宜选用细度(o．045mm【方孔筛筛余百分比)不大于45％的Ill级或III级以上等级的粉f煤灰，每方混合料粉煤灰掺量宜为70～90kg。坍落度应控制160～200mm。④试成孔应不少于2个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。⑤按施工平面图放好桩位，若采用钢筋混凝土预制桩尖，需j埋人地表以下30cm左右。3．1．2CFG桩施工(1)桩机进人现场，根据设计桩长、沉管人土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。(2)桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不应大『于1％，对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0．4倍桩径：对条形基础，桩位偏差不应大于o．25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应I大于60mm。(3)启动马达沉管到预定标高，停机。(4)沉管过程中做好记录，每沉lm记录电流表的电流一次，并对土层变化予以说明。3．2施工中的有关注意事项3．2．1拔管速率的控制试验表明，拔管速率太快，将会造成桩径偏小或缩颈断桩的l现象。在某镇车辆厂工地做了三种拔管速率的试验：(1)为1．2ndmin，成桩投料量为1．8m，，成桩后开挖测桩径为38cm(沉管为0．377mm管)。(2)为2．5m／min，投入管内料亦为1．8m，，沉管拔出地面后，有大约O．2m3的混合料被带到地面，开挖后测桩径为36cnt。(3)为0．8m／min，成桩后发现桩顶浮浆较多。大量工程实践证明，拔管速率为1．2～1．5m／min是适宜的。3．2．2开槽及桩头处理CFG桩施工完毕，待桩体达到一定强度(一般3。7d)后，可进|行‘开槽。清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间f土．。对基槽开挖，如果设计桩项标高距地表不深(一般不大于I115m)，宜考虑采用人工开挖，这样不仅可以防止对桩体和桩间土|产生不良影响，而且也比较经济。4CFG桩效果检验施工结束，一般28d后做桩、土以及复合地基检测。施工质量』检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、桩顶1标高、褥垫层厚度及其质量、夯填度和桩体试块抗压强度等。4．1桩间土的检测CFG桩在实际的施工中，由于有着不相同的土性，桩间土受到振动产生的影响也不相同，如果属于结构性土，那么则要相应降低强度，增长时间的情况下则会恢复强度；如果土性有着较好的挤密效果，则会增加强度。通常是通过以下几种方式检验桩间土之间出现的变化：(1)完成施工后取适量的土在室内进行土工试验，对土质出现的变化进行考察。(2)同时，还能够采用标准贯人以及静力触探等方面在现场进行试验，所得的实验结果和处理地基前的对比。(3)还能够采用静载的方式试验桩间土，对桩间土之间的承载力进行确定。4．2CFG桩的检测对桩基础的承载力进行测定时均是通过单桩静载试验的方式，同时还能够对桩基础出现质量问题进行判断。在检测桩质量时可以通过动力的方式，确保对桩身结构的完整性进行全面判断。应抽取不少于总桩数10％的桩进行低应变动力检测，检测桩身的完整性。5工程实例桂林医学院图书馆建筑面积为29600m2，设计为地上7层，地下架空层为停车场，设计采用条形基础，设计要求地基承载力特征值为180kPa，该工程地质条件为：①耕土层：厚度约0．5m。②粉质粘土层。可塑、中密、中等压缩性土，承载力特征值180kPa平均厚度2．Ore。③粘土，粉质粘土层。可塑一硬塑、中密、中压缩性土承载力特征值200kPa平均厚度2．Om。④中细砂，主要为粉砂，承载力特征值为lOOkPa厚度约2～5m。原基础底标高③号土层上，由于该持力层厚度较薄且④号土层为软弱土层，设计方建议作换土处理，由于甲方要求的工期比较紧，且现有的场地情况换土操作难度比较大，不利于施工进度及质量保证。经研究后采用CFG桩复合地基处理，且基础形或改为平板工基础，同时也能兼作停场底板基础使用，经济效果明显。该地基处理竣工后现场对该工程10根桩进行低应变动力检测，对7根CFG桩作静载试验，并对桩间土进行了标准贯入度试验和取样进行室内土工试验分析，检测结果证明访该工程的CFG桩复合地基完全满足设计要求。该CFG桩复合地基的总造价仅为换土方案造价的60％且加固效果良好，同时也满足业主的进度要求。参考文献f11《岩土勘察规范》(GB50021—2001)中国建筑工业出版社，2002．『21《建筑地基基础设计规范》