CFG樁技術(shù)在軟土地基的應(yīng)用

柳幼祥

江蘇建科建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇南京  210008

1、工程概況

    本工程實例為江蘇省南京市政重點項目城市污水處理系統(tǒng)地基處理工程，設(shè)計采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)作為地基土中的豎向增強體，充分利用樁問土的承載力，與土共同作用，構(gòu)成復(fù)合地基的方法進行地基加固處理。

    水泥粉煤灰碎石樁，簡稱CFG樁，是在碎石樁的基礎(chǔ)上摻入適量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌合后制成的具有一定強度的樁體。其骨料仍為碎石，用摻入石屑來改善顆粒級配；摻入火山灰性摻合料粉煤灰來改善混合料的和易性，并利用其活性減少水泥用量；摻入少量水泥使具一定粘結(jié)強度。

    在混凝土中摻入粉煤灰，科學(xué)利用工業(yè)廢料，消耗大量粉煤灰，不僅能取代部分水泥，節(jié)約水泥用量，降低成本，還可以改善混凝土拌合物的流動性、保水性、可泵性等性能，并能降低混凝土的水化熱，提高混凝土的抗化學(xué)腐蝕、抗?jié)B、抑制堿集料反應(yīng)等耐久性能，其技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境效益十分顯著。混凝土中摻入粉煤灰，混凝土的早期強度將隨摻入量增多而有所降低，但28d以后的長期強度可以趕上甚至可能超過不摻粉煤灰的基準(zhǔn)混凝土。這是由于粉煤灰本身的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和顆粒形狀等特性，在混凝土中產(chǎn)生了活性、微骨料、形態(tài)效應(yīng)，統(tǒng)稱”粉煤灰效應(yīng)”。

2、工程地質(zhì)

    工程擬建廠區(qū)位于南京市下關(guān)區(qū)方家營一帶，北鄰長江，東靠金川河，隸屬于長江漫灘相地貌單元。主要分布有填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉砂、粉土夾粉砂、粉細砂等幾種土層。整個場區(qū)軟土深厚，屬軟弱場地土類型，Ⅲ類建筑場地，且不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育。

3、成樁施工

    3.1施工工法

    CFG樁復(fù)合地基是近l0年來開發(fā)的地基處理方法。目前其施工工法主要有以下3種：

    1、振動沉管灌注成樁法：

    2、干成孔灌注成樁法：當(dāng)場地地下水位位于樁端以下時，可采用干成孔法施工CFG樁，成孔機械多用長螺旋鉆孔樁機。

    3、鉆孔壓灌成樁法：其混合料較振動沉管工法而言，具有超流態(tài)、和易性和保水性要求高，粗骨料選擇較小等特點。但其應(yīng)用時間不長，因為振動沉管灌注成樁施工效率高，地層適應(yīng)性強，正常情況下每臺樁機每天可成樁十幾根，且造價低，所以目前國內(nèi)CFG樁施工采用該法較多。本工程亦采用該法成樁施工，施工機械為DZ60型振動沉管打樁機。

    3.2技術(shù)措施

    碎石粒徑20mm-40 mm，雜質(zhì)含量小于5％。石屑粒徑2.5 mm-l0mm，雜質(zhì)含量小于5％。固化劑采用32．5級普通硅酸鹽水泥。改良劑粉煤灰中三氧化硅Si02含量不小于40％，三氧化二鋁Al20，含量不小于25％。配比中各種材料每m，用量為：水泥O.140t、粉煤灰0.310t、石屑0.506t、碎石0.728 t，水0.216 t。

    灌注樁體28 d強度要求達到Cl0，坍落度為80mm。由于粉煤灰的含水量不等，故混合料配制采用坍塌度控制，用水量按坍塌度80mm控制。由于粉煤灰混凝土和易性較差，因此要充分攪拌，每盤料攪拌時間不應(yīng)少于2min。

    正式開工前，所有材料準(zhǔn)備工作要提前兩天安排好，保證每天粉煤灰、碎石、水泥等的進貨，并把好質(zhì)量關(guān)，取齊材料的質(zhì)保書或出廠合格證，認真做好材料的有關(guān)試驗工作。

    4.3施工工藝

    施工前首先按圖紙尺寸放好樁位，埋好預(yù)制鋼筋混凝土樁尖，并經(jīng)監(jiān)理單位檢查驗收無誤后方可施工。樁機平整穩(wěn)固就位后，沉樁施工開始。首先吊起沉管，檢查其垂直度正確后，然后對準(zhǔn)預(yù)先埋好的樁尖，緩緩放下沉管并壓入土中，不得偏斜，而后開啟振動沉管，沉管過程中沉管垂直偏差控制在1％以內(nèi)，樁位偏差控制在50mm范圍內(nèi)，同時經(jīng)常檢查沉管內(nèi)是否有地下水滲入以便及時處理，以保證施工質(zhì)量。

    混合料拌和采用現(xiàn)場機械攪拌，按設(shè)計要求的樁身為基準(zhǔn)，對加水量要準(zhǔn)確計量，嚴格控制混凝土水灰比以保證坍落度為8cm,無特殊情況不得隨便更換混凝土攪拌機操作工。

    混合料須嚴格計量，攪拌要均勻，確保水泥粉煤灰碎石混合料和易性良好。攪拌好的混合料應(yīng)及時灌注，并灌注到高于設(shè)計樁頂標(biāo)高500 mm的位置，每天施工時都要按時做好試壓塊，每天做一組(3塊)試壓塊。

    沉管到位后，應(yīng)及時灌注混合料。當(dāng)樁管內(nèi)灌滿混合料后，先振動5s～l0s，再開始拔管，并邊振動拔管，慢提多振，每拔0.5m～1.0m，停拔振動5s-10s，如此反復(fù)。在拔管過程中采用空中二次加料，繼續(xù)投料，以保證成樁標(biāo)高、密實度要求。同時隨時注意混合料下落情況，以便及時處理所遇到的問題。混合料灌注至設(shè)計樁頂標(biāo)高以上后將樁管拔出地面。拔管速度控制在0.8 m/min以內(nèi)。

    在沉管上作出控制深度的標(biāo)記，以便在施工過程中觀測沉樁和填料的尺度。在施工中計算出每次單樁混合料需用量，以核對每次混合料灌注的實際澆灌量，充盈系數(shù)。

    成樁后應(yīng)保證鑿除樁頂浮漿后樁頂標(biāo)高達到設(shè)計要求，必須保證樁頂增強體的質(zhì)量。

    整個施工過程中，應(yīng)嚴格按施工規(guī)范和技術(shù)操作規(guī)程施工，密切注意場地地質(zhì)變化是否有異常現(xiàn)象，作好詳細記錄，并采取適當(dāng)技術(shù)防范措施。

    由于CFG樁樁體具有一定強度，為保證其與地基土共同作用，在樁頂鋪設(shè)300mm厚l：1砂石褥墊層。回填時可采用振動密壓與碾壓相結(jié)合的方法交叉作業(yè)。這樣可減小基礎(chǔ)底面應(yīng)力集中，有效調(diào)節(jié)樁土間受力條件，保證CFG樁和地基土的承載力共同充分發(fā)揮。

5、質(zhì)量檢測

    為了檢測cfB樁復(fù)合地基的處理效果，工程結(jié)束后，進行復(fù)合地基豎向靜載荷試驗。試驗參照規(guī)范JGJ79—91中有關(guān)要求進行，采用堆載反壓法，加載方式采用慢速維持荷載法。

    沉降觀測采用在加載前后各讀記壓板沉降l次，以后每30min讀1次。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每h沉降量小于0.1mm，可加下一級荷載，直至達到預(yù)計的的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值。設(shè)計要求累計沉降超過25衄即可卸載。

    卸載沉降觀測：卸載分3次等量進行，每卸一級，每隔15min、15min讀記回彈量l次，以后每30mm讀1次，直至變形穩(wěn)定。

    根據(jù)試驗結(jié)果得出結(jié)論：該地基經(jīng)CFG樁處理后，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值達到設(shè)計要求的120 kPa。

6、結(jié)語

    CFG樁復(fù)合地基是一種低強度混凝土樁，介于剛性樁與柔性樁之間，能通過墊層的調(diào)節(jié)使用，充分利用樁間土的承載力，與土共同作用，并可傳遞荷載到深層地基中去，具有較好的技術(shù)性能。

    CFG樁復(fù)合地基技術(shù)具有造價低、施工工期短、質(zhì)量易于控制和檢測等優(yōu)點，在特定土質(zhì)中應(yīng)用較為普遍。

參考文獻

【1】中國建筑科學(xué)研究院．JGJ79—2002．建筑地基處理技術(shù)規(guī)范【S】．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002．

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)