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【摘要】CFG桩具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛地用于工业厂房和民用住宅的地基处理和加固。但采用CFG桩质量控制难度大,影响因素多,对建筑物的结构安全性影响大。是质量控制的难点和重点。
【关键词】CFG桩;质量问题;控制措施
1、CFG桩基特点及主要施工方法
水泥粉煤灰碎石桩,是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩(简称CFG桩),通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层使得桩、桩间土共同承担荷载,使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
CFG桩最常用的成桩施工方法有振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩两种方法。本文重点讲述长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩。
2、CFG桩施工工艺
2.1测量放线
利用全站仪测放出线路的中、边线,在坡脚线外侧,根据CFG桩平面布置图放出每根桩施工桩位,用竹签或木桩标示。
2.2钻机就位
做好钻机定位,要求钻机安放保持水平,钻杆保持垂直,其垂直度偏差不得大于1.0%,钻头对准孔位中心,允许偏差在50mm以内,钻杆与钻孔方向一致。
2.3钻进成孔
钻孔开始时,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触及地面时,启动电机,将钻杆旋转下沉至设计标高,关闭电机,清理钻孔周围土。为控制钻进深度在支撑臂上每一米做出标记,成孔时应先慢后快,以避免钻杆摇晃、及时检查并纠正钻杆偏位的差值。
2.4灌注及拔管
CFG桩成孔到设计标高后,停止钻进,开始泵送混合料,(泵送混合料前检查其坍落度,控制在160~200mm)当钻杆芯管充满混合料后开始拔管,严禁先拔管后泵料。成樁的提拔速度按照工艺性试验的确定的参数2m/min进行,成桩过程必须连续进行,避免供料出现问题导致停机待料。桩顶超灌50~70cm。
2.5移机
移机前对下一根桩的桩位进行清理辨识,确保桩位的准确性。移机后清洗钻杆和钻头
2.6封桩
灌注完成后,钻杆拔出地面,确认成桩桩顶标高符合设计要求的标高后,用粒状材料或湿粘性土封顶。
2.7桩头处理
CFG桩成桩后达到一定强度(一般为3~7天)时,先找出桩顶设计标高,然后人工用钢钎等将多余桩头凿除,造出后表面平整,桩长必须不短于设计值。
3、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工质量问题和控制措施
3.1堵管
堵管是长螺旋钻孔管内泵压混凝土施工工艺常见的主要问题,它不仅影响施工效率,增加劳动强度,而且还会造成材料浪费。产生的原因有以下几点:
1) 混合料配合比不合理。当混凝土中的细骨料用量较少,粗骨料过大,混凝土和易性不好,常发生堵管。施工时混凝土塌落度宜控制在160mm~200mm,粗骨料最大粒径不宜大于30mm。
2)混合料搅拌质量有缺陷。混凝土塌落度过大,易产生离析,管内水浮到上面,在泵压的作用下,水先流动,骨料与砂浆分离,摩擦力剧增,从而导致堵管;塌落度过小,混凝土在输送管内流动性差,泵送压力过大,也容易造成堵管。
3)施工操作不当。
4)冬季保温措施不当,常常会在输送管和弯头处造成混凝土结冻;夏季降温措施不当,往往由于温度过高,导致混凝土中水蒸发。冬季施工采用加热水的办法来提高混凝土的出口温度,混凝土的入孔温度不低于5.0℃,通常是采用直接用火加热储水箱,水温不宜超过60.0℃;夏季当气温高于30℃时,宜在输送泵管上覆盖隔热材料,每隔一段时间洒水降温。
5)设备缺陷。当泵入混凝土后,砂塞堵住了钻头阀门,造成混凝土无法下落。采用合理弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式。
3.2 窜孔
穿孔的原因:
⑴主要是溶洞、新填土不密实等地质条件,其次是输送泵的压力过大及桩间距小。
⑵被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;
⑶钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;
⑷土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。
窜孔采取的预控措施:
⑴查明原因,当地质原因不适合采用CFG桩加固时;当遇见窜孔是因回填未夯实时,重新开挖,回填必须密实。当泵压力过大时及时调整压力。
⑵采取隔桩、隔排跳打方法;
⑶减少窜孔区域一次连续施工的桩数,减少对已打桩扰动能量的积累;
⑷合理提高钻头钻进速度。
3.3桩头空芯
在施工过程中,如排气阀不能正常工作,就会导致桩体内出现空隙;在钻机钻孔时,长螺旋钻管内充满空气,造成泵送混凝土时,排气阀被堵塞不能将空气排出管外,致使桩体含有空气,在泵送完混凝土料后,混凝土在自重作用下下沉,形成桩头空芯的现象。成孔至设计标高时,泵送混凝土前,拔管过快。为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
3.4 桩端不饱满
施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。为避免这种情况, 施工时不能先提钻后泵料。钻机钻至设计标高后,应先泵入混凝土,使钻杆芯管充满混凝土,并停顿10~20s,再缓慢均匀提升钻杆,做到钻头始终埋入混凝土内1m左右。
实践证明,CFG桩是一种施工中便于操作,在地基加固中可以取得较好的效果,所以重视和研究其质量防控措施就显得尤为重要。要求施工单位应加强自身建设,规范管理,精心施工,粗活细做,一次成活,避免返工,造成损失;监理单位的监理人员(或建设单位工地代表),应当加强监管力度,发现问题,及时纠正,才能保证CFG桩的施工质量。
参考文献:
[1]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012,(备案号J220-2012),中国建筑工业出版社,2012.
[2]CFG桩复合地基技术及工程实践,中国水利水电出版社,2006.
[3]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008,中国建筑工业出版社,2008.
【关键词】CFG桩;质量问题;控制措施
1、CFG桩基特点及主要施工方法
水泥粉煤灰碎石桩,是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩(简称CFG桩),通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层使得桩、桩间土共同承担荷载,使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
CFG桩最常用的成桩施工方法有振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩两种方法。本文重点讲述长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩。
2、CFG桩施工工艺
2.1测量放线
利用全站仪测放出线路的中、边线,在坡脚线外侧,根据CFG桩平面布置图放出每根桩施工桩位,用竹签或木桩标示。
2.2钻机就位
做好钻机定位,要求钻机安放保持水平,钻杆保持垂直,其垂直度偏差不得大于1.0%,钻头对准孔位中心,允许偏差在50mm以内,钻杆与钻孔方向一致。
2.3钻进成孔
钻孔开始时,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触及地面时,启动电机,将钻杆旋转下沉至设计标高,关闭电机,清理钻孔周围土。为控制钻进深度在支撑臂上每一米做出标记,成孔时应先慢后快,以避免钻杆摇晃、及时检查并纠正钻杆偏位的差值。
2.4灌注及拔管
CFG桩成孔到设计标高后,停止钻进,开始泵送混合料,(泵送混合料前检查其坍落度,控制在160~200mm)当钻杆芯管充满混合料后开始拔管,严禁先拔管后泵料。成樁的提拔速度按照工艺性试验的确定的参数2m/min进行,成桩过程必须连续进行,避免供料出现问题导致停机待料。桩顶超灌50~70cm。
2.5移机
移机前对下一根桩的桩位进行清理辨识,确保桩位的准确性。移机后清洗钻杆和钻头
2.6封桩
灌注完成后,钻杆拔出地面,确认成桩桩顶标高符合设计要求的标高后,用粒状材料或湿粘性土封顶。
2.7桩头处理
CFG桩成桩后达到一定强度(一般为3~7天)时,先找出桩顶设计标高,然后人工用钢钎等将多余桩头凿除,造出后表面平整,桩长必须不短于设计值。
3、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工质量问题和控制措施
3.1堵管
堵管是长螺旋钻孔管内泵压混凝土施工工艺常见的主要问题,它不仅影响施工效率,增加劳动强度,而且还会造成材料浪费。产生的原因有以下几点:
1) 混合料配合比不合理。当混凝土中的细骨料用量较少,粗骨料过大,混凝土和易性不好,常发生堵管。施工时混凝土塌落度宜控制在160mm~200mm,粗骨料最大粒径不宜大于30mm。
2)混合料搅拌质量有缺陷。混凝土塌落度过大,易产生离析,管内水浮到上面,在泵压的作用下,水先流动,骨料与砂浆分离,摩擦力剧增,从而导致堵管;塌落度过小,混凝土在输送管内流动性差,泵送压力过大,也容易造成堵管。
3)施工操作不当。
4)冬季保温措施不当,常常会在输送管和弯头处造成混凝土结冻;夏季降温措施不当,往往由于温度过高,导致混凝土中水蒸发。冬季施工采用加热水的办法来提高混凝土的出口温度,混凝土的入孔温度不低于5.0℃,通常是采用直接用火加热储水箱,水温不宜超过60.0℃;夏季当气温高于30℃时,宜在输送泵管上覆盖隔热材料,每隔一段时间洒水降温。
5)设备缺陷。当泵入混凝土后,砂塞堵住了钻头阀门,造成混凝土无法下落。采用合理弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式。
3.2 窜孔
穿孔的原因:
⑴主要是溶洞、新填土不密实等地质条件,其次是输送泵的压力过大及桩间距小。
⑵被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;
⑶钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;
⑷土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。
窜孔采取的预控措施:
⑴查明原因,当地质原因不适合采用CFG桩加固时;当遇见窜孔是因回填未夯实时,重新开挖,回填必须密实。当泵压力过大时及时调整压力。
⑵采取隔桩、隔排跳打方法;
⑶减少窜孔区域一次连续施工的桩数,减少对已打桩扰动能量的积累;
⑷合理提高钻头钻进速度。
3.3桩头空芯
在施工过程中,如排气阀不能正常工作,就会导致桩体内出现空隙;在钻机钻孔时,长螺旋钻管内充满空气,造成泵送混凝土时,排气阀被堵塞不能将空气排出管外,致使桩体含有空气,在泵送完混凝土料后,混凝土在自重作用下下沉,形成桩头空芯的现象。成孔至设计标高时,泵送混凝土前,拔管过快。为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
3.4 桩端不饱满
施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。为避免这种情况, 施工时不能先提钻后泵料。钻机钻至设计标高后,应先泵入混凝土,使钻杆芯管充满混凝土,并停顿10~20s,再缓慢均匀提升钻杆,做到钻头始终埋入混凝土内1m左右。
实践证明,CFG桩是一种施工中便于操作,在地基加固中可以取得较好的效果,所以重视和研究其质量防控措施就显得尤为重要。要求施工单位应加强自身建设,规范管理,精心施工,粗活细做,一次成活,避免返工,造成损失;监理单位的监理人员(或建设单位工地代表),应当加强监管力度,发现问题,及时纠正,才能保证CFG桩的施工质量。
参考文献:
[1]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012,(备案号J220-2012),中国建筑工业出版社,2012.
[2]CFG桩复合地基技术及工程实践,中国水利水电出版社,2006.
[3]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008,中国建筑工业出版社,2008.