浅谈CFG复合地基的施工方法及应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiqi251305430
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   摘要:CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)是由水泥、煤粉灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,由桩、桩间土和褥垫层一起构成的复合地基,由于CFG桩具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点,目前已成为应用非常普遍的地基处理技术之一。本文通过施工实践对CFG桩在地基处理中的应用,并提出了相应的处理措施及施工方法,颇受裨益。
  关键词:CFG桩;复合地基;施工方法;处理措施;技术应用
  中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
  
  一、前言
   CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,意为水泥粉煤灰碎石桩,由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌合,用各种成桩机制成的可变强度桩。CFG桩和桩间土一起,通过褥垫层形成CFG桩复合地基,是地基处理的一种常见方法之一。
  CFG 桩复合地基技术,已列为建设工程重点推广技术, CFG桩的适用范围很广,在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例,CFG桩对独立基础、条形基础、筏基也都适用,并在全国 多个省市地区应用。由于CFG桩具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点,目前已成为应用非常普遍的地基处理技术之一。
  本拟建的工程为油库扩容改造工程,由于原地基土的承载力不能满足上部油罐装置的要求,为提高原地基土的承载力,改善其变形性质,根据设计要求采用CFG桩对地基土进行地基处理。
  二、工程地质条件概况
  1、地层条件
  根据建设单位所提供的场地岩土工程勘察报告表明,施工场区地形较平坦,属河流冲洪积一级阶地地貌。
  场地地层自上而下为:
  填土:杂色,灰色、褐色,成分复杂,主要由碎石、砂土、粘性土及生活垃圾等组成,湿,呈松散~稍密状态。
  质粘土:黄褐色,湿,软塑~可塑状态,团聚结构,层状构造,由粘性及粉粒组成。
  泥质粉质粘土:灰色,很湿,软塑,团聚结构,层状构造,由粘粒及粉粒组成。
  圆砾:圆砾成分由混合岩和片麻岩组成,中~微风化,呈亚圆形及圆形,分选差,充填物为中粗砂,呈中密和密实状态.
  ⑤片麻岩:灰绿色,中粗粒变晶结构,片麻状构造,冲击钻进困难,岩芯手可折断,风化程度属强风化层。
  2、不良工程地质因素
  目前,由于原土层已开挖过,现在用混合砂重新回填,较原土层有所改变。
  3、水文地质条件
  场地内地下水稳定埋深变化不大,由于地层均发育相对较厚的隔水层—粉质粘土、淤泥质粉粘土,因此,初见水位较低,钻进时穿过隔水层后,地下水上升较快,具有承压性,主要含水层为圆砾层,属孔隙潜水,主要为接受大气降水补给,以南偏西方向排泄于浑河,基岩片麻岩为隔水底板。根据水样水质分析结果,该场地地下水对混凝土无侵蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性。
  三、设计工程量及设计要求
  工程的设计共布设CFG桩222根,主要技术要求是:
  1、桩径:φ350mm;
  2、桩长:7~7.5米;
  3、桩身混凝土强度等级:C15;
  4. 桩端持力层:圆砾层
  5. 复合后地基承载力特征值:不小于350KPa。
  四、施工机械的选择及施工方法
  (一)施工机械设备的选择
  根据设计要求及工期要求,结合施工场区的具体施工条件,本次拟投入的主要施工设备:
  1、DZ—60Y型振动沉管桩机一台。
  2、JZ-350型搅拌机一台。
  3、J6—93210型经纬仪一台
  (二) 施工方法
  结合油库储罐CFG桩结构布局特点及现场地质条件,本工程采取: 从中心向外推进施工(圆环形布桩方式)或从一边向另一边推进施工(正方形或梅花形网格状布桩方式),根据具体情况,更进一步为了尽可能减小桩间土的扰动,控制施工工艺,发现特殊情况,做出具体的改变,必要时采用间隔跳打的施工方式。
  1、施放桩位
  根据设计承台的位置及设计桩位,依据建设单位给出的坐标点,采用经纬仪放出桩位位置,每个桩位采用白灰和Ф8短钢筋设双重标识。
  2、地下障碍的探查和处理
  桩位施放后,首先采用人工或机械对地下障碍进行探查,如地下无障碍,按正常程序进行成桩施工。如地下有障碍时,如管线、电缆、光缆等,必须请示建设单位代表对其重要性予以确认。对地下旧基础等障碍物,应予以清除后方可施工。
  3、成孔
  将钻机安装就位调平后,沉管垂直落于桩尖上,开机振动成孔。成孔深度以贯入度控制为主,参照桩孔附近的勘察资料为辅。终孔标准是在机械、电压正常情况下,电流瞬间值达到150A以上方可停机。
  4、用料及搅拌:
  桩身用料采用粒径20~40mm和5~10mm碎石、32.5级复合水泥和粉煤灰经现场搅拌的混合料,上料按试验室给定的配合比进行,塌落度控制在30~50mm,搅拌时间不少于3min,存放时间小于45min。
  5.成桩:
  成孔后将搅拌好的砼用运料车一次性灌入桩管内,开机先振捣5~10s,再拔桩管,边拔边振捣,直至成桩为止。拔管速度一般为1.2~1.5m/min,如遇有易出现缩径的粘性土地层时,采用反插的方法进行预防。必要时采用加大桩尖或复打的方法进行处理。
  五、施工执行标准及施工技术要求
  本工程除严格按设计要求执行外,主要执行下列规范、标准:
  1、《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001);
  2、《建筑基础工程质量验收规范》(GB50202-2002);
  3、《砼结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002);
  4、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)。
  主要施工技术要求是:
  1、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;
  2、桩位中心偏差不大于60mm。
  3、桩垂直度偏差不大于1%。
  4、成桩后,桩顶标高应高于设计桩顶标高不少于0.5m以上
  5、每台机械一天应做一组混合料试块,标准养护;
  六、特殊过程的控制措施
  在本工程的施工中,混合料的搅拌和灌注做为特殊过程,采取如下控制措施:
  1、混合料的搅拌必须是经过学习培训并取得上岗证,从事搅拌工作三年以上的人员。
  2、混合料的搅拌必须按配合比计量、投料,随搅随用,搅拌时间必须大于3min,存放时间小于45min。
  3、质检员要不定期的抽查混凝土成品的坍落度、流动性、和易性等,發现问题及时纠正。
  4、混凝土灌注时质检员要进行旁站监督,对全过程检查、指导。
  七、质量通病的原因及处理措施 1、堵管:堵管是沉管、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率,增加工人劳动强度,还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时,使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬,增加了再次堵管的几率,给施工带来很多困难。产生堵管的原因有以下几点: ①混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混合料和易性不好,常发生堵管。因此,要注意混合料的配合比,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70kg/m3~100kg/m3的范围内,坍落度应控制在160mm~200mm之间。 ②混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。 ③施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后,开始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,容易造成管路堵塞。 ④冬期施工措施不当。冬施时,有时会采用加热水的办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好不要超过60℃,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。 ⑤设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,还会造成管路的堵塞。 2、窜孔:在饱和软土层中成桩经常会遇到这种情况,打完一棵桩后,在施工相邻的桩时,发现刚施工的临桩的桩顶突然下落,当桩泵入混合料时,临桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。发现窜孔的条件有如下三条:①被加固土层中有松散饱和软土层;②钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;③土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生触变。由于窜孔对成桩质量的影响,施工中采取的预控措施: ⑴采取隔桩、隔排跳打方法; ⑵设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰动; ⑶减少在窜孔区域的打桩推进排数,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、桩头空芯:主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。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。 4、桩端不饱满:这主要是因为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。为杜绝这种情况,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。 5、桩孔偏斜:主要因为地面不平,导向设施出现偏差,钻架不正或钻杆弯曲,钻杆刚度不够所致。另外钻进时土层硬度发生突然变化或遇到障碍物也会导致桩孔偏斜。施工前应对安装好的钻机设备做全面检查,做到水平、稳固,对钻杆、接头要逐个检查,保证钻杆顺直,有足够的刚度。在钻进时,土层由软变硬时要少加压慢给进。 6、钻进困难:主要原因为遇到地下障碍物如石块、混凝土块,钻机功率不够或钻进速度太快造成憋钻。应选用硬质合金钻头,采用合适的钻速。遇到障碍时如障碍物不深,应进行清除后复钻,如不易挖出则改变桩位。转贴于 下载
  八、成品保护        1、CFG 桩施工时,应调整好打桩顺序,以免桩机碾压已施工完成的桩头。      2 、CFG 桩施工完毕后,待桩体达到一定强度后(一般为3~7d),方可进行开挖。开挖时,宜采用人工开挖,如基坑较深、开挖面积较大,可采用小型机械和人工联合开挖,应有专人指挥,保证铲斗离桩边应有一定的安全距离,同时应避免扰动桩间土和对设计桩顶标高以下的桩体产生损害。      3、挖至设计标高后,应剔除多余的桩头,剔除桩头时应采取如下措施:        (1)找出桩顶标高位置,在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎,用大锤同时击打,将桩头截断。桩头截断后,再用钢纤、手锤等工具沿桩周向桩心逐渐剔除多余的桩头,直至设计桩顶标高,并在桩顶上找平。        (2)不可用重锤或重物横向击打桩体。        (3)桩头剔至设计标高,桩顶表面应凿至平整。        (4)桩头剔至设计标高以下时,必须采取补救措施。如断裂面距桩顶标高不深,可接桩至设计标高。同时保护好桩间土不受扰动。      4、保护土层和桩头清除至设计标高后,应尽快进行褥垫层的施工,以防桩间土被扰动。      5、冬期施工时,保护土层和桩头清除至设计标高后,立即对桩间土和CFG桩采用草帘、草袋等保温材料进行覆盖,防止桩间土冻涨而造成桩体拉断,同时防止桩间土受冻后复合地基承载力降低。九、 结术语
  建筑工程复杂的地质条件,使得地基基础工程越来越重要,通过这一工程的实践,证明该项技术措施是成熟的、可行的。它不仅能够保证CFG复合地基的施工安全,确保工程质量,同时又能缩短工期,成本低,施工方便,节省投资,是一种较为理想的地基处理技术。
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