CFG桩在软弱地基加固处理中的应用

２０１０年３月　地基处理　４７　韦兴标　（广西水文地质工程地质勘察院柳州５４５００６）　［摘要］本文结合工程实际情况，介绍ＣＦＧ桩在柳州市某高层建筑物地基加固处理，成功地将地基承载力特　征值未能满足设计要求的地基土提高至４５０ｋＰａ的施工工艺，同时ＣＦＧ桩具有工程材料节约、成本低、施工　工期短等优点。　［关键词］ＣＦＧ桩；施工工艺；地基承载力　月Ｉｊ吾　广西某房地产开发有限公司在柳州市投资兴建一高层建筑物，楼高２５层，设一层地下室，　埋深．５．９０ｍ，采用筏板基础，地基承载力特征值设计要求ｆａ　４５０ｋＰａ。根据《岩土工程详细　勘察报告》和土层浅层压板试验，第②层可塑状红粘土的承载力特征值　＝１５０ｋＰａ，未能满　足设计要求，需要对其进行地基加固处理。针对该工程结构设计要求和场地岩土工程条件，　结合我院现有技术装备，提出采用ＣＦＧ桩对其进行加固处理。因ＣＦＧ桩加固处理费用低，　工期短等优点，且ＣＦＧ桩加固处理技术可行，该房地产开发有限公司委托我院进行ＣＦＧ桩　加固处理。我院２００９年５月２０日进场施工，６月５日完成ＣＦＧ桩加固处理，共完成３３０根　ＣＦＧ桩，成孑Ｌ累计进尺约５５９０ｍ，灌注Ｃ１０混凝土（桩身混合料）约１２９０ｍ　。ＣＦＧ桩加固处　理完成后，由甲方委托第三方有相应资质的检测单位采用浅层平板载荷试验的方法进行试验，　三个试验点地基土承载力特征值分别为４７６ｋＰａ、４７０ｋＰａ和４６５ｋＰａ，满足设计要求。　ＯＦ０桩的设计　１．场地内工程地质特征　根据《岩土工程详细勘察报告》，本场区内岩（土）体自上而下划分为８层，各岩土层特　征５ｋｉ￥＿￣Ｎ下：　（１）第①层杂填土（Ｑ训）：灰褐、灰色，主要由碎石、碎砖块和灰渣等建筑垃圾混杂少　量粘性土组成，含少量有机质，局部为混凝土基础或片石，土体结构松散。本层厚０．８０～５．４０ｍ，　分布均匀。该土层的地基承载力特征值为８０ｋＰａ。　（２）第②层可塑状红粘土（Ｑ　）：黄色、棕黄色，呈可塑状，无振摇反应，切口光滑，　｝收稿日期：２０１０年１月　４８　地基处理　第２ｔ卷１期　高十强度，高韧性。层厚１２．７０—２０．２０ｍ，平均层厚１６．３５ｍ，属巾等压缩性土。该土层的地　基承载力特征值为１　５０ｋＰａ，极限侧阻力ｑ￣ｉｋ＝２５　ｋＰａ。　（３）第②　１层硬塑状红粘土（Ｑ　）：黄色、棕黄色，呈硬塑～坚硬状，含有较多铁锰钙　质；无振摇反应，切口光滑，高十强度，高韧性。层厚１１．９５～ｌ６．１Ｏｍ，平均层厚１３．９５ｍ，　属中等压缩性土。该土层的地基承载力特征值为２００ｋＰａ，极限侧阻力ｑｓｉｋ＝６ＯｋＰａ，极限端阻　力ｑｐｋ＝２ＯＯＯｋＰａ。　（４）第③层粉质粘土（Ｑ　）：棕红、棕黄色，硬塑，局部粉粒含量较高，呈粉土状，含　铁锰钙质氧化物。无振摇反应，切口稍有光滑，中等十强度，高韧性。层厚０．６０　９．２０ｍ，　平均层厚３．２５ｍ，属中等压缩性土。该土层的地基承载力特征值为１９０ｋＰａ，极限侧阻力　ｑｓｉｋ＝６ＯｋＰａ，极限端阻力ｑＤｋ＝ｌ　８００ｋＰａ。　（５）第④层稍密状同砾（Ｑ　）：黄色，松散，局部中密，饱和，粒径为１～１　５　ＣＩＩＩ不等，　有粘性土及粉土充填。层厚１．４０～６．４０ｍ，平均层厚４．１　８ｍ。该土层的地基承载力特征值为　２００ｋＰａ．极限侧阻力ｑｓｉｋ＝８ＯｋＰａ，极限端阻力ｑｐｋ＝２２００ｋＰａ。　（６）第⑤层强Ｊｘｌ化白云崭（Ｃ２ｈ）：灰白色，隐品质结构，强　化，裂隙十分发育，岩　体极其破碎，属软岩，岩体基本质量等级为Ｉ＼『级，钻机跳动，钻机十钻可钻进。　（７）第⑥　１层溶洞充填物：黄色、灰黄色，以软塑状粘性土、及粉土充填，夹杂有碎　石块。　（８）第⑥层中风化白云岩（Ｃ２ｈ）：灰白色，隐晶质结构，中Ｊｘｌ化，裂隙发育，局部裂　隙为方解石充填，岩石较为完整，属硬岩，岩体基本质量等级为Ｖ级，钻机钻进较平稳，局　部跳动，漏水。钻探未揭露穿该层，最大揭露厚度为９．５０ｍ。该岩层极限端阻力ｑｐｋ＝６ＯＯＯｋＰａ。　２．ＣＦＧ桩设计要求　（１）桩径设计要求：根据设计冈纸，ＣＦＧ桩设计直径为５００　ｎｌｎｌ；　（２）桩距的设计要求：根据设计图纸，桩问距为１Ｏ０　ｇｉｌｌ；　（３）桩长的设计要求：以白云岩岩面为ＣＦＧ桩桩端持力层，设计桩长　１５．０ｍ；　（４）ＣＦＧ桩桩身混凝土设计要求：ＣＦＧ桩桩身混凝土设计强度等级为Ｃ　ｌ　０；　（５）褥垫层的设计要求：褥垫层的铺设厚度为３００　ＩＮｎ，夯填度不大于０．８７。　ＯＦＧ桩的施工技术　１．ＣＦＧ桩加同处理机理　ＣＦＧ桩又称水泥粉煤灰碎石桩，是在碎石桩的基础上加入一些石屑、粉煤灰和少量水泥，　加水搅拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩。ＣＦＧ桩加同软弱地基，桩与桩问土在一起通　过褥垫层的作用形成ＣＦＧ桩复合地基，共同承担上部建筑物荷载。即ＣＦＧ桩是高粘结强度　桩，是通过褥垫层作用使桩与桩问土形成复合地基，加同软弱地基主要通过桩体作用、挤密　作用和褥垫层作用，提高软弱地基的承载力。　２０１０年３月　地基处理　４９　２．长螺旋钻孔泵压ＣＦＧ桩施工工艺流程　长螺旋钻孔泵压ＣＦＧ桩采用长螺旋钻机成孔，泵送混合料成桩技术，提钻与成桩同步进　行，既加快施工进度，又能避免水下灌注混合料的缺点，其施工工艺流程冈如下：　验旺验懵　ｉ　『褥垫层施工及验收　Ｉ　复台士也基验收　３．ＣＦＧ桩的成孔技术　（１）ＣＦＧ桩成孑Ｌ机械设备的选择　根据本工程特点和工期要求，结合我院现有技术装备，主要施工设备有：ａ．ＣＦＧ长螺旋　钻机作为成孔机械设备；ｂ．１台套ＨＢＪ６０Ｃ型混凝土输送泵作为桩身混合料的输送设备；Ｃ．１　台３５０Ｌ型混凝土搅拌机作为桩身混合料的拌合设备；ｄ．１台套南方３５５Ｓ全站仪作为桩位测　量定位的测量仪器。　（２）ＣＦＧ桩成孔施工顺序　为避免冈连续施打可能造成桩身混凝土缩径或桩身被挤偏等工程质量缺陷，本ＣＦＧ桩加　固处理工程采取问隔跳打。　（３）ＣＦＧ桩加固处理范同　本次ＣＦＧ桩加同处理范围：该高层建筑物基础范围内的可塑状红粘土、硬塑状红粘土、　粉质粘土、稍密状同砾、强风化自云岩及溶洞充填物，直到自云岩岩面。　５０　（４）ＣＦＧ桩成孔施工工艺　地基处理　第２１卷１期　ａ．钻机就位安装时，应当调直桩架挺杆与地面的垂直度，对好桩位，保证桩位中心与钻　具中心在同一直线上，且保证设备水平、周正、稳固，确保在成孔钻进过程中不发生移位或　倾斜。桩架挺杆与地面的垂直度偏差应当不大于１％。　ｂ．在钻架上应当设置控制钻孔深度的标尺，以利在成孔过程中进行观测或丈量；在成孔　过程中，应当成孔记录，记录做到及时、准确。　ｃ．钻孑Ｌ时应当启动钻机试钻０．５～１．０ｍ，检查钻机设备运转正常后，再继续钻进，＝Ｅ块　随螺旋日十片上排出孔口；排出孔口的土应当及时清除，集中堆放。　ｄ．当钻孔达到设计深度后，长螺旋钻杆应当在原处保持空转排土，清除孑Ｌ底残渣或余土，　使孑Ｌ底干净，然后提钻泵送ｃＦＧ混合料。　ｅ．在流塑状土层成孑Ｌ，桩距小于３．５ｄ（ｄ为桩径）且出现串：／Ｌｎ，ｔ，应当采取问隔跳扣‘，　避免出现缩径等缺陷；间隔跳打出现的中间空出桩须待已打ＣＦＧ桩完成后７天进行。　ｆ在钻进过程中，如遇较大漂石或孤石时，应当及时通知设计单位，及时调整桩孔位置，　或采取补桩措施。　２．由于场地基岩面起伏较大，钻机钻至基岩面时，应当降低钻进速度，避免出现钻孔偏　斜或卡钻事故。　４．ＣＦＧ桩的成桩技术　（１）当钻孔深度满足设计要求并空转清除桩底残渣或余土的同时，应当严格按照试验室　提供的配合比进行投料搅拌，要求搅拌均匀，和易性好。当钻孔底部的残渣或余土清除干净　后，应当及时泵料提钻，混合料自孑Ｌ底而上自致密实成桩。　（２）桩身混合料的搅拌严格按照试验室提供的配合比进行过磅投料，水泥为鱼峰牌普通　硅酸盐水泥，强度等级３２．５ＭＰａ；碎石粒径０．５　２．５　ｃｍ柳州石场生产的碎石；粉煤灰为柳州　电厂生产的二级粉煤灰；　混合料坍落度为１　６０　２２０　１］ｌｎｌ。　（３）灌注过程中，严禁先提钻后泵料。　（４）灌注过程的连续性混合料的供给要求均匀、充足，是保持灌注过程应当连续进行　的基础。　（５）提钻速度的控制提钻速度要匀速控制，通常情况下，应当控制在１．２—１．５ｍ／ｍｉｎ，　如遇淤泥或淤泥质土，提钻速度应适当放慢，避免出现桩身缩径或断桩等现象。　（６）保护桩长的控制：所谓的保护桩长是指成桩时预先设定加长的一段桩长，基础施工　时将其剔除。保护桩长愈长，桩的施工质量愈容易控制，但材料浪费愈多。本工程ｃＦＧ桩桩　顶设计标高至地面标高的距离小于１．０ｍ，保护桩长控制在５０　ｃｍ左右，上部用土封顶。　５．ＣＦＧ桩褥垫层的施工技术　在完成ＣＦＧ桩施工后，应当清除桩问土和凿除桩头；完成桩问土清除和凿除桩头后，应　当及时进行验桩和验槽。ＣＦＧ桩复合地基承载力和地基基础开挖满足设计要求后，应当及时　施工ＣＦＧ桩褥垫层。垫层材料采用级配良好的碎石中粗砂按照６：４进行拌合。将拌合好的碎　２０１０年３月　地基处理　石中粗砂进行摊铺，待摊铺完成后，采用平板振动器夯实至设计厚度（３００　ｍｉｌ１）。对较十的砂　石料，摊铺时应当适当洒水再进行夯实。褥垫层的夯填度不大于０．８７。　ＣＦ６桩复合地基承载力的确定　ＣＦＧ桩施工完成后，由甲方委托有相应检测资质的检测单位采用地基土浅层平板载荷试　验的方法进行试验，确定该ＣＦＧ桩复合地基土承载力。检测单位按照甲方要求随机选择３　个试验点进行试验，试验土层采用中砂垫层，载荷板尺寸１．０ｍｘ　１．０ｍ，最大试验荷载８００ｋＰａ；　检测所用主要仪器为千斤顶、桩基静载荷测试分析仪。试验结果为：该土层的三个试验点实　测地基承载力特征值分别为４７６ｋＰａ、４７０ｋＰａ和４６５ｋＰａ，平均值为４７０ｋＰａ，其极差不超过平　均值的３０％，故取其平均值４７０　ｋＰａ为该土层的地基承载力特征值。３个试验点载荷板试验　结果详见表１。　载荷板试验结果　表１　试验点编　号　１　２　３　最大试验荷　最大试验荷载作用　载／ｌ（Ｎ　下载荷板沉降一／ｍｍ　８００　８００　８００　３８．８５　４０．１９　３９．５４　残余变形／ｎｍｌ　２９－３５　２８．５４　２９．６５　Ｓ＝１５　ｍｍ所对应　试验点地基土承　的压力值／ｌ　ａ　载力特征值／ｋＰａ　４７６　４７０　４６５　４７６　４７０　４６５　结束语　１．ＣＦＧ桩施工具有施工机械设备简单、操作可行等优点。　２．ＣＦＧ桩复合地基不仅仅由ＣＦＧ桩来承担上部建筑物荷载，还可通过褥垫层的作用，　由桩和桩问土形成的复合地基共同承担上部建筑物荷载。　３．与钻孔灌注桩相比，ＣＦＧ桩在桩身混凝土中掺人大量的粉煤灰，且需要的水泥量少，　桩身混凝土强度不很高，大大节约工程材料，工程成本低，桩孔直径小，成孔成桩效率高，　施工工期短等优点。　参考文献　叶观宝著２００２年３月《地基加周新技术》【Ｍ】第二版。