CFG樁技術在軟土地基的應用

柳幼祥

江蘇建科建設監理有限公司，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地基處理工程，設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，構成復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強度。

    在混凝土中摻入粉煤灰，科學利用工業廢料，消耗大量粉煤灰，不僅能取代部分水泥，節約水泥用量，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腐蝕、抗滲、抑制堿集料反應等耐久性能，其技術、經濟和環境效益十分顯著。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混凝土。這是由于粉煤灰本身的化學成分、結構和顆粒形狀等特性，在混凝土中產生了活性、微骨料、形態效應，統稱”粉煤灰效應”。

2、工程地質

    工程擬建廠區位于南京市下關區方家營一帶，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、粉質粘土、淤泥質粉質粘土、粉砂、粉土夾粉砂、粉細砂等幾種土層。整個場區軟土深厚，屬軟弱場地土類型，Ⅲ類建筑場地，且不良地質現象較發育。

3、成樁施工

    3.1施工工法

    CFG樁復合地基是近l0年來開發的地基處理方法。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、和易性和保水性要求高，粗骨料選擇較小等特點。但其應用時間不長，因為振動沉管灌注成樁施工效率高，地層適應性強，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技術措施

    碎石粒徑20mm-40 mm，雜質含量小于5％。石屑粒徑2.5 mm-l0mm，雜質含量小于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少于2min。

    正式開工前，所有材料準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，并把好質量關，取齊材料的質保書或出廠合格證，認真做好材料的有關試驗工作。

    4.3施工工藝

    施工前首先按圖紙尺寸放好樁位，埋好預制鋼筋混凝土樁尖，并經監理單位檢查驗收無誤后方可施工。樁機平整穩固就位后，沉樁施工開始。首先吊起沉管，檢查其垂直度正確后，然后對準預先埋好的樁尖，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，樁位偏差控制在50mm范圍內，同時經常檢查沉管內是否有地下水滲入以便及時處理，以保證施工質量。

    混合料拌和采用現場機械攪拌，按設計要求的樁身為基準，對加水量要準確計量，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。攪拌好的混合料應及時灌注，并灌注到高于設計樁頂標高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，應及時灌注混合料。當樁管內灌滿混合料后，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。在拔管過程中采用空中二次加料，繼續投料，以保證成樁標高、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。混合料灌注至設計樁頂標高以上后將樁管拔出地面。拔管速度控制在0.8 m/min以內。

    在沉管上作出控制深度的標記，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。

    成樁后應保證鑿除樁頂浮漿后樁頂標高達到設計要求，必須保證樁頂增強體的質量。

    整個施工過程中，應嚴格按施工規范和技術操作規程施工，密切注意場地地質變化是否有異常現象，作好詳細記錄，并采取適當技術防范措施。

    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300mm厚l：1砂石褥墊層。回填時可采用振動密壓與碾壓相結合的方法交叉作業。這樣可減小基礎底面應力集中，有效調節樁土間受力條件，保證CFG樁和地基土的承載力共同充分發揮。

5、質量檢測

    為了檢測cfB樁復合地基的處理效果，工程結束后，進行復合地基豎向靜載荷試驗。試驗參照規范JGJ79—91中有關要求進行，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。穩定標準：每h沉降量小于0.1mm，可加下一級荷載，直至達到預計的的復合地基承載力標準值。設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，直至變形穩定。

    根據試驗結果得出結論：該地基經CFG樁處理后，復合地基承載力標準值達到設計要求的120 kPa。

6、結語

    CFG樁復合地基是一種低強度混凝土樁，介于剛性樁與柔性樁之間，能通過墊層的調節使用，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，具有較好的技術性能。

    CFG樁復合地基技術具有造價低、施工工期短、質量易于控制和檢測等優點，在特定土質中應用較為普遍。

參考文獻

【1】中國建筑科學研究院．JGJ79—2002．建筑地基處理技術規范【S】．北京：中國建筑工業出版社，2002．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)