CFG桩复合地基施工技术
2015-07-08
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核心提示：本文通过对CFG桩复合地基施工方法的探究，介绍了这种施工方法的具体施工工艺，注意事项，为同类工程提供了有益的借鉴。
CFG桩即是水泥粉煤灰桩，它是由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌和而成的高粘结强度桩。通过在天然地基中设置一定比例的CFG桩体，并设置一定厚度的褥垫层，由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基，共同承担基础传来的上部荷载。
该做法有施工工艺简便，对周边环境影响小，成桩速度快，提高地基承载力幅度大，地基变形小，工程造价较低等优点。
一、工程概况
石家庄北国—开元广场（A、B区）工程为一商住楼群，其中五座塔楼分别为A1、A2、B1、B2、B3；A1、A2座地下二层，地上二十六层，B1座地下二层地上三十二层，B2、B3座地下二层地上二十九层。
本工程地基基础设计等级A1、A2、B1座为甲级，其余为乙级。五座塔楼为CFG桩复合地基，A1楼、A2楼各设桩825根，有效桩长为15m；B1楼设桩1359根，有效桩长为15m；B2楼608根，有效桩长为14m；B3楼855根，有效桩长为16m；共用桩基4472根。
二、CFG桩设计方案
2.1本工程为CFG桩复合地基，要求复合地基承载力特征值不小于550KPa。
2.2桩径为400mm，桩间距为1.4m。
2.3混凝土强度等级C20，细石粒径为0.5～1.0cm。
2.4施工完毕后，在基底下铺设20cm的碎石垫层，碎石粒径为1～2cm。每边超出混凝土垫层外边缘10cm。
三、CFG桩施工工艺流程
CFG桩放线→钻孔→灌注砼拔管成桩→清理桩顶土→锯桩头→桩基检测→铺设褥垫层。
31CFG桩放线：按照设计要求间距，根据甲方提供的坐标点和水准点，在现场设置控制网，并放出CFG桩的位置线，桩位用φ20的钢钎打入地面以下200mm，拔出钢钎后用生石灰粉灌入作为施工时的桩位点，桩位误差不大于20mm。
3.2钻孔：钻机就位后，调整钻机塔身前后和左右垂直度，达到规范要求后，开始钻孔，关闭钻头处筏门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻孔，直到达到设计桩长预定标高，达到设计桩长预定标高后，停止进钻。
3.3灌注砼拔管成桩：开始泵送砼，砼经输送泵及管道到达钻机动力头处弯头，经弯头进入钻管内，当钻杆芯管充满砼后开始拔管，拔管时钻头处筏门自动打开，砼填充钻孔，继续拔管，砼全部填充钻孔而成桩，成桩时预留保护桩长500mm。
3.4清理桩顶土：CFG桩施工完成后，待桩身砼强度达到70%，即可清理桩顶余土和凿除桩保护桩头（具体时间由试块强度实验报告确定），先由机械清除上部余土，预留100mm人工清除，并将桩头清理出来。
3.5锯桩头：用专用水平切割机从两个方向进行切除，锯断面积大于桩截面面积的70%，然后用人工使用钎子和锤子进行凿除，使桩头面平整，以保证桩头的质量。
3.6按照设计要求，对复合地基进行检测。
3.7铺设褥垫层：合格后，在基底下铺设20cm的碎石垫层。
四、施工中应注意的问题
4.1施工工序流程：采用隔排隔桩跳打，新打桩与已打桩间隔时间不应少于7d。
4.2桩机就位须平整、稳固，沉管与地面保持垂直，垂直度偏差不大于1%。
4.3在沉管过程中用料斗在空中向桩管内投料，待沉管至设计标高后须尽快投料，直至混合料与钢管上部投料口齐平。当上料量不够时，可在拔管过程中继续投料，以保证成桩标高、密实度要求。混合料应按实际配合比配制，投入搅拌机加水拌合，搅拌时间不少于2min，加水量由混合料坍落度控制，一般坍落度为30～50mm；成桩后桩顶浮浆厚度一般不超过200mm。
4.4当混合料加至钢管投料口齐平后，沉管在原地留振10s左右，可边振动边拔管，拔管速度控制在1.2～1.5m/min左右，每提升1.5～2.0m，留振20s。桩管拔出地面确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或湿粘土封顶。
4.5桩体经7d达到一定强度后，才可进行基槽开挖；如桩顶离地面在1.5m以内，宜用人工开挖；如大与1.5m，下部700mm亦宜用人工开挖，以避免损坏桩头部分。
五、常见的施工问题及处理方法
5.1采用隔桩跳打施工方案。
5.2坍落度控制在3～5cm，和易性好，当拔管速率为1.2～1.5m/min时，一般桩顶浮浆可控制在10cm左右，成桩质量容易控制。
5.3设置保护桩长。桩在加料时，应比设计桩长多加0.5m，将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5s，提高桩顶混合料密实度。上部用土封项，增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力，避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。
5.4泵送混凝土过程中如发生意外必须停机，待排除故障后，钻机向下钻1m后再重新施工，确保不发生断桩。
5.5拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，所以应避免反插。
5.6在施工过程中，应加强施工场地标高和已打桩桩顶标高观测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施，控制成桩质量。
六、应用总结
本工程应用此技术进行地基处理后，地基检测承载力满足设计要求，成桩质量良好，未出现严重缺陷桩和断桩。采用水泥粉煤灰碎石桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点。
与桩基相比，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力。工程造价一般为桩基的1/3—1/2，经济效益和社会效益非常显著。
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