CFG桩复合地基在工程中的应用

1、CFG 桩复合地基在工程中地应用 侯松岩1,彭颖华2 （1 青岛钢铁集团公司 工程管理处，山东青岛 266043 ; 2 莱钢建设有限公司 建筑安装分公司 山东莱芜 271126） 摘 要：在青钢活性白灰工程地基处理中，采用 CFGffi复合地基技术，通过对处 理后地地基实验与检测，验证了 CFGtt复合地基承载力及沉降达到设计要求.同 时指出了使用CFG 桩时普遍存在地问题,并给出了预防措施. 关键词：CFGtt;复合地基；质量控制；桩基 中图分类号：TU473.1 文献标识码：B 文章编号：1004-4620 （ 2007）03-0073-02 随着工程建设地飞速发展，地基处理手段也日趋多

2、样化,CFG 桩复合地基 （水泥粉煤灰碎石桩地简称）是在碎石桩加固地基法地基础上发展起来地一种 地基处理技术.由于 CFG 桩改善了碎石桩地刚性，使其不仅能很好地发挥全桩地 侧阻作用，同时也能很好地发挥其端阻作用，并通过褥垫层地设置发挥了桩间土 地承载力,使之成为复合地基,提高了 CFGtt地承载能力. 1 工程简况 青钢活性白灰工程由石灰窑本体、预热器、燃烧室、除尘器及上料系统组 成.除设备基础外，均为框架结构.地基采用 CFG 复合地基进行加固处理，总桩数 约为 1 800 余根.复合地基承载力设计值 240 kPa.CFG 桩采用长螺旋钻成孔，管 内泵压混合料灌注成桩桩身设计强度为 C2

3、5;褥垫层采用 510 mm 砾石,厚度 为 0.3 m.工程地质条件如表 1 所示. 表 1 场地土层地质条件 编 号 土层名 厚度/m 承载力标 准值/kPa 极限侧阻力 标准值/kPa 极限端承力标准值 / kPa（h 为桩长） 1 杂填土 1.6-6.00 2 含淤泥粗砂 0.00-3.70 80 10 3 粗砾砂 0.00-3.80 240 45 粉质粘土 0.00-3.10 120 30 4 粉质粘土 0.00-4.40 250 60 5 粗砾砂 最大 9.5 360 90 2 000 (h 10m) 6 粉质粘土 最大 7.2 260 80 700 (h 15m) 7 粗砾砂 最

4、大 5.5 360 110 2 400 (h 15m) 8 安山岩强风化带 3.90 4.60 800 6 000 9 安山岩中等风化 带 1.00 2 500 8 000 平面布置以石灰窑为例，平面形状为长方形.布桩时考虑桩受力地合理性，尽 量利用桩间土应力（7 s产生地附加应力对桩侧阻力地增大作用通常（7 s越大，作 用在桩上地水平力越大,桩地侧阻力越大.CFG 桩有效桩长不小于 12 m,桩径均为 0.4 m.桩中心距为1.5 m. 2 基本原理 CFGtt复合地基粘结强度桩是复合地基地代表，目前多用于高层和超高层建 筑中.它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成地高粘结强度桩 ，

5、和 桩间土、褥垫层一起形成复合地基.CFG 桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无 论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作；由于桩体地 强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大，桩顶地垫 层材料在受压地同时会挤向周围桩间土 ，以保证在任意荷载下桩和桩间土始终参 与工作；由于 CFGtt桩体材料可调，可避免散体材料及低强度桩地限制而使荷载 传递深度有限地缺陷；CFGK不配筋,桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，降 低了工程造价. 复合地基设计中 , 基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成地 褥垫层, 是复合地基地一个核心技术 .基础下是否设置褥垫层

6、, 对复合地基受力影 响很大.若不设置褥垫层 , 复合地基承载特性与桩基础相似 , 桩间土承载能力难以 发挥, 不能成为复合地基 . 基础下设置褥垫层 , 桩间土载力地发挥就不单纯依赖于 桩地沉降 ,即使桩端落在好土层上 , 也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上 ,使 桩土共同承担荷载 . 3 施工中常见质量问题及预防措施 3.1 堵管 堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到地主要问题之一 . 它直接影响 CFG 桩地施工效率，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，使已搅拌地 CFGK混合料失水或结硬，增加了再次堵管地几率，给 施工带来很多困难 . 堵管地原因及

7、预防措施： 1）严格控制混合料配合比 . 当混合料中地细骨料 和粉煤灰用量较少时 , 混合料和易性不好 , 常发生堵管 . 因此 , 要注意混合料地配 合比,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在 7090 kg/m3 地范围内,坍落度应控制在 160200 mm 之间.2 ）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地水泥浆液被挤出 , 容易造成管路堵塞 .3） 冬期施工措施不当 . 冬期施工时 , 混合料输送管及弯头均需做防冻保护 , 防冻措施 不力,常常造成输送管或弯头处混合

8、料地冻结 ,造成堵管.冬施时,有时会采用加 热水地办法提高混合料地出口温度 , 但要控制好水地温度 , 水温最好不要超过 60 C ,否则会造成混合料地早凝，产生堵管,影响混合料地强度.4 ）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地结硬块 ,还会造成管路地堵 塞.3.2 窜孔 窜孔主要是由于被加固土层中有松散地饱和粉土及粉细砂或钻杆钻进过程 中剪切作用使土体受到扰动或能量积累土体产生液化 . 预防措施：1）在工程桩施工前 ,应先做不少于 2 根实验桩,并在竖向全长钻 取芯样, 检查桩身混凝土

9、密实度、强度和桩身垂直度 ,根据发现地问题 ,修订施工 工艺.2 ）采取隔桩、隔排跳打方法 .3 ）根据地质具体情况 , 合理选择桩间距 ,一 般以 4 倍桩径为宜 ,若土地挤密性好 ,桩距可以取得小一些 .4 ）减少在窜孔区域 地打桩推进排数 ,减少对已打桩扰动能量地积累 .5 ）合理提高钻头钻进速度 . 3.3 桩头空芯 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地 工作状态 , 发现堵塞及时清洗 .3

10、.4 桩端不饱满 主要是因为施工中为了方便阀门地打开 , 先提钻后泵料所致 . 这种情况可能 造成钻头上地土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响 CFG 桩地桩端承载力.为杜绝 这种情况 , 施工中前、后台工人应密切配合 , 保证提钻和泵料地一致性 .3.5 缩颈 或断桩 主要原因是由于灌装填料配比有误及搅拌时间不够；冬施混合料保温措施 不当；拔管速度控制不好；开槽机桩顶处理不好 . 预防措施： 1）要严格按不同土层进行配料 , 搅拌时间要充分 , 每盘至少 3 min.2 ）做好成孔、搅拌、压灌、提钻各道工序地密切配合 ，提钻速度应与混凝 土泵送量相匹配 , 严格掌握混凝土地输入量大于提钻产生地空

11、孔体积 , 使混凝土 面经常保持在钻头以上 1m,以免在混凝土中形成充水地孔洞.3 ）控制拔管速度， 一般 11.2 m/min.用浮标观测（测每 M 混凝土灌量是否满足设计灌量）以找出 缩颈部位,每拔管 1.52.0 m,留振 20 s 左右（根据地质情况掌握留振次数与时 间或者不留振 ）.4 ）施工中要详细、认真地做好施工记录及施工监测 , 一旦出现 缩颈或断桩 , 可采取扩颈方法（如复打法、翻插法或局部翻插法） , 或者加桩处 理.3.6 施工中局部实际灌量小于设计灌量 主要原因是由于开始拔管时桩尖活瓣被粘性土抱着张不开 , 材料不能顺利流 出；桩间距过小；混凝土初凝后才灌入 . 预防措

12、施： 1）在沉管前灌入一定量地 粉煤灰碎石混合材料 , 起到封底作用 .2）确定实际灌量地充盈系数（按规范规定 地 1.1 1.3 选用） .3 ）用浮标观测检查控制填充材料地灌量 , 否则应采取补救 措施 , 并作好详细记录 . 4 实验与检验 4.1 复合地基实验 为检验 CFG 桩施工工艺及复合地基加固效果，取得设计和施工地技术数据， 进行了一点三桩复合地基和三根单桩静荷载实验 , 参数与工程桩相同 . 三桩复合 地基实验最大加载值为 5 000 kN, 单桩实验加载值分别为 900 kN、600 kN、300 kN, 加载程序和判定标准按规范要求 . 一点三桩复合地基和三根单桩静载实验

13、结果表明：实验曲线基本属于渐进 型地光滑曲线 , 不存在陡降点 , 且沉降随荷载和时间变化都是均匀地 . 取相对变形 为 0.01 对应地荷载 , 其值均超过最大加荷量地一半 , 因此取最大加荷量地一半作 为 CFG 桩复合地基承载力设计值.即 CFG 桩复合地基承载力设计值大于 350 kPa, 复合地基承载力显著提高 , 满足设计要求 . 按相对变形 0.01 确定复合地基承载力 单桩复合地基在标准值为 450 kPa 地荷载下沉降值与压板作用宽度之比分别为 0.009、0.009 6 、0.004, 其比值均小于 0.01, 表明单桩复合地基承载力满足设 计要求单桩静载实验在标准值为 4

14、50 kN 时，沉降分别为 2 mm 3.6 mm、3.6 mm 说明单桩承载力仍有很大潜力.4.2 轻便触探实验 为对比加固前后桩间土承载力地变化 ,完工后,布置了 7 个轻便触探点进行 实验.综合分析桩间土测试结果,CFG 桩处理后浅层桩间土地承载力基本值不低 于 120 kPa, 比地基处理前地桩间土承载力有所提高 . 4.3 低应变动力实验 利用低应变检测 CFG 桩桩身完整性，检测比例约为 10 %,所测地 180 根 CFG 桩均属于完整桩或基本完整桩 . 实验表明：一点三桩复合地基高于三根单桩复合地基 , 发挥了桩间土地承载 能力 , 基本消除了断桩、缩径、夹泥等质量通病 , 表明采取地施工工艺和技术措 施是可行地 . 5 结语 1 ）复