CFG桩在高层建筑地基处理工程中的应用

CFG桩在高层建筑地基处理工程中的应用一、前言水泥粉煤灰碎石桩 (CementFly-ashGravel) 简称CFG桩,处理软弱地基的一种新方法,它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥加水拌和后制成的一种具有一定强度的桩体。其骨料仍是碎石,用掺入石屑来改善颗粒级配,掺人粉煤灰来改善混合料的和易性,并利用其活性减少水泥用量,掺入少量水泥使其具有一定的粘结强度,具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩。CFG桩、桩间土、和褥垫层一起构成柔性桩复合地基。CFG桩90年代应用在多层和高层建筑地基处理工程 ,被列为建设部重点推广技术和国家科委重点推广研究成果。经过十多年的研究和推广应用使其在我国的基本建设中起了非常主要的作用。目前CFG桩在房屋的地基加固中得到广泛运用。二、工法特点CFG桩通过振动沉管成桩和桩间土通过碎石褥垫层形成CFG复合地基,弥补了碎石桩和素混凝土桩的缺陷 :2.1改变桩长、桩径、桩距等设计参数 ,可使承载力在较大的范围内调整。2.2有较高的承载力 ,承载力的提高幅度在 250%～300%之间,对软土地基承载力提高更大。2.3沉降量小,变形稳定快,如将CFG桩落在较硬的土层上,可较严格地控制地基沉降量。2.4工艺性好,由于大量采用粉煤灰 ,桩体材料具有良好的流动性与和易性 ,灌筑方便,沉桩质量好,易于控制施工质量。2.5可大量节约水泥、钢材 ,利用工业废料,消耗大量粉煤灰,降低工程费用。三、适用范围本工艺适用于加固砂土、粉土、松散粘土、粘土和淤泥质粘土,一般深度小于 25m的软土地基加固。当天然地基土是具有良好的挤密效果的砂土、 粉土时,有时承载力可提高 2倍以上。对塑性指数高的饱和粘土 ,挤土作用微乎其微。由于桩间土承载力小 ,土的荷载分摊比低 ,会严重影响加固效果。对于强度很低的饱和软粘土 ,要慎重对待。在使用前要现场做试桩,进行试验,来确定其适用性。四、工艺原理4.1CFG桩同时具有对地基的挤密加固作用和对地基的置换加固作用的双重作用 ,由于CFG桩桩体强度较高 ,在粘性土地基上,挤密效果不佳时 ,CFG桩可有效地将地基荷载传递到深处土层,确保对地基的置换加固作用。4.2CFG桩复合地基通过在桩和基础间设置柔性褥垫层 ,使调整桩土相对变形的问题从根本上得到解决。4.3CFG桩复合地基的强度和模量比较均匀 ,对上部结构受力和抗震极为有利。4.4 褥垫层使桩间土的有效接触应力增加 ,提高了桩周土的抗剪强度,使的桩体承载力得到提高。4.5 褥垫层对于地基的不均匀沉降也有一定的补偿作用。五、工艺操作要点5.1操作要点:5.1.1 施工前铺设一层 0.5。l.OmT作垫层(C组以上填料),碾压平整、稳定 ,确保桩机施工的需要。5.1.2 把预制好的桩尖按现场放样桩位就位埋好 ,确保桩尖顶面水平。5.1.3 桩机就位保持水平、稳固 ,调整沉管与地面垂直 ,确保垂直偏差不大于 1%;5.1.4 沉管过程中作好记录 ,激振电流每米记录一次 ,对土层变化处应特别说明 ,直至桩机反复抬起 ,电流明显增大,沉管无法继续,待沉管至设计标高并抬架时应开动马达 ,原地留振不小于 10s:5.1.5 终孔后须尽快用料斗进行空中投料 ,直到管内混合料面与钢管料口平齐 ,如上料量不够,须在拔管过程中补充投料,以保证成桩桩顶标高满足设计要求 ;5.1.6 拔管时速度尽量匀速提升 ,一般控制在 1.0～1.5m/min,遇淤泥或淤泥质土 ,拔管速率可放慢至 0.6～0.8m/min。边振动边拔管 ,在拔管过程中不允许反插 ;5.1.7 由于设计满堂布桩且间距较小 ,一般采取连打跳排的施打工序。但施工新桩时与已打邻桩的间隔时间不应小于

7d,

必要时可在混合料内掺入缓凝早强剂

;5.1.8 当桩管拔出地面

,确认桩符合设计要求后

,其上部可用粒状材料或粘土进行封顶并做好标记

;5.1.9 在确定桩顶标高施工扩大桩头前

,应先凿除桩体保护桩长至扩大桩头底部标高。砍桩头前桩周工作垫层碎石土为避免机械扰动造成断桩宜采用人工进行开挖。砍桩头可采用风稿自上而下凿除混凝土至指定标高 ,也可用錾子截桩至指定标高

;5.1.10 当CFG桩在凿除浮浆后或由于浅部断桩

(1.5m

之内,

超过

1.5m

接桩挖开桩土体可能会导致相邻

CFG桩断桩

)造成桩体顶面标高低于扩大桩头底面标高时

,应采用强度高出桩身一级的混凝土进行接桩。接桩部分的桩径应比设计桩径大20cm,与既有桩体的咬结长度不小于 20cm。5.1.11 施工完成后 14天内不得上重型机械碾压桩顶。5.2测量与试验5.2.1 施工过程中应有计划地进行打新桩时对已打但尚未结硬桩的桩顶位移测量 ,以估算顶部桩径的缩小量 ;对已打并结硬桩进行桩顶位移测量 ,以判断是否断桩。一般当桩位移超过 10mm,需开挖进行查验 ;5.2.2 试验人员每工班都应对混凝土坍落度进行一次抽检;5.2.3 混合料搅拌均匀后 ,应随机对每台桩机每一个台班做一组试块,测其28d抗压强度R28。六、材料要求水泥采用强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥,水泥进场时应有出厂合格证并在现场取样检验;粉煤灰一般采用细度不大于25%的Ⅱ级或Ⅱ级以上的粉煤灰,粉煤灰进场时同样要求必须有合格证,并在现场取样检验;碎石粒径采用20-40mm级配,其含泥量不大于3%且符合国家现行标准。《普通混凝土用?碎石或卵石质量标准检验方法》JCJ53的规定;石屑一般采用粒径2.5-20mm含泥量不大于5%,细模度符合中砂要求。当石屑缺少时,可采用中砂或粗砂代替石屑;为控制成桩后桩顶浮浆厚度不超过200mm,混凝土的坍落度应控制在30-60mm之内。混合料应严格计量,强制搅拌,

每盘混合料的搅拌时间不得小于

lmin

。七、机具设备要求CFG桩成孔、灌筑一般采用振动式沉管打桩机

,配

DZJ90型变矩式振动锤

,主要技术参数为

:电动机功率

90KW、激振力0―747KN、质量6700Kg。也可根据现场土质情况和设计要求的桩长、桩径,选用其他类型的振动锤。亦可采用履带式起重机、走管式或轨道式打桩机 ,配有挺杆、桩管。此外配备混凝土搅拌机及电动气焊设备及手推车或机动翻斗车 ,吊斗等机具。八、效益分析1.CFG桩经济分析CFG桩的主要优势是造价低廉 ,在施工中由于粉煤灰的使用,大量减少了水泥的用量 ,振动沉管机械简单 ,安全隐患