8CFG桩复合地基在河北廊坊地区的应用.doc

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新钻牌CFG桩机六大优势十二大特点
一、优势：
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2、开发研制早、历史悠久制造经验丰富，专业化程度高。
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河北新河新钻有限公司
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4、公司既进行工程施工，又进行产品研制，桩机改进速度快。我们在不断地开发新产品和提高产品性能和质量。
5、外购件选用名牌优质产品安装配套，出厂前均进行钻孔负荷试验，确保整机质量。
6、全国均设有办事机构；服务一步到位。公司承诺：给用户创造最大利益是我们最好的服务。用户的利益高于一切。
二、特点；
1、桩机底盘高，钻出来的泥土在底盘下面，因此移位方便，就位准确。
2、前支腿窄后支腿宽，斜支撑形成倒三角型，回转时前支腿影响面积小，基坑边角容易钻桩。
3、整机重量大、过载能力强、保险系数高，工作时稳定可靠。
4、整机就位一次，同时可打两排4—6根桩，效率可提高百分之三十。
5、钻杆结构合理，材质好叶片厚，互换性强，同心度高。
6、采用多功能桩架，可挂其它动力施工，一机多用。
7、行走轮在履靴钢轨上行走，坚固耐用。
8、桩机底盘整体拖运，免除现场拆装连接过程。
9、有多种型式的钻头，可对付多种复杂地层施工。
10、滑板均装有尼龙套和尼龙板抗磨损，并保护滑道。
11、先进的液压步履式行走方式较长的行走步距，满足恶劣场地内的施工。
1 2、除此之外CFG23米（含23米）以下桩机；整个臂架及支腿全部折叠于机架上，运输时整体拖运。进入现场靠液压操纵，起落臂架方便快捷省时省力。主机滑轮已经绕好钢丝绳，组装时与动力头由一要销轴穿上便可开钻.

CFG桩(钻孔压灌素混凝土桩)复合地基为近几年研究采用的一种新型地基处理方案，该方法施工简单、速度快、质量便于控制。某工程中采用此技术，且开创了首次在总高度超过100m的工程中运用此技术，效果良好。
    一、工程概况
    某工程总建筑面积约23万m2，由四栋高档塔式涉外公寓组成，其中1#楼已施工完毕交付施工，现进行2#楼施工，2#楼总建筑面积62089mm2，地下三层，地上34层。主楼基础为箱形基础，主体结构类型为全现浇剪力墙结构。
    2#楼工程总高度102m，设计±0.00相等于绝对标高38.5m，基底标高为-15.86m、-16.36m、-15.56m，分别相等于绝对高程22.64m、22.14m、21.94m。
    二、CFG桩设计情况
   （一）地质勘测情况：基底持力层为细粉砂⑤层（局部为粘质粉土、粉质粘土⑥层），其地基承载力标准值为220kpa。
   （二）CFG桩设计要求：
    1. 建筑物主楼最终沉降量≤80mm；
    2. 建筑物最大倾斜≤总高度的0.8‰；
    3. 不考虑地下室的抗浮问题。
    4. 地基承载力需≥615 kpa。
   （三）CFG桩设计参数：
桩 数
988根
平均桩长
11.5m
平均桩径
420mm
混凝土 等 级
C20
单桩承载力标准值
750kN
桩 间 距
1.29×1.30m 1.39×1.36m 1.52×1.42m
褥 垫 层
150mm厚砂石褥垫层

   （四）CFG桩复合地基承载力简要验算：
    1. 复合地基范围的面积为：1795.08m2
    2. 复合地基承载力为：
    750×988/1795.08＋220=632.79 kPa＞615 kPa（设计要求地基承载力）
    地基承载力符合设计要求。
    三、施工工艺：
   （一）施工准备：
    1. 主要设备机具准备：
长螺旋钻机（45kW×2）
1台；
混 凝 土
输 送 泵
1台
搅 拌 机
1台
坍落度测筒
1个
试块模具
2套
配 电 箱
1台
经 纬 仪
1台
水 准 仪
1台

2. 材料准备：

水泥：32.5#普通硅酸盐水泥；
碎石：粒径5-20mm；
砂子：细中砂，含泥量≤5%；
粉煤灰。

3. 劳力准备：

施工总指挥
1人
技术负责
1人
质 检 员
1人
钻机操作
6人
钻机记录
2人
钻机指挥
2人
搅拌机操作
3人
上 料
20人
4. 现场条件
    ⑴ 基槽开挖完毕，预留土层厚度（300mm），并办理好中间验收记录。
    ⑵ 总包单位对CFG桩施工单位做好测量交底。（包括基槽的高程、控制轴线网、等）
    ⑶ CFG桩施工单位测量人员对基槽槽地底标高进行复测，根据总包单位提供的控制轴线定出2个轴线控制点。
   （二）施工方法：
    工艺流程：
    桩位放点→搅拌混凝土→长螺旋钻机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆，边压灌素混凝土→成桩、桩体养护→检测→清桩间土及预留桩头→铺设砂石褥垫层。
    1. 桩位放点：按照地基处理图设计的桩位、间距、数量，从已定好的2个轴线控制点引放定出每一个桩的桩位点，并撒白灰作好标识；经监理验线合格后进行下道工序。
    2. 混凝土搅拌：根据设计好的配合比，（约水泥:砂:碎石:水:粉煤灰=1:2.12:3.48:0.82:0.28）加入碎石、砂、水泥、水搅拌约120S。保证混凝土的实测坍落度为180～220mm。；
    3. 钻机就位及成孔：
    将长螺旋钻就位，调整钻机水平并固定，专人检查将钻头锥尖对准桩位中心点；螺旋钻机就位后，司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度，确保垂直度偏差≤H%。
    全部调整到位后，开始钻孔，在钻机架上预先做好深度标记，利用深度标记进行成孔深度控制，并由电流表的数值判断是否进入卵石层。在施工过程中，采用双控标准控制孔深，既满足有效桩长≥11.5m，又保证桩端进入卵石层≥500mm，局部卵石层较薄的场地，控制进入卵石层≥300m。
    在大面积施工前，首先进行试桩工作，共试验3根桩，由此取得成桩的必需参数（提升速度、混凝土灌注速度、灌注量等），确定出成桩的顺序为：对称、间隔、邻排斜向挑打，严禁从一端开始按顺序逐个施工。
    1. 拔管、压灌素混凝土成桩：
    长螺旋钻机钻至设计深度且等钻杆中孔灌满混凝土后，开始提升钻杆、压灌素混凝土。
    一边泵送素混凝土（C20），一边拔管。设专人指挥协调钻机操作手和混凝土泵操作手保证泵送混凝土和提升钻杆的默契配合，以确保成桩质量。在正常情况下，钻机的提升速度≤2.5m/min，在含水砂层段内，适当放慢提钻速度，以防流砂造成塌孔、断桩现象。
    提钻的速率与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆孔内混凝土表面高度始终略高于钻杆底出料口。直至压灌到场地地面为止。
    成桩后，采用振捣绑振捣一遍，振捣深度≥5m。
    4. 混凝土输送量控制：桩顶与施工作业面平齐，桩顶浮浆厚度≤500mm。确保设计桩顶标高内无浮浆；
    5. 检测：
    CFG桩施工完，桩体强度达到设计值后，由检测单位进行选桩、检测。
    ⑴ 静载荷检测：
    选桩：由资质齐全的检测单位现场任意选取5根桩做静载试验；
    试验方法：采用慢速加载维持荷载法，确定单桩、桩间土及复合地基的承载力标准值。试验加载装置采用重压平台反力装置。但桩检测的最大荷载加至1320kN；桩间土最大荷载加至600 kpa.
    单桩检测的具体步骤如下：试验荷载分十一级，每加一级荷载Q（110kN），在加载前后计压板沉降一次，以后每15min、15min、30min读记一次，稳定标准为每小时沉降≤0.1mm。
    桩间土检测具体步骤如下：试验荷载分十级，每加一级荷载Q（60kPa），在加载前后计压板沉降一次，以后每15min、15min、30min读记一次，稳定标准为每小时沉降≤0.25mm。
    采用公式法和拟合法计算复合地基承载力检测值和变形模量。
    ⑵ 桩身完整性动测：
    选桩：由专业检测单位现场任意选取100根桩（10%）做桩身完整性检测。
    检测方法：采用反射波法检测桩身混凝土的完整性，推断缺陷类型及位置。
    根据检测结果，桩身完整性分为A、B、C、D四类标准。
    本工程A类桩87根、B类桩13根，无C、D类桩。
    7. 清理桩间土和桩头：
   （1）检测合格后，人工清除预留的300mm厚土层;
   （2）采用钢钎及风镐等工具凿除预留桩头至设计标高。
   （3）凿桩头时，钢钎水平放置，禁止竖向劈凿桩头，以防破坏桩身质量。
   （4）斜面（集水坑等坡面）按实际坡度剔除预留桩头。
   （5）凿除桩头后，及时清运平整到位，保证场地平整度偏差≤±1.5mm。
   8. 砂石褥垫层施工：
   （1）四方验槽合格后，铺设150厚砂石褥垫层，砂石配比为砂子:碎石=1:2（体积比）。
   （2）褥垫层铺设范围为：底板垫层外边缘外扩100mm。
   （3）先虚铺配好的砂石料约170mm，用平板振捣器振实2～3遍，振实后厚度为150mm。
    四、质量控制：
    1. 材料试验：
   水泥：以同一水泥厂、同品牌、同强度等级、同以出场编号，每≤200t为一验收批；
   砂子：同一产地、同规格每≤600t为一验收批；
   石子：同一产地、同规格每≤600t为一验收批；
   粉煤灰：以连续供应相同等级的≤200t为一验收批；
   混凝土：每一工作台班、每≤100m3，
   为一验收批，取样不得少于一组（三块）；其中见证试验数量不得少于30%。
   坍落度检测：每工作台班不的少于两次，并作好记录。
   按照规范（GB50204-92）要求进行混凝土强度统计评定。
   2. 质量标准
   在施工过程中，设专人对孔径、孔深、桩（孔）垂直度、桩位偏差、原材料配比、提升速度、成桩长度及桩径等参数进行检查，并填写CFG桩施工质量检查记录表；保证各项指标均符合设计和规范要求。
   允许偏差项目：
   桩垂直度误差：≤桩长的1%；
   桩径误差：≤10mm；
   桩位偏差：≤1/2桩径。
    五、沉降观测：
    1. 由北京市勘测设计研究院负责工程的沉降观测。
    2. 在基础底板施工施工时埋设沉降观测点。
    3. 等地下室结构施工完2层（地下室共3层）开始观测，以后每月2次，竣工后半年一次。做好沉降观测记录。

收稿日期：2008-03-10
作者简介：周红军（1968-），男（汉族），河北人，中国地质大学（武汉）工程硕士在读，中国地质科学院勘探技术研究所高级工程师，地质工程专业，研究方向为勘察与基础工程，河北省廊坊市金光道77号，zhj@。
CFG桩复合地基在河北廊坊地区的应用
周红军
（1.中国地质大学<武汉>工程学院，湖北 武汉 430074；2.中国地质科学院勘探技术研究所，河北 廊坊 065000）
摘要：通过分析河北廊坊地区的建筑情况和及地质条件，以及并通过多个工程的实际应用情况，认为CFG桩复合地基比较适合于河北廊坊地区应用。同时分析了应用中存在的一些问题，并提出了预防措施。
关键词：廊坊地区；CFG桩；复合地基；桩身缺陷
CFG桩以其承载力提高幅度大、施工效率高、对环境污染少等优点，近年来在河北廊坊地区得到了广泛应用，已成为应用最为广泛的一种桩型。但在施工中也存以一些桩质量问题。笔者根据所掌握的资料以及长期与施工单位的交流，分析介绍CFG桩在廊坊地区的应用情况。
1CFG桩概述
CFG桩是水泥、粉煤灰、碎石的低标号聚合体，是一种经济实用的地基处理桩型。自20世纪80年代提出并应用于工程实践，从采用振动沉管施工工艺发展到以长螺旋钻管内泵压施工工艺为主，应用的建筑高度也从最初的多层发展到高层，甚至30层以上的超高层建筑。在北京及周边地区应用非常普遍。
据统计有关文献，CFG桩复合地基能使把软弱地基承载力提高150%以上，甚至3~4倍，而且其施工成本比素砼桩降低30%左右。同时，由于其中掺入了工业废料——粉煤灰，减少了环境污染，变废为宝，而深受建设、设计、施工单位的欢迎。
CFG桩适用于一般粘性土、粉土、淤泥质土、淤泥、松散至中密的砂土及人工填土等土层。
CFG桩具有地基承载力提高幅度大、沉降量小、施工效率高、对施工场地基本无污染等优点，是一种高效环保的建筑地基处理方法，在各种建筑地基处理中应用非常广泛。
2廊坊地区工程地质概况
2.1地层条件
廊坊市属永定河流域冲积平原，海拔7.0~23.0m。25.0m以浅地层属第四系全新统沉积，沉积物主要来源于永定河流域泛滥沉积。由于河流多次泛滥，故沉积物层次繁多，大都呈薄层、交互层和透镜体状。地层岩性以粘性土、粉土与砂类土为主。在30m范围内，大致分为：素填土，粉土，粉质粘土，粘土，粉砂，粉细砂等。
廊坊地区的地层条件较差，即使是一些多层建筑，天然地基的承载力也无法满足设计要求，都要进行地基处理。
2.2水文地质条件
廊坊市境内主要河流有永定河、龙河，属海河水系，均为季节性河道，市区内地下水流向与地势基本相同，自西北向东南。
廊坊地区一般稳定水位埋深比较浅，一般在5～6m，地下水和地基土为弱碱性，在干湿交替环境条件下浅层地下水对砼不具腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性；地基土对砼和砼中的钢筋不具有腐蚀性。
3廊坊地区建筑工程概况
廊坊是一个新兴的中小城市，建筑物高度都不是很高。十几年前，一般都是六七层的多层住宅，十层10层以上的建筑很少。近年来，随着城市的发展，土地价格的攀升，建筑物的高度
也随之升高，目前新建住宅小区基本都是十几层、20二十层左右的高度。此外，已经建成或在建的写字楼、酒店等也有的高度达到了几十米或是上百米，如已经建成的荣盛大厦、，阳光佳和酒店、，石油通讯大厦、，中太建设集团大厦、，国际饭店等，高度都在七八十米；未来即将建成的天利得益商务中心高82m，廊和坊酒店100m左右。
4CFG桩在廊坊地区的应用情况及其施工技术
根据廊坊地区的工程地质情况及建筑工程情况，一般天然地基都不能满足承载力设计要求，可供选择的地基处理方式一般有碎石桩、夯扩桩、旋喷桩、CFG桩以及灌注桩等。在这些桩型中，CFG桩复合地基以其工期短、成本低、施工技术先进等，应用得最为广泛。近年来部分工程应用情况见表1。
表1廊坊地区部分CFG桩应用情况
施工时间
工程名称
施工方法
桩数
桩长
/m
桩径
/mm
设计地基承载力/kPa
实际地基承载力/kPa
缺陷桩比例/%
缺陷类型
1998
华航学生餐厅
振动沉管
463
5
400
180
198
14.8
桩体裂缝、缩径
1999
开发区某综合楼
振动沉管
247
8.5
400
150
160
10.4
断桩、离析
2004
吉祥小区22号楼
长螺旋
535
18.3
400
250
≥250
7
浅部缺陷、水平裂缝
2005
馨境界西1号楼
长螺旋
508
15.4
410
250
≥250
7.8
桩头松动、水平裂缝
2007
馨视界10-2号楼
长螺旋
281
15.1
400
200
≥200
10
桩头松动、缩径、裂缝
2007
馨领地7号楼
长螺旋
297
18
410
200
≥200
25
桩头松动
2008
馨钻界8号楼
长螺旋
137
19.5
410
260
≥200
23.3
桩头松动、浅部缺陷、缩径、裂缝
4.1施工工艺流程
目前在廊坊地区施工CFG桩，主要以长螺旋钻管内泵压施工工艺为主，其施工工艺流程为：测量放线→桩机就位→成孔钻进→砼搅拌→泵送砼及提升钻杆成桩。也有采用振动沉管工艺施工的。
4.2冬季施工措施
廊坊处于北方寒冷地区，但除非气温极低，多数工程冬季都不停工。在冬季施工前必须对人员、用水、用电等做好充分的准备，在施工过程中，针对砼的搅拌、浇筑、养护等采取严格的冬季施工措施。一般情况下，连续10天的平均气温低于5℃或当日最低气温低于-3℃时，即按冬季施工要求执行。
4.2.1砼的搅拌
（1）拌制CFG桩混合料用的骨料要清洁，质地坚硬，不含冰、雪等冻结物及易冻裂矿物质。
（2）砼中加入防冻剂，防冻剂溶液要有专人配制，严格掌握设计的掺量。
（3）严格控制水灰比，由骨料带入的水份及防冻剂溶液中的水，均应从拌和水中扣除。
（4）根据不同的温度采取适宜的措施，：当气温低于0℃时，骨料用岩棉被等覆盖；当气温低于-5℃时，用热水拌和砼，并延长混合料搅拌时间以加强搅拌效果，搅拌时间比常温延长50%左右；当气温低于-10℃时，要搭设搅拌棚，四面围挡并采用保温材料如草帘、草袋、锯末等进行覆盖，骨料移入暖棚或采取加热措施。；
（5）当气温低于-15℃时，停止搅拌砼。
4.2.2砼的浇筑
冬季施工砼的浇筑方法与常温相同，但泵管和砼泵要采取保温措施。泵管一般采用阻燃草帘被进行包裹覆盖，砼泵搭设保温棚，以减少热量损失。
掺防冻剂的砼拌和物出机温度一般不得低于10℃，入模温度不得低于5℃。浇筑时，严格按操作规程进行施工。
4.2.3砼的养护
砼浇筑完毕后，立即覆盖。一般用一层塑料膜加两层草袋，可根据气温情况进行增减，进行蓄热养护，以保证砼的质量。在温度低于0℃条件下养护不得浇水，外露表面必须覆盖。初期养护温度不得低于防冻剂的规定温度，否则应采取保温措施。
4.3桩基质量检验
CFG桩施工结束后，由专业的桩基检测公司进行桩基质量检验，包括单桩复合地基承载力检验和桩基完整性检验。
一般每幢楼抽检3根桩进行复合地基静载荷试验，采用堆载慢速加载试验法确定单桩复合地基承载力特征值。各试验点承载力特征值由试验Q-s曲线直接求取，具体方法是：
（1）现场测得承载力Q-s曲线；
（2）由Q-s曲线确定单桩复合地基承载力特征值；
（3）由单桩复合地基极限荷载除以安全系数取得承载力特征值，当极限荷载不能确定时，用比例界限法、相同沉降量法、极限法等确定承载力特征值；
（4）单桩复合地基承载力特征值极差不超过30%时，复合地基承载力特征值为各单桩复合地基承载力特征值的平均值。
抽检20 %左右的桩进行低应变反射波试验，进行桩身结构完整性检验。其原理就是将桩看作一维杆件，利用弹性波在一维杆状介质中传播的频率及振动的相位特性，即在桩顶击发一瞬时冲击力后，便有弹性波沿桩身向下传播，当传播至桩的波阻抗变化处（如桩的截面变化、介质密度变化）将产生波的反射和透射，据此判断桩是否存在缺陷，如裂缝、断桩、缩径、砼离析等。
5CFG桩应用中存在的问题及预防措施
在廊坊地区施工CFG桩，桩质量一般都比较好，但也有些工程中存在少量的轻微缺陷桩（如表1所示），主要表现在以下几方面。
5.1桩体裂缝
桩体裂缝一般发生在浅部，离桩顶1 m左右。产生裂缝的原因主要有：凿桩头时作业人员无经验，施工方法不当，用大锤横向锤击，力量太大；桩间土采用机械挖土，开挖过程中机械碰撞桩体；成桩后桩体附近机械行走挤压，桩体尚未达到一定强度，易产生裂缝；桩顶砼密实度不够也易产生裂缝。
因此，在施工过程中，凿桩头时用力不可过大；尽量采用人工开挖桩间土；成桩后在桩体尚未达到一定强度时尽量避免桩体附近的机械行走。
5.2缩径或断桩
采用振动沉管法施工时，拔管速率太快易造成缩径或断桩。施工过程中无论是振动沉管还是振动拔管都将对周围土体产生扰动或挤密。施工振动可使土体密度增加,场地发生下沉;
不可挤密的土则要发生地表隆起,桩距越小隆起量越大,以至于导致已打的桩产生缩径或断桩,桩距越大施工质量越容易控制。因此在桩基设计时布桩应合理,桩距尽量控制在大于4倍桩径。如设计上无法保证足够的桩距，为防止施工过程中造成缩径和断桩，一般情况下都应严格执行“隔排隔桩跳打”施工顺序。
采用管内泵压施工工艺时，提钻速率不合适也易造成缩径或断桩。提钻速率太快，而泵送混合料没有跟上，不连续泵送，将造成桩径缩小和断桩；提钻速率过低，常出现高压管路堵塞甚至管路崩开等故障，易使泵送质量降低并进一步造成桩身砼质量缺陷，进而产生断桩。
5.3桩身砼离析
离析桩多是在搅拌砼环节造成的，必须经常检查砼的坍落度，不符合要求的砼禁止使用。一般坍落度应控制在160~200mm。坍落度太大，易造成泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离。
提拔钻杆中没有连续泵料，特别是在饱和砂土、饱和粉土层中停泵待料，易造成混合料离析。
6结语
CFG是一种经济适用的桩型，在廊坊地区的应用已经比较普遍，施工效果也较好。但对施工中存在的一些问题应引起重视，以便进一步提高施工质量。笔者结合多个工程实例及文献资料进行了简单分析，只是点滴经验，希望对施工人员有所借鉴。
参考文献：
[1]陈磊.廊坊市吉祥小区CFG桩施工技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2005,32（5）.
[2]吉利.河北省廊坊市某小区岩土工程勘察及成果分析[J]，探矿工程（岩土钻掘工程），2007，34（12）.
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新钻牌CFG桩机六大优势十二大特点
一、优势：
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