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CFG桩施工及常见问题 摘 要:文章对CFG桩的作用原理、结构特点等方面进行了阐述,并着重就质量控制和问题处理加以重点讨论,从多方面分析了CFG桩复合地基技术在地基处理中的广阔应用前景。 关键词:CFG桩;复合地基;质量;桩检测 中图分类号:U417文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)08-0017-03 1 CFG复合地基简介 复合地基是指天然地基在地基处理过程中,部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下,基体和增强体共同承担荷载的作用。 CFG桩(Cement Flyash Gravel Pile)复合地基是复合地基中具有代表性的一种,它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩,在桩和基础之间设置一定厚度的褥垫层,通过与褥垫层的组合共同承担上部荷载,属于刚性桩复合地基,用其加固粉质黏土、非饱和黏土、饱和软黏土及淤泥质土效果很好。CFG桩复合地基处理技术应用广泛、实用性强,涉及的工程类型有普通工业与民用建筑、多高层建筑以及高速铁路、高速公路路基等。 2 CFG桩复合地基加固机理及特点 2.1 桩体强化 在CFG桩成桩过程中,水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应,生成不溶于水的结晶化合物,并不断延伸充填到碎石的孔隙中,将原来由点-点接触的骨料紧密黏结在一起,使桩体的抗剪强度和变形模量大大提高,远远优于碎石桩。 2.2 褥垫层联合作用 褥垫层作用是复合地基的核心。褥垫层在竖向荷载作用下,压迫桩体,使桩体逐渐向褥垫层中刺入,桩顶部垫层材料在受压缩的同时,向周围发生流动,调整桩、土应力比,调整桩、土水平荷载的分担,使桩间土的承载力得到充分发挥,并且使基底的接触压力得到了均衡和调整,减少基础底面的应力集中,减少基础的剪切破坏,复合地基的承载力大大提高。 2.3 挤密作用 施工过程中,施工对土体的振动或挤压使土体得到了挤密。另外,由于褥垫层的作用,桩间土竖向荷载的增大,进一步提高了桩间土的压密程度。使桩的侧法向应力增大,桩体处于良好的三轴受压状态,并且提高了桩身侧摩阻力,进一步增加了复合地基的承载能力。 通过以上作用,CFG桩拥有承载力大、沉降变形量小、施工简便、适用范围广、节省材料、费用低等特点。 3 CFG桩基施工流程 在设计桩的施打顺序时,主要考虑新打桩对已打桩的影响。施打顺序大体可分为两种类型: 3.1 连续施打 连续施打,施工快捷便利,可能造成桩径被挤扁或缩颈。 3.2 间隔跳打 隔桩跳打,可以隔一根桩,也可以隔多根桩。工程往返路程较多,受桩间土影响,桩位的确定,垂直度的保持都有困难。 因此工序因土性和桩距而定。在饱和土、桩距较小可采用隔桩跳打;在粉土中一般采用连续施打。 4 常遇到的质量问题 某轻轨线路基工程主要位于河流冲积扇末端,地形起伏不大,为满足直线电机线路轨道系统对工后沉降不大于1.5 cm的要求路基采用直径400 mm的CFG桩对基底加固处理。桩间距为沿线路方向2 m,横向1.9 m,对称矩形布置,有效长度10 m,桩体强度设计为C20,区域内设桩4 200根,桩顶设0.5 m厚二灰砂砾褥垫层。 通过对4 200根桩施工经验的总结,发现以下经常发生问题和解决方法: 4.1 堵管 堵管是CFG桩成桩中常遇到的问题,在各阶段施工中都有这类问题发生。它直接影响施工进度,造成材料浪费,增加施工人员的劳动强度。处理不当,会造成断桩等质量问题。砼堵管的常见原因主要有以下几个方面: 4.1.1 砼坍落度控制不当 在CFG桩施工中砼坍落度过小或过大都会造成砼泵送困难和堵管。混凝土的输送阻力随坍落度降低而增大,所以坍落度过小,会使混合料的可泵性明显降低,不易泵送。但坍落度过大会极易在泵送中造成混合料发生泌水或离析,特别在15 m以上的较长距离输送时,极易造成管内骨料与砂浆分离,浆液上浮先流动,粗骨料下沉相互接触,摩擦力加大,流速变缓、淤积,从而堵管。根据工程实践,CFG桩砼的坍落度宜控制在160 mm200 mm。4.1.2 管道接口处密封不严 管道接缝密封不严就会漏水或漏浆,砼在管道中的输送靠的是泵送压力,而泵送压力靠其中的液相物质传递。从而使砼失水、失浆会使输送阻力增大,导致堵管。 4.1.3 钻头阀门老化 老旧钻头其阀门密封不严,当在施工时,液化的泥砂通过阀门缝隙进入钻头形成砂塞,使砼下落受阻,砼局部流速变缓、淤积,造成堵管,或泥砂进入使得钻头阀门摩擦力过大,而不能打开到正常位置造成堵管。 4.1.4 设备缺陷 弯头是连接钻杆与高强柔性管的重要部件,当泵送混合料时,弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式,对混合料的正常输送起着至关重要的作用。若弯头的曲率半径过小和过大,都会发生堵管。因此,应当注意弯头的合理曲率半径和与钻杆的连接方式。推荐使用高强柔性管。 混合料输送管无论是刚性管还是高强柔性管,若施工结束后清洗不彻底,管内会产生混合料结硬块体,造成堵管。 4.2 桩身夹砂、颈缩、憋钻 造成桩身夹砂和憋钻的主要原因是成桩过程中钻机钻速不当。 螺旋钻在钻进过程中钻杆向下钻进速度过快,致使螺旋叶片上的土来不及排出,压挤在钻杆与孔壁之间,致使钻杆停止旋转。 达到指定深度后,提钻时候速度过快,砼输送速度跟不上,钻头没有被砼完全包裹,致使砂土夹裹在桩体内部。 实践表明,拔管速度控制在1.2 m/min1.5 m/min是最适宜的。应该指出,这里的拔管速度不是指平均速度。除启动后留振5 min10 min之外,拔管过程中不再留振,也不得反插。 4.3 桩孔偏斜 在成孔过程中,由于土层分布不均,起钻过猛,钻机支撑不牢靠等原因都会造成钻杆晃动、倾斜,直接导致桩体倾斜,垂直度达不到要求,造成质量问题。 因此在施工时,切忌急进。施工前要平整场地。施工时,先将钻机定位准确,支撑稳定,固定牢靠,然后慢速启动钻机,变速均匀。注意观察,当发现钻进困难,钻杆晃动要即时减速,校正垂直度。 4.4 断桩 堵管是断桩的最主要成因,其次桩体材料强度未达到设计值便受过大的扰动也是成因之一。 在现在施工当中往往工期都十分紧张,为了抢工期过早的进行下一步施工;养护期未到各种重型机械就清理残土;不当的交叉施工;违反规章的凿桩头方法等等,都会在不同深度造成断桩。因此施工中要加强监管,严格按照规程施工,合理的安排施工工序。 桩基属隐蔽工程,是工程质量控制的关键,CFG桩成桩施工过程中容易产生堵管、夹砂、颈缩、憋钻、断桩等问题,影响工程质量。为避免上述情况发生,应该加强施工的针对性和适用性,提高作业人员的责任心,严格按照规范施工,提高监管力度,保证施工质量,创造精品。 5 工程检测 5.1 试验检测 5.1.1 桩身完整性检测 本工程CFG桩的检测采用反射波法,反射波法利用波动传播原理,波遇到阻抗界面(桩底、裂缝、缩径、空洞、异物夹杂)将产生反射波,根据接收器接收反射波的时间、数量、强度判定桩体工程质量。检测费用低、快速轻便、准确可靠。工程成桩28d后,检测抽取样本420根,检测比例为10%。代表波形图,见图1。 波形规则,桩底反射清晰,杂波少,所测的420根CFG均属于完整桩或基本完整桩,满足设计要求。 5.1.2 桩基承载力检测 采用静载试验使用静载维荷加载法,采用压重反力和配重组装成压重平台,试点最大试验荷载未设计荷载的2.0倍,压重总重量为最大试验荷载的1.2倍;嘉禾方式为液压千斤顶(高压油泵);加载值由压力传感器、测力仪测读;用两块百分表测读试点的沉降量。试验加载分为8级。抽检样本3根。 检验结果,3根承载力均大于311.6KPa,满足设计要求。 5.2 检测结果 通过反射波法、静载维荷加载法试验证明,CFG桩特征承载力达到设计要求,满足工程型目需要,质量控制方法是正确,行之有效的。 6 总结 CFG桩复合地基是一种较新的地基处理技术。它利用工业废料粉煤灰为材料,充分发挥桩间土的承载力,施工速度快、工期短,比传统的桩基础具有明显的优势。在土有一定承载能力时,为工程设计人员提供了又一个良好的选择。 在施工中只要把握住施工要点:对位准、杆垂直、慢开钻、深度足、稳压浆、缓缓抬,就可以良好的控制施工质量达到设计要求。 参考文献: 1孙瑞民.CFG桩常见的质量问题分析M.北京:工程地球物理学报.2006 CFG Pile Construction and Frequently Asked Questions Kang Kai Abstract: The article to the CFG piles mechanism,aspects and so on unique feature has carried on the elaboration, and emphatically on quality control and question processing key discussion from multi-analysis CFG pile compound ground technology in ground treatment broad application prospect. Key words: CFG pile;compound ground;quality;pile examination