CFG桩复合地基简介及其在工程中的应用

2010-11-05郭青荣

山西建筑 2010年7期

郭青荣

1 CFG桩复合地基简介

CFG桩是英文Cement Fly-ash Gravel的缩写,意为水泥粉煤灰碎石桩,由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和,用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比,其强度等级在C5～C25之间变化,是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起,通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作,故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋,并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺合料,进一步降低了工程造价。CFG桩的适用范围很广,在砂土、粉土、黏土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。CFG桩复合地基技术已在全国广泛推广应用。

2 CFG桩在工程中的应用

2.1 工程简介

大同市北岳中学周边住宅安置区工程位于大同市北岳中学东侧,御河防洪坝西侧,操场城东街北侧,场地北侧为铁路高架桥。地下 2层,地上32层,建筑面积15 976.78 m2。拟建工程±0.00相当于绝对标高为1 049.00 m,建筑物基础埋深位于±0.00以下7.00 m。由于基础以下土层承载力无法满足设计对地基承载力和沉降要求,因此本工程确定采用CFG桩复合地基进行处理。处理后复合地基承载力特征值不低于580 kPa。根据现场条件选用长螺旋钻孔管内泵压混凝土灌注成桩。根据山西省勘察设计研究院提供的勘察报告,拟建工程CFG桩桩端持力层为中砂。

2.2 CFG桩复合地基设计及工程量

本工程CFG桩复合地基主要设计参数及工程量见表1。

2.3 材料要求

1)混凝土采用商品混凝土。2)长螺旋钻孔管内泵压混凝土灌注成桩施工的坍落度宜为160 mm～200 mm。

2.4 CFG桩复合地基施工

2.4.1 长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺流程

表1 CFG桩复合地基主要设计参数及工程量表

长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺流程图见图1。

2.4.2 长螺旋钻孔管内泵压混凝土灌注成桩施工要点

1)基础埋深较大时,宜在基坑开挖后的工作面上施工,工作面宜高出有效桩顶标高300 mm～500 mm,工作面为卵石和粗砂取小值,工作面土较软时应采取相应施工措施(铺碎石、垫钢板等),保证桩机正常施工;2)桩机就位后,调整钻杆与地面垂直度,确保垂直度偏差不大于1%;3)软土地基中施工宜通过掺加减水剂、泵送剂制备泵送性能好、坍落度较低的混合料,以防止桩体自身塌落发生断桩或充盈系数过大;4)桩体配比碎石最大粒径不宜大于25 mm,粉煤灰选用Ⅱ级或Ⅲ级细灰,每立方米混合料掺量70 kg～90 kg为宜;5)桩端为饱和粉土、砂土和卵石层时,应选用下开式钻头,以防止钻头活门打不开、桩端有虚土不能发挥土的端阻;6)钻杆达到设计深度后,一边泵送混凝土一边提管,提管速度由泵送量决定,必须保证钻杆内混凝土液面高于钻杆底出料口,严禁先提钻后灌料;7)桩径400 mm时提钻速度宜为2.5 m/min～3.5 m/min,桩径增大钻头活门断面应相应增大,若桩径增大而钻头活门断面不变时应相应降低提钻速度;8)桩顶由于混凝土自重压力较小或由于浮浆影响,桩顶桩体强度较差,为保证桩体质量,本工程投料量的控制以设计桩顶标高500 mm保护桩长为准,即确保设计桩顶标高内无浮浆;9)混凝土灌入量不得低于桩的设计体积,同时保证单桩充盈系数不小于1.1;10)施工垂直度偏差不应大于1%;对满堂布桩基础,桩位偏差不应大于0.4倍桩径。

2.4.3 清土、剔桩头防断桩和防扰动桩间土措施

打桩弃土和预留保护土层可采用人工清除或机械人工联合清除方案。当采用机械人工联合清除方案时:1)不可对设计桩顶标高以下的桩体造成损害,不可扰动桩间土,必须严格控制标高,防止挖断工程桩和扰动打桩工作面以下的保护土层;2)成桩后混凝土硬结前人工将有效桩顶标高200 mm以上的桩体挖除,用水准仪严格控制挖除后的桩顶标高;3)桩全部施工完后,挖掘机自垫路(路面至挖除后桩顶的距离不小于1.5 m,基底下土和弃土较软时取高值)进入现场清除桩顶标高以上的土;4)人工清除余土至有效桩顶标高;5)截桩头宜用无尺锯在有效桩顶标高处切深1 cm～2 cm的圆环,再用两钢钎相对同时敲击断桩,不可用重锤或重物横向击打桩体,桩顶不可出现斜平面;6)清土、截桩头后禁止对桩间土产生扰动的施工设备(如轮胎式运土车等)在施工场地内通行,防止产生“橡皮土”。

2.4.4 褥垫层施工

本工程中,在CFG桩桩顶与基础间设置200 mm褥垫层。褥垫层可采用级配碎石,碎石最大粒径为30 mm。褥垫层施工要求如下:1)人工清理复合地基至设计标高,确保地基土不被扰动,避免形成橡皮土。2)褥垫层铺设由夯填度控制,要求不大于0.9,计算虚铺厚度约230 mm。铺设宽度每边宽出基础边缘300 mm。3)可采用振动压实法将虚铺的砂石料压实至200 mm。