對巨厚粉砂層中使用CFG樁有關問題的探索和研究

張占輝，李維平，郭凌飛

（1.新鄉(xiāng)市綠都置業(yè)有限公司，河南新鄉(xiāng)453000;2.河南省地礦局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，河南新鄉(xiāng) 453002）

對巨厚粉砂層中使用CFG樁有關問題的探索和研究

張占輝1，李維平2，郭凌飛2

（1.新鄉(xiāng)市綠都置業(yè)有限公司，河南新鄉(xiāng)453000;2.河南省地礦局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，河南新鄉(xiāng) 453002）

通過工程實例，介紹了在巨厚粉砂層中使用CFG樁處理地基存在的一些問題以及注意事項，闡述了一些常見事故及預防措施，特別提出了為保證基坑邊坡穩(wěn)定所采取的空樁處理措施方法。

CFG樁;長螺旋成孔;巨厚粉細砂層;事故防治

1 工程概況

新鄉(xiāng)市某高層住宅樓，長92.2 m，寬30 m，地上32層，地下2層，高97.8 m，場地地層情況依次為:

①雜填土，開挖掉;

②粉土，褐黃色，稍濕，稍密，干強度低，無光澤反應，韌性低，含少量小姜石，平均厚度1.49 m，承載力特征值130 kPa;

③粉質(zhì)粘土，褐黃色，濕，可塑，干強度中等，無搖振反應，韌性中等，土質(zhì)較純，含鐵質(zhì)氧化物，局部夾粘土薄層，平均厚度2.67 m，承載力特征值100 kPa;

④粉砂，灰褐色，飽和，稍密，成分主要為長石、石英、云母，顆粒級配一般，平均厚度2.85 m，承載力特征值130 kPa;

⑤粉質(zhì)粘土，灰褐色，飽和，硬塑～可塑，干強度中等，無搖振反應，韌性中等，土質(zhì)較純，含鐵質(zhì)氧化物，局部夾粘土薄層，平均厚度1.54 m，承載力特征值100 kPa;

⑥粉砂，灰褐色，飽和，密實，成分主要為長石、石英、云母，顆粒級配一般，含姜石，平均厚度5.57 m，承載力特征值140 kPa;

⑦粉砂，灰褐、褐黃色，飽和，密實，成分主要為長石、石英、云母，顆粒級配一般，局部為細砂，層底局部夾粉土薄層，含姜石，平均厚度4.66 m，承載力特征值290 kPa;

⑧粉質(zhì)粘土，灰褐、褐黃色，飽和，可塑～硬塑，干強度中等，無搖振反應，韌性中等，局部夾粉土薄層，平均厚度1.53 m，承載力特征值220 kPa;

⑨粉砂，褐黃色，飽和，密實，成分主要為長石、石英、云母，顆粒級配一般，局部為細砂，含姜石，平均厚度13.82 m，承載力特征值330 kPa。

水位埋深:勘察期間，實測地下水穩(wěn)定水位在地表下4.7～5.2 m。

2 工程設計要求

（1）工程樁樁徑400 mm，樁頂標高-9.775 m，梯井和集水坑處樁頂標高分別為-10.655 m、-0.255 m，有效樁長20 m，開挖2 m后，還有6 m空樁，鉆孔孔深27 m左右，樁端持力層為第⑨層粉砂層，且樁端入粉砂層不小于600 mm，基礎持力層為第⑥層粉砂層，單樁承載力特征值640 kN。

（2）樁身材料C25砼，樁間距1250 mm×1250 mm、1250 mm ×1600 mm，樁間距 1250 mm ×1250 mm處要求復合地基承載力標準值fk≥485 kPa，樁間距1250 mm×1600 mm處要求復合地基承載力標準值 fk≥395 kPa。

（3）工程樁施工時，砼停灌面宜高出設計樁頂標高不小于1000 mm，以保證樁頭質(zhì)量。

（4）基礎砼墊層下應鋪設200 mm厚級配砂石墊層（砂∶石=6∶4），其中碎石最大粒徑≯30 mm，砂石墊層夯實度（夯實后的墊層厚度與虛鋪厚度的比值）≯0.9，砂石墊層伸出基礎外邊緣200 mm。

3 施工工藝流程

本工程采用長螺旋鉆成孔，泵送砼壓灌成樁的施工工藝，施工流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

3.1 樁機就位

對位:樁機就位，關閉鉆頭底單向閥門，使鉆尖對準樁位中心，保證成樁后樁位偏差≯16 cm。

調(diào)平:調(diào)整支腿油缸，使鉆塔正、側面鉛垂指向所標刻度中間，通過保證鉆桿垂直度，保證樁垂直度控制在1%以內(nèi)。

3.2 成孔

（1）根據(jù)本場地地質(zhì)情況，合理選擇和調(diào)整鉆進參數(shù)，開鉆要慢鉆緩放，控制鉆桿移動與機架搖晃，避免造成擴孔及樁垂直度不夠，下鉆速度控制在3～4 m/min，直至孔底。

（2）穿過軟硬土層交界處時，應緩慢進尺，保持鉆具垂直。

（3）鉆至設計樁底標高后，應泵送砼至孔底再提鉆，防止樁底懸空而影響樁的承載力，提鉆速度控制在2～4 m/min。

3.3 成樁

在泵送砼壓灌成樁的過程中，應注意保持鉆桿中空管里的砼壓力，保持砼面在一定的高度，做好泵送速度和鉆桿提升速度的配合。

4 施工注意事項

（1）施工樁長的控制:通過嚴格測量鉆桿的長度來控制好孔深，以確保樁長，為防止施工場地高低差異太大引起樁長差異，采取多測幾組標高數(shù)據(jù)，分片、分段進行鉆孔深度的計算。

（2）工程施工時采用砼輸送泵進行樁的灌注，確保砼面始終保持在自然地面以上不低于2 m高度，使砼自身的重力及泵送時砼的沖擊力足以使砼達到密實狀態(tài)。

（3）工程施工時應根據(jù)工程的實際情況采取合理的打樁順序，樁間距1250 mm×1250 mm、1250 mm×1600 mm，極易串孔，針對此情況，施工方采用了4遍跳打才完成此工程，難度極大。

（4）砼的泵送與停止應聽從鉆機操作人員的指揮，以免造成堵管、超灌或少灌。

（5）如實按施工記錄表填寫，不準遺漏，不準事后回憶填寫。

（6）單樁施工完畢，及時在樁基平面圖上標注，以免漏樁。

（7）砼須先作坍落度試驗，要求坍落度控制在160～200 mm之間。

（8）專人負責試塊的制作與養(yǎng)護，保證試塊飽滿平整，振搗密實，每天1組。

5 常見問題的防治與處理

5.1 串孔

在飽和的粉土、粉砂等軟弱土層中施工CFG樁，易出現(xiàn)串孔事故，這與地質(zhì)條件、樁間距大小、泵送壓力、成樁時間均有很大關系。本工程場地為巨厚的粉砂層，且樁間距較小，串孔現(xiàn)象極為嚴重，我們采用了隔樁、隔排跳打的方案，這樣相當于樁間距增大，再回來打下一邊時，先打的樁砼已經(jīng)過了初凝期或已凝固，失去流動性，避免了串孔現(xiàn)象的出現(xiàn)。對該工程，打了4遍才完工，可見串孔現(xiàn)象之嚴重。另外適當調(diào)低泵壓，減少泵送砼對砂層的沖擊擠壓力度，在一定條件下也可有效減少串孔現(xiàn)象的發(fā)生。

5.2 堵管

堵管是CFG樁成樁過程中常見的問題，直接影響到成樁效率，既增加工人的勞動強度又浪費了砼，特別是故障排除不暢時，送至現(xiàn)場的商品砼失水或硬結，增加了再次堵管的概率，使施工難度大大增加。其產(chǎn)生的原因、采取的預防及處理措施如下。

（1）砼中砂和粉煤灰摻量過少，和易性不好，常發(fā)生堵管，因此要注意砼配合比中這2種材料的摻量，尤其要注意粉煤灰的摻量，根據(jù)我們的施工經(jīng)驗，粉煤灰摻量控制在90 kg/m3左右為宜，少于此量則易堵管。

（2）砼坍落度的控制。砼坍落度太大，易產(chǎn)生泌水、離析現(xiàn)象，從而導致堵管;砼坍落度太小，在輸送管內(nèi)流動性差，也易造成堵管。砼坍落度應控制在160～200 mm，若泵送性差，可適量摻入泵送劑。

（3）砼輸送管無論是剛性管還是高強柔性管，每次施工結束后如果清洗不徹底，管內(nèi)會產(chǎn)生砼硬結塊，妨礙潤滑砂漿流動，造成堵管;另外，管接頭連接不牢固、橡膠墊圈破損，密封不嚴，會導致管接頭處砼內(nèi)水分散失，在接頭處硬結堵管。

（4）本工程鉆至設計樁底標高后多次發(fā)生鉆門打不開現(xiàn)象，分析原因為:①在具有承壓水的粉細砂中成孔，鉆頭底門密封不嚴，承壓水帶砂通過間隙進入鉆桿中空管內(nèi)，形成砂塞，砂塞堵住了鉆頭底門，使砼無法下落，造成堵管;②在高水頭下，鉆頭底單向閥門進水，砼下落遇水離析，在底門處形成碎石集聚，造成堵管。為此，該工程全部使用從廠家新購的密封好的單開門鉆頭，盡管這樣，仍有些樁因鉆門堵塞，復打了幾遍才成樁。

（5）該工程施工時正值冬季，氣溫極低，輸送管和彎頭處砼極易上凍，造成堵管。為此購置了草簾和麻袋，覆蓋泵管和彎頭，盡量不停頓連續(xù)作業(yè)，解決了此問題。

5.3 樁頭空心

成樁后截斷虛樁頭時，個別樁樁頂部中心出現(xiàn)空間不大的空心現(xiàn)象。分析其原因，主要是施工過程中，鉆桿上部短節(jié)上排氣孔不能正常工作所致，鉆桿成孔鉆進時，管內(nèi)充滿氣體，鉆至樁底設計標高時開始泵送砼，此時要求排氣孔工作正常能將管內(nèi)氣體及時排出。若排氣孔被砂漿等異物堵塞，鉆桿內(nèi)氣體不能正常排出，就會導致樁體存氣并形成空洞，因此要經(jīng)常檢查排氣孔，使其暢通。

5.4 先提鉆后泵料

鉆桿鉆至設計樁底標高后，為便于打開閥門，很多操作者在泵送砼前將鉆桿提起100～300 mm，使鉆門打開后再泵送砼，這樣有可能使鉆頭上的土掉進樁孔底部或使帶有承壓性的水和砂迅速填充該空間，泵送砼不足以把這些土或砂全部擠走，造成樁長不足和影響CFG樁的樁端承載力。因此應先泵砼再提鉆。

5.5 基坑邊坡穩(wěn)定問題

CFG樁采用長螺旋施工成孔，無泥漿循環(huán)等護壁措施，鉆孔時對周圍土體擠壓，拔鉆時又使周圍土體應力釋放，極易對周圍基坑邊坡和地下管線造成影響，使其失穩(wěn)和破壞。本工程基坑開挖了2 m深后，空樁還有6 m，且南部還有一排在建建筑，局部距離本基坑最近處僅有6～7 m，為保證其穩(wěn)定，我們采取了把南部局部2～3排樁空樁打滿砼的措施，以保證上部孔壁穩(wěn)定，避免基坑邊坡失穩(wěn)，同時不用做臨時支護措施，從經(jīng)濟上合理，從安全上可行。

6 結語

CFG樁目前一般采用長螺旋成孔，通過泵送砼壓灌成樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基，具有施工速度快、工期短，質(zhì)量容易控制、工程造價低等特點，是現(xiàn)在應用較普遍的地基處理方法，經(jīng)濟效益和社會效益非常顯著，目前被房地產(chǎn)界普遍接受。

CFG樁盡管優(yōu)點很突出，但畢竟是一種復合地基，對于地質(zhì)條件好的小高層、高層來說是適用的。對于本工程樓層32層，有效樁長20 m，空樁6 m多，下面全為巨厚粉砂層，地質(zhì)情況復雜，且水位高，地表土含水量大，承載力低，施工27 m深的樁孔需要大型樁機，施工期間地表土不足以支承鉆機自身重力，鉆機塌陷不能移位，后來在場地上墊上600～700 mm磚渣后才能施工，施工難度非常大，且成樁質(zhì)量不好，特別是在巨厚粉砂層中施工，鉆門難以打開，有的樁需要復打幾遍才能打成，且鉆具很容易拔不出來，砼用量特別大，鉆具磨損特別厲害，僅此一樓，就丟進地下一套鉆桿后用100 t大吊車強力拔出，鉆桿報廢，又磨壞了一套鉆桿，雖然鉆孔2萬多米，卻用了3套鉆桿，鉆機達到了施工極限，拉斷2根鋼絲繩。筆者認為，對于超過30層的樓基礎，尤其對于地質(zhì)條件復雜的情況，不論從施工角度還是從設計角度，建議慎用CFG樁復合地基。

［1］ 閻明禮，張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐［M］.北京:中國水利水電出版社，2001.

［2］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規(guī)范［S］.

［3］ JGJ 94-2008，建筑樁基技術規(guī)范［S］.

［4］ 編委會.地基處理手冊（第二版）［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.

［5］ 龔曉南.復合地基理論及工程應用［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

Exploration and Study on Application Problems of CFG Pile in Super-thick Silt Layer

ZHANG Zhan-hui1，LI Weiping2，GUO Ling-fei2（1.Xinxiang Lvdu Real Estate Co.，Ltd.，Xinxiang Henan 453000，China;2.No.1 Hydrogeology and Engineering Geology Team，Henan Provincial Bureau of Geo-exploration and Mineral Development，Xinxiang Henan 453002，China）

The paper discussed some problems of CFG pile applied in foundation treatment in super-thick silt layer with the attentions，introduced the common accident and prevention measures and especially put forward the prevention measures for hollow pile to ensure slope stability of foundation pit.

CFG pile;long spiral borehole;super-thick silt layer;accident prevention

TU473

B

1672-7428（2012）07-0049-03

2012-03-08

張占輝（1973-），男（漢族），河南鄭州人，新鄉(xiāng)市綠都置業(yè)有限公司總工程師，土木工程專業(yè)，從事技術管理工作，河南省新鄉(xiāng)市新飛大道與榮校路交叉口22所招待所;李維平（1967-），男（漢族），河南鄭州人，河南省地礦局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊高級工程師，地質(zhì)工程專業(yè)，工程碩士，從事巖土工程治理、地基處理、樁基施工等工作，河南省新鄉(xiāng)市宏力大道267號，hndkjt168@163.com。