螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁的施工工藝及常見問題分析

吳曉華

摘 要：文章主要以CFG樁的施工工藝原理作為出發(fā)點，分析了CFG樁的施工工藝，并探討了CFG樁常見問題及措施，以期為減少CFG樁頭變形和斷樁情況的發(fā)生提供一些參考和意見。

關(guān)鍵詞：CFG樁；螺旋鉆孔；管內(nèi)泵壓；施工工藝；問題分析

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，建筑施工技術(shù)得以不斷提升。螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁相較于其他施工工藝而言，具有操作簡單、成本低、環(huán)境污染小、噪音污染小等優(yōu)勢，從而被廣泛運用于建筑工程體系中。

1 CFG樁的施工工藝原理

1.1 CFG樁簡介及工作原理

泥粉煤灰碎石樁（Cement Fly-ash Gravel pile），簡稱CFG樁，是由水泥粉煤灰石樁、樁間土和褥墊層構(gòu)成的一種復(fù)合地基。CFG樁和樁間土共同組成CFG樁復(fù)合地基體系。

當(dāng)工程的地基部分承受來自外界施加力量和荷載力之時，就會導(dǎo)致樁與樁間土發(fā)生變形、位移或者沉降等現(xiàn)象。由于樁的變形比土小，樁發(fā)生變形、位移或者沉降的方向主要是向上，從而樁就會刺入工程基礎(chǔ)下部設(shè)置的褥墊層中。墊層在不斷調(diào)整的過程中會逐漸與樁間土保持良好的接觸，基礎(chǔ)墊層與樁間土進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而形成一個強(qiáng)有力的復(fù)合地基受力體系。復(fù)合地基受力體系可以分擔(dān)工程基礎(chǔ)部分的荷載力和其他負(fù)荷力，從而提高地基承載力和避免地基發(fā)生位移、變形或者沉降等現(xiàn)象。

1.2 CFG樁優(yōu)勢

就CFG樁的優(yōu)勢而言，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以有效提升工程造價管理水平，確保工程資源得到有效利用。CFG樁相較于其他樁體而言，不需要配筋。它主要是通過改變樁長、樁距、樁體混合料配比和褥墊厚度等方式達(dá)到提高地基承載力的目的。第二，CFG樁可以有效減少工程地基發(fā)生變形、位移或者沉降現(xiàn)象。第三，CFG樁具有施工工藝不復(fù)雜、使用范圍廣等特點，將其運用在建筑工程中，可以有效提高工程的經(jīng)濟(jì)效率與社會效率。

2 施工工藝

2.1 工程實例

某市一個城市廣場項目，綜合樓第七棟和第八棟，樓棟高度99.9m。建筑為框架結(jié)構(gòu)，地下一層，地上共25層。改兩棟建筑的地質(zhì)條件屬于混合層，由粘土層、粉土、細(xì)沙層和粗礫砂層等等。根據(jù)相關(guān)調(diào)查報告得知，該建筑地下水位大約為6.8-9.2m，基礎(chǔ)深度大約為6.5m。因土質(zhì)分布不均勻，設(shè)計采用CFG樁進(jìn)行地基加固。設(shè)計樁長大約為27m，樁徑為400mm，樁距大約為1800mm。

2.2 工藝選擇

CFG樁的成樁施工方法主要有三種：其一，振動沉管灌注成樁。其二，長螺旋鉆孔灌注成樁。其三，長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁。其中，相較于其他兩種施工方法而言，管內(nèi)泵壓混凝土灌注成樁具有環(huán)境污染小、速度較快、密度高、適合地下水位地質(zhì)層、對周圍環(huán)境的噪音污染和振動影響較小等優(yōu)點，因此被廣泛運用于建筑工程施工中。根據(jù)工程實例實際情況，選擇螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁進(jìn)行施工。

2.3 機(jī)械選配

配置的機(jī)械設(shè)備主要包括一臺步履式長螺旋鉆機(jī)、一臺混凝土輸送泵、一臺裝載體、一臺60型挖機(jī)、一套電焊設(shè)備、一套氣焊設(shè)備、一套水準(zhǔn)儀、一套經(jīng)緯儀等。

2.4 工藝流程

工藝流程主要分為以下幾步內(nèi)容：

第一，找準(zhǔn)定位。在樁位用直徑10mm的鋼釬豎直打入20cm深孔。將石灰水和石灰粉灌注在樁孔內(nèi)，并用一些標(biāo)志性東西將灌注過石灰粉和石灰水的樁位進(jìn)行標(biāo)記，比如一次性筷子，以便工作人員隨時查找埋沒之后的樁體。

第二，合理控制鉆桿垂直度。鉆機(jī)就位之后，將雙向垂球掛在鉆機(jī)上面，工作人員檢查雙向垂球與鉆桿之間的比例設(shè)置是否合適，判定鉆機(jī)與雙向垂球之間的距離誤差是否符合相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)計要求，CFG樁垂直冗余度最好控制在1.0%左右，才能夠確保樁體位置的準(zhǔn)確性。

第三，樁位控制。在展開樁體施工工藝之前，施工人員應(yīng)該標(biāo)明樁位尺寸、樁體縱向尺寸和樁體樁心位置。與此同時，檢測工作人員還需要檢測樁機(jī)位置和鉆桿垂直度，需要確保每一根樁體的位置和尺寸符合相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)之后，才開始展開鉆機(jī)工作。

第四，鉆孔。鉆機(jī)在啟動之前，應(yīng)該先將馬達(dá)鉆進(jìn)啟動。鉆機(jī)的速度應(yīng)該是先慢后快，這樣不僅能夠減少鉆孔偏差，還可以減少鉆桿的搖晃。在實際施工中如果發(fā)現(xiàn)鉆孔尺度不符合和鉆桿搖晃較為厲害之時，現(xiàn)場施工人員應(yīng)該及時進(jìn)行鉆孔尺寸糾正，并合理控制鉆孔速度，避免鉆孔發(fā)生嚴(yán)重位移、傾斜或者鉆具損壞等現(xiàn)象。

第五，灌注混凝土。當(dāng)長螺旋鉆機(jī)鉆至樁位的標(biāo)高位置或者標(biāo)高尺寸位置時，施工人員應(yīng)該立即停止鉆進(jìn)工作，并開始向樁內(nèi)進(jìn)行混凝土輸送。當(dāng)鉆孔內(nèi)充滿混合料之時，施工人員應(yīng)該提升鉆桿高度，以便在進(jìn)行壓灌混合料之時確保鉆機(jī)的速度均勻，嚴(yán)禁先提管后泵料的做法。拔管時施工人員應(yīng)該在第一時間內(nèi)停止鉆孔，拔管速度應(yīng)該根據(jù)之前設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行合理控制。在進(jìn)行混凝土泵送工作之時，施工人員應(yīng)該確保泵送的連續(xù)性。一旦發(fā)現(xiàn)混凝土材料不足之時，施工人員就需要立即停止泵送混凝土。

3 CFG樁常見問題及措施

3.1 樁頭變形

就CFG樁樁頭變現(xiàn)產(chǎn)生的原因而言，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：其一，施工人員留置的樁頭位置過短。其二，樁間的土強(qiáng)度較低或者含水量較高。一旦工程地基中的土質(zhì)含水量較高，鉆機(jī)在實際工作中就會容易擠壓或者碾壓樁體，導(dǎo)致樁體樁頭遭受嚴(yán)重變形。其三，剔鑿樁頭施工工藝不合理。這些因素的存在最終會導(dǎo)致CFG樁頭變成不規(guī)則形狀或者橢圓形狀等。

就防止樁頭產(chǎn)生變形的措施而言，主要有以下四個方面的方法：第一，樁基在設(shè)計之前，應(yīng)該根據(jù)施工季節(jié)和樁間土情況合理留置長度，以達(dá)到保護(hù)樁頭的目的。一般情況下，樁基長度應(yīng)該在0.5m左右。如果根據(jù)季節(jié)性判斷樁基長度的話，冬季或者雨季的樁基長度要長些，春季或者秋季的樁基長度要短些。其二，合理調(diào)整和控制樁機(jī)位置和鉆機(jī)支架停放位置，力求最大限度確保鉆機(jī)和樁機(jī)的性能能夠發(fā)揮出來。其三，合理選取打樁方式。比如就含水量較多或者強(qiáng)度降低的地基工程而言，應(yīng)該選擇隔打樁方式。嚴(yán)禁采用鏟運機(jī)排清運樁間土，避免機(jī)械受到震動聲音的影響。最好采用履帶式小型挖掘機(jī)進(jìn)行排清運樁土施工。這種履帶式機(jī)械設(shè)備具有噪音污染小、無震動、不排污、速度快等特點。其四，為進(jìn)一步減少CFG樁施工中的粗鑿濫撬現(xiàn)象，施工人員應(yīng)該采取切割片方式進(jìn)行剔鑿樁頭施工。

3.2 斷樁

斷樁原因：其一，施工人員沒有根據(jù)工程實際情況選擇合適的挖掘機(jī)械設(shè)備，導(dǎo)致工程基樁遭受嚴(yán)重破壞，在剪力作用下容易斷裂。其二，沒有根據(jù)基樁長度和尺寸合理把握鉆機(jī)高度和速度，導(dǎo)致鉆機(jī)速度與泵送速度不匹配，導(dǎo)致樁體發(fā)生斷裂現(xiàn)象。其三，由于建筑工程容易受自然因素和地質(zhì)環(huán)境的影響，冬季凍漲致使產(chǎn)品保護(hù)不力；其四，截斷樁頭的施工方式不對。

防止斷樁的措施：首先，施工人員應(yīng)該根據(jù)工程實際情況選擇大小合適、型號適中的挖掘機(jī)械設(shè)備，并根據(jù)工程地基地質(zhì)條件進(jìn)行配料。在攪拌過程中，要提前設(shè)置好時間，每盤攪拌的時間不得低于三分鐘。攪拌完之后，要控制拔管速度。一般情況下，拔管速度為每分鐘1.3-1.6m；其次，混合料的供應(yīng)方法主要有現(xiàn)場攪拌與商品混凝土兩種。但是無論是采用哪種攪拌方式都需要提前做好防雨防凍措施，并保證灌入溫度不得低于5℃。

4 結(jié)語

螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁施工工藝雖然具有成本低、污染小、操作簡單和效果好等特點，但是在實際施工過程中，應(yīng)該根據(jù)工程實際情況選擇合適的機(jī)械設(shè)備和和施工方法，明確相關(guān)操作程序，總結(jié)經(jīng)驗，從而進(jìn)一步保證建筑工程整體質(zhì)量。