CFG樁轉(zhuǎn)樁機械更改對工程復(fù)合地基的效果分析

何哲穎

（廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計研究院　廣東　廣州　510640）

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CFG樁轉(zhuǎn)樁機械更改對工程復(fù)合地基的效果分析

何哲穎

（廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計研究院廣東廣州510640）

摘要結(jié)合廣州市南沙區(qū)萬頃沙二十涌西水閘重建工程現(xiàn)場情況，對CFG樁+水泥攪拌樁結(jié)合的長短樁復(fù)核地基中的CFG樁轉(zhuǎn)樁機械進行更改。樁轉(zhuǎn)樁機械更改后從CFG樁單樁靜載、樁間土靜載、多樁復(fù)合地基荷載試驗結(jié)果總結(jié)分析復(fù)合地基質(zhì)量。

關(guān)鍵詞CFG樁；樁機更改；荷載試驗

1　項目概況

萬頃沙聯(lián)圍內(nèi)河網(wǎng)縱橫交錯，二十涌為其中之一，規(guī)劃河道長4.1km，河道寬度在84m左右。二十涌西水閘控制的排水區(qū)總集雨面積為2.29km2。二十涌西原閘址離外江較遠(yuǎn)，約有130m，河道寬約85m，河段地形平緩，兩側(cè)為未達標(biāo)海堤。二十涌西水閘現(xiàn)狀破損嚴(yán)重，已不能滿足防洪排澇、納潮灌溉及保持涌內(nèi)水景觀等要求。通過重建水閘，滿足了現(xiàn)狀灌溉方式和防洪（潮）、排澇、引水的要求，同時增強了河涌親水性。

2014年4月，二十涌西水閘重建工程正式開工，本次水閘采用的CFG樁（長樁）、水泥攪拌樁（短樁）長短樁結(jié)合的復(fù)合地基，長短樁復(fù)合地基由于造價低、沉降小等優(yōu)點，在工程中應(yīng)用越來越多，但在廣州南沙地區(qū)應(yīng)用較少。南沙萬頃沙二十涌西水閘重建工程地基處理方案采用長短樁(即由長樁為CFG樁和短樁為水泥攪拌樁共同組成)復(fù)合地基這樣一種新的形式，而在這次基礎(chǔ)施工中，CFG樁也出現(xiàn)了一次現(xiàn)場技術(shù)上的小改良，值得以后作為現(xiàn)場的經(jīng)驗推廣。

2　樁機更換原因及流程

根據(jù)設(shè)計圖紙要求粉煤灰碎石樁（CFG樁）采用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁，設(shè)計樁有效長度分別為33m、37m、39m，由于目前省內(nèi)市場長螺旋最深只能施打30m，另外就打30m深的長螺旋樁機塔高38m，自重75噸左右，對場地條件要求極高，二十涌西水閘重建閘址出的按照地質(zhì)報告厚度達到30m深，不能滿足長螺旋施工要求，存在陷機、機身傾倒等重大安全隱患；打樁過程中由于樁機自身過重，在樁機轉(zhuǎn)移過程中產(chǎn)生的壓力對樁體的成樁影響較大，甚至可能導(dǎo)致斷樁。為了推進施工進度，同時保證水泥粉煤灰碎石樁的施工質(zhì)量，減少現(xiàn)場安全生產(chǎn)風(fēng)險，經(jīng)各參建單位協(xié)商確定將水泥粉煤灰碎石樁長螺旋設(shè)備更換為SPJ300型鉆孔樁機成孔灌注，成樁效果質(zhì)量保證達到設(shè)計要求，也能滿足設(shè)計深度。

根據(jù)以上兩種灌注機械的工作流程圖對比，SPJ300型鉆孔樁機的施工工序簡單且操作簡便，而且對場地的要求相對較低，可滿足二十涌西水閘建設(shè)現(xiàn)場的需求。

圖1　長螺旋桿鉆孔施工工藝流程圖

圖2　SPJ300型鉆孔樁機施工工藝流程圖

3　設(shè)計要求

CFG樁：

（1）現(xiàn)場載荷試驗：應(yīng)在成樁28d后進行單樁豎向承載力載荷試驗，試驗數(shù)量為總樁數(shù)的1.0%，且不少于3個點。

（2）樁身完整性檢驗：樁施工28d后抽芯檢測應(yīng)抽取不少于總樁數(shù)的0.5%，且不少于6個點。采用低應(yīng)變動力試驗檢測樁身完整性，檢查數(shù)量不低于總樁數(shù)的10%。

（3）CFG單樁承載力應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗計算分析確定，水閘基礎(chǔ)下暫定不小于630kN，內(nèi)涌堤岸翼墻下暫定不小于1000kN，外江堤岸翼墻下暫定不小于900kN。

水泥攪拌樁：

（1）現(xiàn)場載荷試驗：靜載試驗應(yīng)在成樁28d后進行，單樁載荷試驗不少于總樁數(shù)的1.0%，且不少于3根。

（2）取芯檢驗：在成樁28d后，采用雙管單動取樣器鉆取芯樣作水泥土抗壓強度檢驗，檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)0.5%，且不少于6點。

（3）水泥攪拌樁單樁承載力應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗計算分析確定，暫定135kN。

長短樁復(fù)合地基：

（1）多樁復(fù)合地基載荷試驗，對每個單體工程檢驗數(shù)量不得少于3點，即水閘、翼墻和管理房區(qū)域的多樁復(fù)合地基載荷試驗不得少于3點。

（2）要求在長短樁樁頂和樁間土上均設(shè)置土壓力盒，測試樁土應(yīng)力分布，承壓板面積為實際樁數(shù)所承擔(dān)的處理面積。

（3）水閘基礎(chǔ)下復(fù)合地基承載力要求不小于100kPa，內(nèi)涌堤岸翼墻復(fù)合地基承載力不小于140 kPa，外江堤岸翼墻復(fù)合地基承載力不小于130 kPa。(4)水閘及翼墻沉降控制在50mm以內(nèi)。

復(fù)合地基載荷試驗要點參照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》附錄A。

表4.1　CFG樁單樁豎向抗壓靜載試驗成果匯總表

表4.2　樁間土靜載試驗成果匯總表

表4.3　多樁復(fù)合地基荷載試驗成果匯總表

4　樁基試驗結(jié)果

4.1試驗現(xiàn)場要求

根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求，長短樁復(fù)合地基施工前必須進行現(xiàn)場試驗確定成樁適宜性，判定水泥攪拌樁及CFG樁適宜性；成樁后，須對天然地基土及樁間土、水泥攪拌樁及CFG樁單樁復(fù)合地基和長短樁復(fù)合地基進行載荷試驗，以此判定復(fù)合地基承載力特征值及其沉降是否滿足設(shè)計要求，并根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果利用切線模量法反推實際復(fù)核地基的沉降。試驗時，應(yīng)在現(xiàn)場合適位置根據(jù)要求分別施工9根水泥攪拌樁和CFG樁作為試驗樁。按如下要求進行：

1）CFG樁徑500mm，樁長33m，水泥攪拌樁樁徑550mm，樁長12m。樁間距2.5m，長短樁按實際地基交叉布置。

2）天然地基及樁間土載荷試驗不少于三點，試驗時承壓板面積不應(yīng)小于1.0m2；另外建議試驗期間通過原位測試手段測試地基土層力學(xué)參數(shù)(如CPTU、旁壓試驗等手段)。

3）水泥攪拌樁單樁載荷試驗和CFG樁單樁載荷試驗各不少于三點，承壓板面積為樁的面積。

4）復(fù)合地基(兩根CFG樁+兩根水泥攪拌樁)載荷試驗不少于3點，要求在長短樁樁頂和地基土面設(shè)置土壓力盒，測試樁和樁間土應(yīng)力分布，承壓板面積為實際樁數(shù)所承擔(dān)的處理面積。

5）水泥攪拌樁和CFG樁均應(yīng)抽芯檢測，以判斷樁身強度和完整性。

試驗時，對褥墊層厚度作必要的改變，尋求最佳墊層厚度，墊層厚度宜在0mm～200mm之間變化。試驗成果給出地基土體p- s、水泥攪拌樁和CFG樁單樁Q- s、復(fù)合地基p- s曲線，利用切線模量法，并通過現(xiàn)場試驗研究長短樁復(fù)合地基樁土變形協(xié)調(diào)的關(guān)系，對水閘和擋墻實際復(fù)合地基承載能力進行學(xué)科評估分析。

4.1試驗成果

二十涌西水閘的基礎(chǔ)已經(jīng)全部完成，以下是粉煤灰碎石樁（CFG樁）的檢測結(jié)果。

根據(jù)《南沙區(qū)萬頃沙二十涌西水閘重建工程復(fù)合地基載荷試驗檢測報告》，CFG樁豎向抗壓靜載試驗的檢測點為3個，平板載荷試驗從加載到最大荷載分別為1800kN、2000kN和1900kN時，壓板沉降逐級遞增，Q～s曲線和s～lgt曲線均未出現(xiàn)突變現(xiàn)象；在各級荷載的作用下，3個點的沉降量在每級荷載作用下均能達到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，試驗Q～s曲線平滑，均為緩變曲線，均未出現(xiàn)陡降；s～lgt曲線均呈平緩規(guī)則排列，曲線尾部均未出現(xiàn)明顯向下彎曲的趨勢。

上述3個點平板載荷試驗的Q～s曲線和s～lgt曲線在受荷階段未出現(xiàn)極限荷載特征，無明顯的比例界限點，根據(jù)《建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106.2003）, Q～s曲線呈緩變型，可取樁頂總沉降s為40mm所對應(yīng)的荷載值為單樁豎向抗壓極限承載力。另外根據(jù)《建筑基礎(chǔ)檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106.2003），若樁的豎向抗壓承載力未達到極限時，樁的豎向抗壓承載力應(yīng)取最大試驗荷載值。所以3個點的CFG樁極限承載力均不小于試驗荷載值1800kN，其特征值Ra大于900kN，滿足要求。

按照試驗結(jié)果結(jié)論，根據(jù)相關(guān)規(guī)范可知：CFG樁單豎向抗壓承載力特征值Ra不小于900kN，滿足了設(shè)計的要求；樁間土地基承載力特征值大于125kPa（樁間土回填砂墊層較厚，且CFG樁和攪拌樁施工期間樁間土和砂墊層讓漿液進行了加固，導(dǎo)致樁間土承載力較地勘結(jié)果高）；多樁（2CFG根樁+2根攪拌樁）復(fù)合地基地基承載力特征值大于140kPa。

3個點的試驗數(shù)據(jù)分別見表4.1、表4.2、表4.3。

5　結(jié)語

二十涌西水閘重建工程已經(jīng)基本完工，施工單位繼續(xù)對水閘就翼墻等結(jié)構(gòu)進行沉降觀測，近期數(shù)據(jù)顯示水閘沉降基本趨于停止。從現(xiàn)場情況及試驗數(shù)據(jù)來看，本工程CFG樁+水泥攪拌攪拌樁長短樁復(fù)合地基在CFG樁更改樁機的情況下成樁質(zhì)量、樁身強度及地基承載力都達到了設(shè)計要求。陜西水利

參考文獻：

[1]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[s].北京；中國建筑工業(yè)出版社出版，2013。

[2]閻明禮，張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實踐[M].中國水利水電出版社，2006.

（責(zé)任編輯：暢妮）

中圖分類號：TU473

文獻標(biāo)識碼：A