长螺旋CFG桩施工中的几个技术问题

柴 青

(河北省廊坊市城乡规划设计院,河北廊坊 065000）

长螺旋CFG桩施工中的几个技术问题

柴 青

(河北省廊坊市城乡规划设计院,河北廊坊 065000）

为避免长螺旋CFG桩施工中产生质量问题,施工中应注意在桩位控制、桩基施工、混凝土质量、冬季施工措施、褥垫层设置、成桩后防护等方面引起重视,针对以上几个技术问题进行了经验总结和探讨。

长螺旋CFG桩;施工质量;技术问题

长螺旋CFG桩复合地基是20世纪80年代末出现的一种新型的地基加固技术,以其承载力提高幅度大、施工方便、施工效率高、对环境污染少、费用低、适应性强等优点,近年来得到了广泛推广和应用,已成为应用非常广泛的一种桩型,笔者所在的河北廊坊地区,除少数工程项目采用碎石桩、夯扩桩、旋喷桩、灌注桩等外,大部分工程项目的地基处理方式都采用CFG桩。

虽然该技术现已应用的比较成熟,但在施工中如果不加以注意,也会产生一些质量问题,如偏位桩差、缩径、断桩、夹泥、桩身空心、桩身裂缝、桩端不饱满不密实、桩身混凝土强度不够等。因此在施工中对以下技术问题需要引起重视。

1 桩位控制

1.1 桩孔定位及桩机就位

放桩位时要认真仔细,严格控制误差。采用全站仪建立控制网点,再用极坐标方法放样定位,并进行闭合检查;同时根据周围桩对需施工桩的桩位进行复核,保证桩位准确;开孔时先慢后快,防止桩孔位移。一般要求保证桩位偏差≯20 mm。

施工场地要平整压实,钻机垫衬稳定,以防止钻机在钻进时倾斜,导致钻孔偏斜超标。钻机就位后,应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆,校正位置,使钻杆垂直对准桩位中心,确保CFG桩垂直度容许偏差≯1%。

1.2 选择合理的桩间距

CFG桩因其桩身强度和桩长的可调性,所以在设计时一般应遵循大桩长、大间距的设计理念。当建筑荷载和地层条件满足时,应尽量大桩距布桩,这和跳打的作用是相同的。桩间距一般在3～5倍桩径范围内,如果桩距太大或太小,可调整桩长,使桩距控制在合理范围内。

CFG桩复合地基多用于建筑基础,以控制复合地基承载力为主,桩间距的设计按《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002）规定考虑。但如果用于高速公路等以控制工后沉降为主的工程中,桩间距设计时应综合考虑成桩效应。

1.3 采取跳打的施工工艺

采取跳打措施,一方面是为了在离已打桩尽可能远的地方施打下一根桩,减小已打桩桩周土受到重复扰动,并降低剪切扰动能量的叠加;另一方面,第一遍桩施打完,开始第二遍桩施工时,已打桩的桩身已达到一定的强度,对桩周土具有侧限作用,同时已被扰动的桩周土也有所恢复。这样可以减少窜孔现象的发生。

2 桩基施工

2.1 保证钻机性能及钻具质量

施工过程中要保证钻机性能良好,避免灌注过程中途停机,尤其要避免在砂土和粉土层内停机,否则极易造成断桩。

要对钻杆、钻头的直径进行检查,控制其磨损程度;成孔中发现钻杆摇晃或难钻时,应放慢进尺,防止扩径。

2.2 选择适宜的钻进速度和提升速度

在遇到饱和粉土层时应加快钻进速度,从而减小对桩周土体的扰动时间。

钻杆的提升速度要适宜,应保证提钻速度和混合料的泵送速度相匹配,不能太快也不能太慢。提钻速度太快,而泵送混合料没有跟上,不连续泵送,将造成缩径或断桩。提钻速度过低,常出现高压管路堵塞甚至管路崩开等故障,易使泵送质量降低并进一步造成桩身质量缺陷,进而产生断桩。适宜的提钻速度应使钻头埋在混合料中的深度在1 m左右,使泵送混合料的压力对钻杆起到一定的顶升作用。提升速度一般为1.5～3 m/min,在含水砂层段内,应适当放慢提升速度。

2.3 选择合理的提钻方式

目前施工过程中,提钻时多数采取螺旋钻具停止回转直接提钻的方式。但直接提钻会使螺旋叶片上的土体被孔壁压密成“柱塞”,在提升钻具时,会产生很大的阻力,造成较大的抽吸作用,这样容易使钻孔塌陷或钻机失稳。因此,建议在提钻的同时最好保持钻具回转。

2.4 选择合理的泵送高度

泵送混凝土的高度控制不当,停泵时间过早,混凝土的灌注仅靠自重下落,而当混凝土因自重产生对桩周土的压力小于土体的侧限作用时,就容易使桩周土体向桩体收缩,形成缩径。所以应将停泵高度控制在桩顶标高以上10 cm左右,以保证混凝土在泵送压力下灌注。

3 混凝土质量的控制

3.1 混合料配合比

混凝土料中碎石粒径要优化级配,以10～30 mm为主,5～10 mm和30～40 mm的碎石量不可太多,碎石的吸水性能不宜太强。砂料以中砂为宜,水泥采用325或425普通硅酸盐水泥,粉煤灰宜为Ⅱ级以上。优化选择外加剂,建议使用早强型减水剂。

配合比中关键是水灰比和砂率。水灰比一般0.7～0.75;砂率最能影响混凝土的和易性,砂率一般为40%,在不影响桩体强度情况下砂率可偏大一些。

3.2 混凝土的坍落度

离析桩多是在搅拌混凝土环节造成的,必须经常检查混凝土的坍落度,不符合要求的混凝土禁止使用。一般坍落度应控制在160～200 mm。坍落度太大,易造成泌水、离析、桩头夹泥,泵压作用下,骨料与砂浆分离。

4 冬季施工的技术措施

CFG桩在我国北方地区应用非常普遍。随着建筑施工技术的进步以及工期的要求,除非气温极低,目前北方地区多数工程冬季都不停工。冬季施工前必须做好充分准备,在施工过程中采取严格的冬季施工措施。一般情况下,连续10天的平均气温低于5℃或当日最低气温低于-3℃时,即按冬季施工要求执行。

4.1 混凝土的搅拌

(1）拌制CFG桩混合料用的骨料要清洁,质地坚硬,不含冰、雪等冻结物及易冻裂矿物质。

(2）混凝土中加入防冻剂,防冻剂溶液要有专人配制,严格掌握设计的掺量。

(3）严格控制水灰比,由骨料带入的水分及防冻剂溶液中的水,均应从拌和水中扣除。

(4）根据不同的温度采取适宜的措施:气温低于0℃时,骨料用岩棉被等覆盖;气温低于-5℃时,用热水拌和混凝土,并延长混合料搅拌时间以加强搅拌效果,搅拌时间比常温延长50%左右;气温低于-10℃时,要搭设搅拌棚,四面围挡并采用保温材料如草帘、草袋、锯末等进行覆盖,骨料移入暖棚或采取加热措施;气温低于-15℃时,停止搅拌混凝土。

4.2 混凝土的浇筑

冬季施工混凝土的浇筑方法与常温相同,但泵管和混凝土泵要采取保温措施。泵管一般采用阻燃草帘被进行包裹覆盖,混凝土泵搭设保温棚,以减少热量损失。掺防冻剂的混凝土拌和物出机温度一般不得低于10℃,入模温度不得低于5℃。浇筑时,严格按操作规程进行施工。

4.3 混凝土的养护

混凝土浇筑完毕后,立即覆盖。一般用1层塑料膜加2层草袋,可根据气温情况进行增减,进行蓄热养护,以保证混凝土的质量。在温度低于0℃条件下养护不得浇水,外露表面必须覆盖。初期养护温度不得低于防冻剂的规定温度,否则应采取保温措施。

5 褥垫层的设置

CFG桩复合地基褥垫层的作用是确保桩土共同承担荷载,充分发挥桩间土承载力,调整桩、土荷载分担比,减少基底应力集中,减少地基沉降。褥垫层厚度的确定要考虑桩土应力比、建筑物的允许沉降量等参数。褥垫层厚度过小,桩对基础将产生显著的应力集中,而且桩间土承载力不能充分发挥;褥垫层厚度过大,会导致桩、土应力比接近1,此时桩承担的荷载太少,复合地基承载力提高不大。根据大量工程的实践,褥垫层厚度取10～30 cm为宜,多数工程取为20 cm。褥垫层应宽出基础垫层轮廓线外缘10 cm左右。

褥垫层材料为级配砂石,粒径为5～15 mm,最大粒径≯30 mm。

褥垫层的夯填度(夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）≯0.9为宜。

6 成桩后的防护

截桩头时要找出桩顶标高位置,在同一水平面对称放置2个钢钎,用大锤同时击打,将桩头截断。严禁用大锤直接横向锤击,钢钎向斜下方击打或用一个钢钎单向击打,以免造成桩体浅部裂缝,甚至造成桩身断裂。

成桩后在桩体尚未达到一定强度时尽量避免桩体附近的机械行走。

要及时清除成孔形成的孔口渣土,减轻孔口的不利堆载,有利于桩周土体的稳定。

7 结语

CFG桩复合地基施工技术虽然已经比较成熟,但该技术也有其适用性,设计时要考虑当地实际地层情况和施工经验,施工时必须严格遵守规范、规程中的有关规定,依据设计精心组织施工,避免引起各种质量事故。

以上提出的几点应注意的技术问题,只是笔者积累的一些点滴经验,希望对施工人员有所借鉴。

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Techn ical Problem s in Long SpiralCFG Pile Construction

CHA IQ ing(Urban and Rural Planning andDesing Institute ofLangfang City Hebei Province,Langfang Hebei 065000,China）

In long spiralCFG pipe construction,attention should be paid on pile position control,pile foundation construc-tion,concrete quality,construction measures in winter,thickness of cushion and protection after pile-forming to avoid ap-pearing quality problems.The experience summary and the discussion on above issueswere made in this paper.

long spiral CFG pipe;construction quality;technical problem

TU473

:A

:1672-7428(2010）06-0059-03

2010-03-31

柴青(1967-）,女(汉族）,北京人,河北省廊坊市城乡规划设计院工程师,工民建专业,从事建筑施工及设计工作,河北省廊坊市。