CFG樁基礎施工工藝分析

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七臺河某工程,樁基設計式為水泥粉煤灰碎石樁(簡稱cfg樁),單樁設計施工長度15.00m,樁徑600mm,樁距1800mm,下面就該樁的施工方法進行介紹。

1、施工工藝的選擇:

根據設計要求,本工程原料儲罐區地基采用水泥粉煤灰碎石樁(簡稱CFG樁)復合地基處理,CFG樁復合地基區別于樁基的主要特點就是:充分考慮發揮樁間土的承載力,所以施工中應盡可能減小樁間土的擾動,又根據本工程場地地質資料,場區地層上部主要由飽和、具高壓縮性、高靈敏度的粉質粘土構成,施工中受到觸動影響變化比較大。因此,為保證樁身施工質量,盡可能減小樁間土的擾動,確保本項目的順利進行,合理的選擇機械施工工藝,是這次CFG樁施工項目順利進行的關鍵。

長螺旋鉆孔-管內泵壓砼灌注成樁,具有施工速度快、樁體密實度高、環境噪音影響較低、對周圍樁間擾動影響較小、特別是適合地下水位以下的高靈敏度地層等特點,因此:本CFG樁工程施工工藝擬采用長螺旋鉆孔-管內泵壓砼灌注成樁工藝。水下泵送砼,邊壓砼邊拔管,采用置換加固,穿透力強,單樁承載力高,不會受到第二層呈飽和,流塑～軟塑狀態的粉粘土影響。并且能夠達到設計承載力的要求(單樁承載力特征值≥600kN,復合地基承載力≥210KPa),對樁的質量有保證。

2、施工順序:

結合原料儲罐CFG樁結構布局特點及現場地質條件,本工程采取:從中心向外推進施工(圓環形布樁方式)或從一邊向另一邊推進施工(正方形或梅花形網格狀布樁方式),根據具體情況,更進一步為了盡可能減小樁間土的擾動,控制施工工藝,發現特殊情況,做出具體的改變,必要時采用間隔跳打的施工方式。

3、設備選配:

采用KLB-75型步履式長螺旋鉆機2臺;QZ-60型混凝土輸送泵2臺;500型強制式攪拌機1臺;裝載機2臺;電、氣焊設備1套;水準儀、經緯儀1套等及其他配套設備。

4、施工工藝:

定位放線→啟動樁機對準樁位→樁機調平、鉆桿調直→關閉鉆頭閥門啟動錘頭鉆進到設計樁底標高、同時進行混合料的攪拌→開動混凝土輸送泵灌料、同時啟動卷揚機提升鉆桿直至施工設計樁頂標高→成樁完畢→停機移位至下一樁位。

5、主要分部工程的施工方法:

1)定位:將樁機移到指定樁位,對中。當地面起伏不平時,應調整支腿或平臺基座,使樁機底座保持水平、鉆桿保持垂直。一般樁位誤差不宜超過2.0CM,鉆桿垂直度偏差不超過1.5%。

2)鉆進成孔:關閉鉆頭閥門,啟動卷揚機下放鉆桿至鉆頭觸及地面時,啟動鉆機錘頭,將鉆桿旋轉下沉至樁底設計標高。

3)混合料攪拌:按設計配合比配制混合料,嚴格控制粗骨料粒徑,一般選為小10mm-30mm或更小,必要時摻加泵送劑及其它外加劑,混合料坍落度宜為180mm-220mm。

4)灌料、提升:當鉆機鉆至樁持力層時,開動混凝土輸送泵灌料,當輸送管及鉆桿芯管充滿混合料后開始啟動卷揚機勻速提升鉆桿,邊灌料、邊提升,直至施工設計樁頂標高,提升速度宜控制在2m/min-3m/min,嚴禁先拔管后灌料,掌握好灌料與提鉆的時間差,盡量避免提升灌料過程中停機待料現象。在流塑性土中要控制提鉆速度,保證成樁質量。

5)停灌樁頂標高、移機下一樁位:盡量控制好樁頂標高停灰面這一環節,在達到技術要求的條件下,做到盡可能少浪費混合料。

本工程擬采用KLB-75型步履式長螺旋鉆機2臺,工期自簽定施工合同、施工現場達到開工要求時開工:本工程CFG樁施工1600棵、累計設計總長度20800.00延長米,計劃30棵/每臺每天,30天完成任務。6、通病及事故處理措施

1)堵管:堵管是長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁工藝常遇到的主要問題之一。它直接影響CFG樁的施工效率,增加工人勞動強度,還會造成材料浪費。特別是故障排除不暢時,使已攪拌的CFG樁混合料失水或結硬,增加了再次堵管的幾率,給施工帶來很多困難。產生堵管的原因有以下幾點:

①混合料配合比不合理。當混合料中的細骨料和粉煤灰用量較少時,混合料和易性不好,常發生堵管。因此,要注意混合料的配合比,尤其要注意將粉煤灰摻量控制在70kg/m3～100kg/m3的范圍內,坍落度應控制在160mm～200mm之間。

②混合料攪拌質量有缺陷。在CFG樁施工中,混合料由混凝土泵通過剛性管、高強柔性管、彎頭最后到達鉆桿芯管內。混合料在管線內借助水和水泥砂漿潤滑層與管壁分離后通過管線。坍落度太大的混合料,易產生泌水、離析,泵壓作用下,骨料與砂漿分離,摩擦力加劇,導致堵管。坍落度太小,混合料在輸送管路內流動性差,也容易造成堵管。

③施工操作不當。鉆孔進入土層預定標高后,開始泵送混合料,管內空氣從排氣閥排出,待鉆桿內管及輸送軟、硬管內混合料連續時提鉆。若提鉆時間較晚,在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出,容易造成管路堵塞。

④冬期施工措施不當。冬期施工時,混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護,防凍措施不力,常常造成輸送管或彎頭處混合料的凍結,造成堵管。冬施時,有時會采用加熱水的辦法提高混合料的出口溫度,但要控制好水的溫度,水溫最好不要超過60℃,否則會造成混合料的早凝,產生堵管,影響混合料的強度。

⑤設備缺陷。彎頭曲率半徑不合理也能造成堵管。彎頭與鉆桿不能垂直連接,否則也會造成堵管。混合料輸送管要定期清洗,否則管路內有混合料的結硬塊,還會造成管路的堵塞。

2)竄孔:在飽和軟土層中成樁經常會遇到這種情況,打完一棵樁后,在施工相鄰的樁時,發現剛施工的臨樁的樁頂突然下落,當樁泵入混合料時,臨樁的樁頂開始回升,此種現象稱為竄孔。發現竄孔的條件有如下三條:1.被加固土層中有松散飽和軟土層;2.鉆桿鉆進過程中葉片剪切作用對土體產生擾動;3.土體受剪切擾動能量的積累,足以使土體發生觸變。由于竄孔對成樁質量的影響,施工中采取的預控措施:

①采取隔樁、隔排跳打方法;

②設計人員根據工程實際情況,采用樁距較大的設計方案,避免打樁的剪切擾動;

③減少在竄孔區域的打樁推進排數,減少對已打樁擾動能量的積累;

④合理提高鉆頭鉆進速度。

3)樁頭空芯:主要是施工過程中,排氣閥不能正常工作所致。鉆機鉆孔時,管內充滿空氣,泵送混合料時,排氣閥將空氣排出,若排氣閥堵塞不能正常將管內空氣排出,就會導致樁體存氣,形成空芯。為避免樁頭空芯,施工中應經常檢查排氣閥的工作狀態,發現堵塞及時清洗。

4)樁端不飽滿:這主要是因為施工中為了方便閥門的打開,先提鉆后泵料所致。這種情況可能造成鉆頭上的土掉入樁孔或地下水浸入樁孔,影響CFG樁的樁端承載力。為杜絕這種情況,施工中前、后臺工人應密切配合,保證提鉆和泵料的一致性。

5)樁孔偏斜:主要因為地面不平,導向設施出現偏差,鉆架不正或鉆桿彎曲,鉆桿剛度不夠所致。另外鉆進時土層硬度發生突然變化或遇到障礙物也會導致樁孔偏斜。施工前應對安裝好的鉆機設備做全面檢查,做到水平、穩固,對鉆桿、接頭要逐個檢查,保證鉆桿順直,有足夠的剛度。在鉆進時,土層由軟變硬時要少加壓慢給進。

6)鉆進困難:主要原因為遇到地下障礙物如石塊、混凝土塊,鉆機功率不夠或鉆進速度太快造成憋鉆。應選用硬質合金鉆頭,采用合適的鉆速。遇到障礙時如障礙物不深,應進行清除后復鉆,如不易挖出則改變樁位。