CFG樁基礎(chǔ)施工工藝分析
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七臺(tái)河某工程,樁基設(shè)計(jì)式為水泥粉煤灰碎石樁(簡(jiǎn)稱cfg樁),單樁設(shè)計(jì)施工長(zhǎng)度15.00m,樁徑600mm,樁距1800mm,下面就該樁的施工方法進(jìn)行介紹。
1、施工工藝的選擇:
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本工程原料儲(chǔ)罐區(qū)地基采用水泥粉煤灰碎石樁(簡(jiǎn)稱CFG樁)復(fù)合地基處理,CFG樁復(fù)合地基區(qū)別于樁基的主要特點(diǎn)就是:充分考慮發(fā)揮樁間土的承載力,所以施工中應(yīng)盡可能減小樁間土的擾動(dòng),又根據(jù)本工程場(chǎng)地地質(zhì)資料,場(chǎng)區(qū)地層上部主要由飽和、具高壓縮性、高靈敏度的粉質(zhì)粘土構(gòu)成,施工中受到觸動(dòng)影響變化比較大。因此,為保證樁身施工質(zhì)量,盡可能減小樁間土的擾動(dòng),確保本項(xiàng)目的順利進(jìn)行,合理的選擇機(jī)械施工工藝,是這次CFG樁施工項(xiàng)目順利進(jìn)行的關(guān)鍵。
長(zhǎng)螺旋鉆孔-管內(nèi)泵壓砼灌注成樁,具有施工速度快、樁體密實(shí)度高、環(huán)境噪音影響較低、對(duì)周圍樁間擾動(dòng)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(diǎn),因此:本CFG樁工程施工工藝擬采用長(zhǎng)螺旋鉆孔-管內(nèi)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(qiáng),單樁承載力高,不會(huì)受到第二層呈飽和,流塑～軟塑狀態(tài)的粉粘土影響。并且能夠達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的要求(單樁承載力特征值≥600kN,復(fù)合地基承載力≥210KPa),對(duì)樁的質(zhì)量有保證。
2、施工順序:
結(jié)合原料儲(chǔ)罐CFG樁結(jié)構(gòu)布局特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件,本工程采取:從中心向外推進(jìn)施工(圓環(huán)形布樁方式)或從一邊向另一邊推進(jìn)施工(正方形或梅花形網(wǎng)格狀布樁方式),根據(jù)具體情況,更進(jìn)一步為了盡可能減小樁間土的擾動(dòng),控制施工工藝,發(fā)現(xiàn)特殊情況,做出具體的改變,必要時(shí)采用間隔跳打的施工方式。
3、設(shè)備選配:
采用KLB-75型步履式長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)2臺(tái);QZ-60型混凝土輸送泵2臺(tái);500型強(qiáng)制式攪拌機(jī)1臺(tái);裝載機(jī)2臺(tái);電、氣焊設(shè)備1套;水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀1套等及其他配套設(shè)備。
4、施工工藝:
定位放線→啟動(dòng)樁機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位→樁機(jī)調(diào)平、鉆桿調(diào)直→關(guān)閉鉆頭閥門啟動(dòng)錘頭鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高、同時(shí)進(jìn)行混合料的攪拌→開動(dòng)混凝土輸送泵灌料、同時(shí)啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)提升鉆桿直至施工設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高→成樁完畢→停機(jī)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(jī)移到指定樁位,對(duì)中。當(dāng)?shù)孛嫫鸱黄綍r(shí),應(yīng)調(diào)整支腿或平臺(tái)基座,使樁機(jī)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(jìn)成孔:關(guān)閉鉆頭閥門,啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)下放鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí),啟動(dòng)鉆機(jī)錘頭,將鉆桿旋轉(zhuǎn)下沉至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高。
3)混合料攪拌:按設(shè)計(jì)配合比配制混合料,嚴(yán)格控制粗骨料粒徑,一般選為小10mm-30mm或更小,必要時(shí)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(dāng)鉆機(jī)鉆至樁持力層時(shí),開動(dòng)混凝土輸送泵灌料,當(dāng)輸送管及鉆桿芯管充滿混合料后開始啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)勻速提升鉆桿,邊灌料、邊提升,直至施工設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高,提升速度宜控制在2m/min-3m/min,嚴(yán)禁先拔管后灌料,掌握好灌料與提鉆的時(shí)間差,盡量避免提升灌料過程中停機(jī)待料現(xiàn)象。在流塑性土中要控制提鉆速度,保證成樁質(zhì)量。
5)停灌樁頂標(biāo)高、移機(jī)下一樁位:盡量控制好樁頂標(biāo)高停灰面這一環(huán)節(jié),在達(dá)到技術(shù)要求的條件下,做到盡可能少浪費(fèi)混合料。
本工程擬采用KLB-75型步履式長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)2臺(tái),工期自簽定施工合同、施工現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到開工要求時(shí)開工:本工程CFG樁施工1600棵、累計(jì)設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度20800.00延長(zhǎng)米,計(jì)劃30棵/每臺(tái)每天,30天完成任務(wù)。6、通病及事故處理措施
1)堵管:堵管是長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)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(dòng)強(qiáng)度,還會(huì)造成材料浪費(fèi)。特別是故障排除不暢時(shí),使已攪拌的CFG樁混合料失水或結(jié)硬,增加了再次堵管的幾率,給施工帶來很多困難。產(chǎn)生堵管的原因有以下幾點(diǎn):
①混合料配合比不合理。當(dāng)混合料中的細(xì)骨料和粉煤灰用量較少時(shí),混合料和易性不好,常發(fā)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(nèi),坍落度應(yīng)控制在160mm～200mm之間。
②混合料攪拌質(zhì)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(qiáng)柔性管、彎頭最后到達(dá)鉆桿芯管內(nèi)。混合料在管線內(nèi)借助水和水泥砂漿潤(rùn)滑層與管壁分離后通過管線。坍落度太大的混合料,易產(chǎn)生泌水、離析,泵壓作用下,骨料與砂漿分離,摩擦力加劇,導(dǎo)致堵管。坍落度太小,混合料在輸送管路內(nèi)流動(dòng)性差,也容易造成堵管。
③施工操作不當(dāng)。鉆孔進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后,開始泵送混合料,管內(nèi)空氣從排氣閥排出,待鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時(shí)提鉆。若提鉆時(shí)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(dāng)。冬期施工時(shí),混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護(hù),防凍措施不力,常常造成輸送管或彎頭處混合料的凍結(jié),造成堵管。冬施時(shí),有時(shí)會(huì)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(huì)造成混合料的早凝,產(chǎn)生堵管,影響混合料的強(qiáng)度。
⑤設(shè)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(huì)造成堵管。混合料輸送管要定期清洗,否則管路內(nèi)有混合料的結(jié)硬塊,還會(huì)造成管路的堵塞。
2)竄孔:在飽和軟土層中成樁經(jīng)常會(huì)遇到這種情況,打完一棵樁后,在施工相鄰的樁時(shí),發(fā)現(xiàn)剛施工的臨樁的樁頂突然下落,當(dāng)樁泵入混合料時(shí),臨樁的樁頂開始回升,此種現(xiàn)象稱為竄孔。發(fā)現(xiàn)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(jìn)過程中葉片剪切作用對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng);3.土體受剪切擾動(dòng)能量的積累,足以使土體發(fā)生觸變。由于竄孔對(duì)成樁質(zhì)量的影響,施工中采取的預(yù)控措施:
①采取隔樁、隔排跳打方法;
②設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程實(shí)際情況,采用樁距較大的設(shè)計(jì)方案,避免打樁的剪切擾動(dòng);
③減少在竄孔區(qū)域的打樁推進(jìn)排數(shù),減少對(duì)已打樁擾動(dòng)能量的積累;
④合理提高鉆頭鉆進(jìn)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(jī)鉆孔時(shí),管內(nèi)充滿空氣,泵送混合料時(shí),排氣閥將空氣排出,若排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排出,就會(huì)導(dǎo)致樁體存氣,形成空芯。為避免樁頭空芯,施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài),發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。
4)樁端不飽滿:這主要是因?yàn)槭┕ぶ袨榱朔奖汩y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(tái)工人應(yīng)密切配合,保證提鉆和泵料的一致性。
5)樁孔偏斜:主要因?yàn)榈孛娌黄?導(dǎo)向設(shè)施出現(xiàn)偏差,鉆架不正或鉆桿彎曲,鉆桿剛度不夠所致。另外鉆進(jìn)時(shí)土層硬度發(fā)生突然變化或遇到障礙物也會(huì)導(dǎo)致樁孔偏斜。施工前應(yīng)對(duì)安裝好的鉆機(jī)設(shè)備做全面檢查,做到水平、穩(wěn)固,對(duì)鉆桿、接頭要逐個(gè)檢查,保證鉆桿順直,有足夠的剛度。在鉆進(jìn)時(shí),土層由軟變硬時(shí)要少加壓慢給進(jìn)。
6)鉆進(jìn)困難:主要原因?yàn)橛龅降叵抡系K物如石塊、混凝土塊,鉆機(jī)功率不夠或鉆進(jìn)速度太快造成憋鉆。應(yīng)選用硬質(zhì)合金鉆頭,采用合適的鉆速。遇到障礙時(shí)如障礙物不深,應(yīng)進(jìn)行清除后復(fù)鉆,如不易挖出則改變樁位。
