淺析CFG樁地基處理技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用

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1.CFG樁在高層建筑中的應(yīng)用 和普通建筑不同，高層建筑荷載大，對(duì)地基要求高。因此天然地基常常無法滿足其安全等方面的要求，樁基礎(chǔ)以及樁——箱基礎(chǔ)地基也隨之涌現(xiàn)。這類地基鋼筋與水泥需求量大，造成造高的缺點(diǎn)，并且工期長(zhǎng)、施工難度大，應(yīng)用受到一定的限制。而我們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于高層建筑來說，如采用CFG地基能夠同時(shí)具有安全和施工方便、造價(jià)低的有點(diǎn)，比天然地基更安全，比傳統(tǒng)的樁基礎(chǔ)施工快、造價(jià)低，優(yōu)勢(shì)非常明顯，因此在高層建筑中是一種非常理想的地基施工方法，也已經(jīng)引起建筑設(shè)計(jì)人員的大量關(guān)注，在高層建筑中得到普遍應(yīng)用。 2.CFG樁的施工工藝 結(jié)合工作實(shí)踐，CFG樁的施工工藝主要包括成孔、清孔、灌注、振密、拔管等幾大部分，施工過程中主要采用鉆機(jī)、起吊設(shè)施、機(jī)架、水泵、發(fā)電機(jī)等設(shè)備。具體來說，CFG樁施工包括如下幾個(gè)部分。 準(zhǔn)備工作。測(cè)量等準(zhǔn)備工作是CFG樁施工的第一步，測(cè)量過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照測(cè)量規(guī)范的要求進(jìn)行操作。測(cè)量?jī)x器應(yīng)當(dāng)事先校核確保測(cè)量的準(zhǔn)度和精度；技術(shù)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)圖紙、施工資料等要準(zhǔn)備到位；技術(shù)人員和施工人員要事先進(jìn)行培訓(xùn)。通過認(rèn)真做好施工之前的技術(shù)準(zhǔn)備工作，保障整個(gè)施工工作的順利開展。 鉆孔成孔。這一過程中主要采用鉆機(jī)進(jìn)行施工，鉆機(jī)安排到位，鉆桿對(duì)準(zhǔn)樁位的中心位置，并保持CFG樁的垂直度偏差小于1%。鉆孔開始后需要首先應(yīng)當(dāng)關(guān)閉鉆頭的閥門，然后啟動(dòng)開關(guān)實(shí)施施工，并按照先慢后快進(jìn)行鉆孔。施工過程中，為了確保樁位的垂直度，可在鉆架的上方掛垂球，并配備專人對(duì)每一根樁的樁位和垂直度仔細(xì)檢查。只有在滿足要求的情況下，才可以開鉆。 清孔與灌注。成孔過程中同時(shí)進(jìn)行清孔操作，通過回水稀釋孔內(nèi)的泥漿，清理孔口。當(dāng)鉆孔深入到預(yù)先設(shè)定好要求時(shí)，即可停止鉆進(jìn)，進(jìn)而進(jìn)行混合料灌注。成孔之后不要立刻將鉆機(jī)提出，而是要將碎石連續(xù)的填入到孔內(nèi)，使它們可以自然的下沉到至孔的底部，如果級(jí)配沒有特殊的要求，那么一般每米的填料量應(yīng)當(dāng)控制在0.7至0.9立方米。施工過程中，每一根樁上的投料量都應(yīng)當(dāng)多于或等于設(shè)計(jì)預(yù)期的灌注量。實(shí)際操作過程中，常常采用連續(xù)的填料法進(jìn)行關(guān)注，從而保證成樁的連續(xù)性和均勻性。振密施工操作。填料下沉到孔的底部時(shí)，可借助鉆機(jī)將填料擠向周圍的土層之中，實(shí)際操作中，隨著砂層的密實(shí)度不斷增大，砂層的抗擠入阻力也會(huì)不斷的增大，因此鉆機(jī)要輸出更大的功率，完成振密過程。完成這一操作后，便將鉆機(jī)上提，重復(fù)灌注、振密過程，直到完成施工。拔管施工操作。鉆桿的芯管充滿了混合材料后即可開始拔管。當(dāng)灌注成樁以后，應(yīng)當(dāng)在樁頂上蓋土封，起到保護(hù)的作用。 施工后轉(zhuǎn)移和記錄工序。一根CFG樁施工完畢后，要對(duì)鉆機(jī)頭進(jìn)行保護(hù)和移動(dòng)，并繼續(xù)下一根柱樁的施工。同時(shí)，為了保障施工質(zhì)量，施工人員應(yīng)當(dāng)詳細(xì)的記錄每一根CFG樁施工過程中水壓、電流、深度、填料高度等各個(gè)參數(shù)，以便追溯和研究。 3.CFG樁施工注意點(diǎn) 地基是高層建筑的基礎(chǔ)，CFG樁的施工好壞決定著建筑的質(zhì)量，為了保障工程的高質(zhì)量完成，筆者認(rèn)為CFG樁施工中，有如下幾點(diǎn)值得注意。首先，施工前制定專項(xiàng)施工方案，是確保成樁質(zhì)量的關(guān)鍵前提。精確的測(cè)量定位和根據(jù)各鉆孔土層分布情況綜合評(píng)判場(chǎng)地地質(zhì)概況，不僅可以確保樁的軸線位置，還可以控制鉆孔深度，確保樁端伸入持力層長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。控制好鉆塔垂直度，才能保證樁的垂直度，從而保證樁的承載力。其次，混凝土灌注是最關(guān)鍵的一道工序，壓灌與鉆桿提升配合好壞，將直接影響成樁質(zhì)量。壓灌應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，并應(yīng)把握好壓灌與鉆桿提升時(shí)機(jī)。有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)對(duì)縮短混凝土的灌注時(shí)間、防止卡管或堵管事故，起著相當(dāng)大的作用。此外，實(shí)際施工過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，合理調(diào)整，選擇合適的施工方法，如回填土、粘土、砂土等地質(zhì)條件宜采用柱錘夯擴(kuò)法，這一工藝噪音低、無泥漿污染、樁體質(zhì)量容易；無堅(jiān)硬土層和密實(shí)砂層可采用振動(dòng)沉管灌注成樁，這一方法施工效率高、造價(jià)相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)；另外還可采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁等。 在目前高層建筑中，CFG樁使用較為普遍，這一地基施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，一般的施工單位均可進(jìn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，我們證實(shí)，只要沉降控制設(shè)計(jì)得當(dāng)、并確保施工質(zhì)量，CFG樁能夠有效發(fā)揮其樁體材料的優(yōu)勢(shì)，并通過結(jié)合天然地基承載力，有效減小地基的沉降，創(chuàng)造出良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性和安全性的雙贏，值得推廣采用。 4.質(zhì)量檢測(cè)及處理效果 4.1質(zhì)量檢測(cè)的方式 （1）樁間土采用標(biāo)貫試驗(yàn)、靜力觸探、輕便觸探等手段進(jìn)行加固前后土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)；（2）樁體進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)；（3）復(fù)合地基進(jìn)行單樁或多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)。 4.2處理效果及分析處理 實(shí)踐中，某工程從2010年6月12日開始，連續(xù)觀測(cè)歷時(shí)14個(gè)月，施工期間每7d沉降觀測(cè)1次，最終沉降量最大為65.4mm，與設(shè)計(jì)估算結(jié)果吻合度較高。結(jié)果表明，采用該技術(shù)對(duì)高層建筑地基進(jìn)行處理，在荷載及沉降變形等各方面均有較好的表現(xiàn)。 5.經(jīng)驗(yàn)探討 根據(jù)該工程實(shí)際存在的問題、方案論證與選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算所存在的問題以及當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)和規(guī)范等，總結(jié)本次設(shè)計(jì)，可得到如下認(rèn)識(shí)：（1）CFG樁復(fù)合地基較適合于本地區(qū)，特別對(duì)粉質(zhì)粘土、粉砂土和軟弱粘土等地基的承載力提高幅度較大，其技術(shù)效果較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。（2）根據(jù)現(xiàn)代高層建筑的布置型式和工程特點(diǎn)，在復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮周邊邊載卸荷（開挖新建建筑物）、相鄰建筑地基附加應(yīng)力疊加等因素的影響。（3）由于CFG樁復(fù)合地基施工工藝的特性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工用地要求較大，場(chǎng)地空間有限，應(yīng)合理組織CFG樁與周圍建筑的施工，統(tǒng)籌安排，以減小對(duì)周圍建筑的影響。（4）CFG樁施工過程，直接影響成樁質(zhì)量及地基處理效果，須嚴(yán)格管理，加以控制。目前，在北方很多地區(qū)，CFG樁復(fù)合地基技術(shù)從最初應(yīng)用于多層建筑已發(fā)展到廣泛應(yīng)用于高層和超高層建筑地基處理。而本地區(qū)正處于發(fā)展推廣階段，對(duì)其設(shè)計(jì)、施工和如何推廣應(yīng)用于本地區(qū)等一系列問題，還值得我們深入探討和研究。 CFG樁加固地基能大幅度地提高天然地基的承載力，對(duì)軟弱地基承載力的提高尤其明顯。CFG樁復(fù)合地基設(shè)置200mm厚的褥墊層，可以保證樁土共同承擔(dān)荷載，減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中，褥墊層厚度可調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比例，同時(shí)具有排水作用。CFG樁加固地基與灌注樁基礎(chǔ)相比，工程造價(jià)節(jié)約50%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。CFG樁的剛度較大，樁土應(yīng)力比與其它復(fù)合地基相比要大，除設(shè)置褥墊層外，在樁的荷載傳遞中，樁頂部承受的荷載較大，樁頂部分一定深度范圍內(nèi)的樁體質(zhì)量要有可靠的保證。建筑物的沉降要控制在允許范圍內(nèi)，對(duì)不均勻沉降敏感的高層建筑物應(yīng)用CFG樁復(fù)合地基時(shí)要慎重，確保高層建筑物的變形控制在可接受的范圍內(nèi)。