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摘要:随着我国经济日新月异的发展,在科技不断创新的背景下,建筑工程的规模在扩大的同时,建筑施工的工艺技术也越来越完善。人们对软基处理的要求也更加高。这种地基孔隙比大,并且含有较高的含水率,严重影响路基的稳定性及沉降,如何解决在软土地基上施工成为工民建设计的重点、难点。常见的地基处理方法有强夯法、换填法、堆载预压法及复合地基等。CFG桩复合地基是较为常见的一种复合地基处理方法,相关的研究学者们也进行了大量的研究。本文在现有研究成果的基础上,通过分析CFG桩的简要概述及应用原理,对CFG桩复合地基进行研究,并提出关于CFG桩复合地基的优化设计。
关键词:CFG桩;软土地基施工;应用
引言
CFG桩复合地基主要基于碎石桩基础,按照设计比掺加粉煤灰、石屑、水泥及拌和用水,是黏结强度较高的刚性桩结构,也被称为水泥粉煤灰碎石桩。CFG桩复合地基能够在其长度范围内充分发挥桩端承载力和桩身摩擦力,且桩体强度在C8-C15范围内可调,能有效解决桩身材料强度不足带来的问题,显著提升地基结构承载力,进而达到消除深厚软基液化的目的。CFG桩不仅能够与褥垫层和桩间土共同构成黏结强度较高的复合地基,还能避免或调整复合地基与土体之间的差异沉降。
1CFG桩的简要概述及应用原理
对于工民建来说,路基的建设是至关重要的。路基工程质量直接关系到工民建的运行质量。但是,部分工民建工程中路基的实际条件相对较差,经常会遇到软土地基施工的情况,对此,就需要对软土地基进行相应的处理,以满足工民建工程建设。CFG桩则是解决软土地基固位稳定性的重要施工方法。所谓CFG桩,就是水泥粉煤灰碎石桩,这种桩主要是由碎石、石屑、砂、粉煤灰、水泥、水多种原材料按照一定的比例混合,经过适当的凝固处理形成的。CFG桩的整体强度并不高,但是能和土体之间形成良好的协同作用。这样,桩体之间土层的承受力与周围的泥土能够相互作用,并将这种作用力有效传递到土壤的深层部位,达到改善软土地基性能的目的。其中,比较常见的CFG桩有长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩、振动沉管灌注成桩等。CFG桩施工工艺的选择需要结合实际的软土地基情况和施工要求等多方面影响因素来确定,在考虑满足工民建项目软土地基处理稳定性的基础上,还需要综合分析施工工艺的经济性,以保障施工单位的经济效益。对于CFG桩在工民建工程软基处理中的应用,首先由于CFG的组成原材料类型种类较多,因此其混合材料的强度相对比较特殊,整体强度并不大。再加上CFG桩的主要组成成分是碎石、石屑等,这些材料都相对比较粗糙,这样CFG桩与周围土体在相互接触过程中就会产生较大的摩擦力。由于CFG桩的压缩性能相对较小,在作用力进行传递的过程中,大部分应力主要是由桩体来承担,从而能够最大限度地减少对软路基造成的冲击。
2CFG桩在软土地基施工中的应用措施
2.1强化施工问题的处理措施
在CFG桩施工过程中,经常会遇到堵管、断桩、桩头空芯或者桩端不饱满等情况。诱发堵管问题的主要因素有混合料的配置不合理、输送管道设置不合理、输送工作间断进行或者施工设备存在某种缺陷等问题。对此,在施工原料混合过程中需要进行科学的配比,并设置合理的搅拌时间和搅拌力度。对于混合料输送管,需要经过泌水性试验才可以投入使用,同时,在使用期间需要对输送管进行固定和定期清洗,以免输送管道被扭曲甚至发生管道堵塞等问题。断桩问题的产生原因主要包括施工应力重新分配引发桩孔缩径,地下水位较浅地层拔钻时孔底形成负空隙水压、真空象、混凝土量灌注不足等。对于断桩问题的处理,需要结合断桩的发生位置采取合理的处理措施。对于深层断桩主要以补桩方式进行处理,对于浅层断桩主要以接桩的方式加以处理。桩头空芯问题主要是排气阀工作异常造成的。当混合料送料泵输送管道中存在大量的气体时,就会被输送到状体结构中,造成混合料不均匀输送。对此,需要对混合料泵中的排气阀进行定期的检查,以保证混合料泵排气顺畅。如果发现排气阀存在堵塞的问题,就需要进行清洗。
2.2加强CFG桩施工工艺
根据CFG桩的施工原理,在长螺旋钻进时护壁工艺复杂。在提钻压灌时,可在钻头侧设置一定长度护筒,以起到稳固压灌混凝土和扩径的作用。具体做法是:在钻头侧设置高强薄壁复合护筒,通过传力杆件,在距离软土底部一定位置拉开或按压传力杆连接的护筒,在钻杆提升中使其完全打开,压灌混凝土送入护筒中,完成提升成桩。待下根桩钻进时回收,循环施工。施工过程中,需要改进钻头构造,侧边加设伸缩护筒,护筒在软土层打开后,不仅保护阀门且稳固压灌混凝土空间,防止高泵压对土体的二次破坏和缩径,同时避免空吸导致桩体夹泥现象,从而有效地保证压灌的整体性和连续性。
2.3CFG桩质量控制
针对复杂地质条件,CFG桩的施工难度较大,成桩的质量也难以控制,针对这个问题,能否处理好工程中的不利因素,是CFG樁施工质量控制的关键。对此,项目部可以成立QC小组,运用PDCA循环来解决问题。由小组成员查阅近几年来类似地质条件下的工程,以及工程的CFG桩施工记录。为了更好地掌握CFG桩施工质量问题,小组可以对收集到的数据进行分类整理,将CFG桩成桩质量常见问题根据发生频率由高到低排序。CFG桩容易产生成桩质量差、开挖桩头破坏、褥垫层厚度不足、超灌高度不足、桩帽强度不够等问题。对于桩身质量差的问题,可以从人、机、料、法、环五要素(人:制造产品的人员。机:制造产品所用的设备。料:制造产品所使用的原材料。法:制造产品所使用的方法。环:产品制造过程中所处的环境)进行原因分析。机械选择不当,机械没有及时维护,原材料不合格,混凝土的配比不符合要求,施工顺序不合理,场地卵石层难以穿透,淤泥层太厚,场地容易沉陷,都会造成桩身的质量问题。
2.4加强CFG桩基的检测
①低应变检测。CFG桩施工完成后,需对桩进行检测,满足工程设计要求后,方能进行下一道工序。目前在CFG桩基检测过程中一般都是采用低应变检测。该方法操作比较简单灵活,准确度高。不过需要注意的是桩头的处理好坏,会在一定程度降低检测结果准确性。为此在检测之前,需要安排人员将桩顶浮浆及松散、破损部分凿除干净,确保其表面的干净与干燥。在进行低应变检测过程中,传感器的安装点要在距离桩中心约2/3半径处,激振点在桩中心。无论是安装点还是激振点,其表面都需要打磨光滑。另外为了提高检测结果准确度,检测人员需要严格按照操作要求,尽量让传感器底安装面与桩顶面紧密接触。按照规范要求安装好检测设备。检测过程中,使用力锤进行连续均匀4次激振,实测出时域或者幅频信号特征。根据实测结果,检测人员就能对桩身的完整性情况有个准确了解。②复合地基承载力检测。所有的CFG桩施工完成并通过相关的检测工作后,即可进行复合地基承载力的检测工作。严格按照设计要求的2倍载荷,并分层8-9级进行加载。在整个检测过程中,还需要安排有经过培训的专业记录人员进行记录。
结语
CFG桩作为目前一种比较先进的地基加固技术,具备很多优势,不仅施工简便、进度快、工期短、造价成本低,而且能够大大提高地基承载力,确保了工民建工程施工质量。按照相关规定,要求施工人员完成CFG桩施工之后,不仅要对桩身的质量、完整性进行全面检测,还需要对处理后的复合地基承载力进行检测,合格后方能进行下一道工序。
参考文献
[1] 裴晓宇 .CFG 桩在建筑项目软土路基施工中的应用 [J]. 交通世界 ,2021,(15):124-125.
[2]曾伟,曹锋.工民建CFG桩复合地基振动成型法试验研究[J].交通科学与工程,2020,36(4):22-27.
[3]黄乾 .CFG 桩在高层建筑地基处理中的应用及施工方法 [J]. 中国标准化 ,2018,(12):67-68.
关键词:CFG桩;软土地基施工;应用
引言
CFG桩复合地基主要基于碎石桩基础,按照设计比掺加粉煤灰、石屑、水泥及拌和用水,是黏结强度较高的刚性桩结构,也被称为水泥粉煤灰碎石桩。CFG桩复合地基能够在其长度范围内充分发挥桩端承载力和桩身摩擦力,且桩体强度在C8-C15范围内可调,能有效解决桩身材料强度不足带来的问题,显著提升地基结构承载力,进而达到消除深厚软基液化的目的。CFG桩不仅能够与褥垫层和桩间土共同构成黏结强度较高的复合地基,还能避免或调整复合地基与土体之间的差异沉降。
1CFG桩的简要概述及应用原理
对于工民建来说,路基的建设是至关重要的。路基工程质量直接关系到工民建的运行质量。但是,部分工民建工程中路基的实际条件相对较差,经常会遇到软土地基施工的情况,对此,就需要对软土地基进行相应的处理,以满足工民建工程建设。CFG桩则是解决软土地基固位稳定性的重要施工方法。所谓CFG桩,就是水泥粉煤灰碎石桩,这种桩主要是由碎石、石屑、砂、粉煤灰、水泥、水多种原材料按照一定的比例混合,经过适当的凝固处理形成的。CFG桩的整体强度并不高,但是能和土体之间形成良好的协同作用。这样,桩体之间土层的承受力与周围的泥土能够相互作用,并将这种作用力有效传递到土壤的深层部位,达到改善软土地基性能的目的。其中,比较常见的CFG桩有长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩、振动沉管灌注成桩等。CFG桩施工工艺的选择需要结合实际的软土地基情况和施工要求等多方面影响因素来确定,在考虑满足工民建项目软土地基处理稳定性的基础上,还需要综合分析施工工艺的经济性,以保障施工单位的经济效益。对于CFG桩在工民建工程软基处理中的应用,首先由于CFG的组成原材料类型种类较多,因此其混合材料的强度相对比较特殊,整体强度并不大。再加上CFG桩的主要组成成分是碎石、石屑等,这些材料都相对比较粗糙,这样CFG桩与周围土体在相互接触过程中就会产生较大的摩擦力。由于CFG桩的压缩性能相对较小,在作用力进行传递的过程中,大部分应力主要是由桩体来承担,从而能够最大限度地减少对软路基造成的冲击。
2CFG桩在软土地基施工中的应用措施
2.1强化施工问题的处理措施
在CFG桩施工过程中,经常会遇到堵管、断桩、桩头空芯或者桩端不饱满等情况。诱发堵管问题的主要因素有混合料的配置不合理、输送管道设置不合理、输送工作间断进行或者施工设备存在某种缺陷等问题。对此,在施工原料混合过程中需要进行科学的配比,并设置合理的搅拌时间和搅拌力度。对于混合料输送管,需要经过泌水性试验才可以投入使用,同时,在使用期间需要对输送管进行固定和定期清洗,以免输送管道被扭曲甚至发生管道堵塞等问题。断桩问题的产生原因主要包括施工应力重新分配引发桩孔缩径,地下水位较浅地层拔钻时孔底形成负空隙水压、真空象、混凝土量灌注不足等。对于断桩问题的处理,需要结合断桩的发生位置采取合理的处理措施。对于深层断桩主要以补桩方式进行处理,对于浅层断桩主要以接桩的方式加以处理。桩头空芯问题主要是排气阀工作异常造成的。当混合料送料泵输送管道中存在大量的气体时,就会被输送到状体结构中,造成混合料不均匀输送。对此,需要对混合料泵中的排气阀进行定期的检查,以保证混合料泵排气顺畅。如果发现排气阀存在堵塞的问题,就需要进行清洗。
2.2加强CFG桩施工工艺
根据CFG桩的施工原理,在长螺旋钻进时护壁工艺复杂。在提钻压灌时,可在钻头侧设置一定长度护筒,以起到稳固压灌混凝土和扩径的作用。具体做法是:在钻头侧设置高强薄壁复合护筒,通过传力杆件,在距离软土底部一定位置拉开或按压传力杆连接的护筒,在钻杆提升中使其完全打开,压灌混凝土送入护筒中,完成提升成桩。待下根桩钻进时回收,循环施工。施工过程中,需要改进钻头构造,侧边加设伸缩护筒,护筒在软土层打开后,不仅保护阀门且稳固压灌混凝土空间,防止高泵压对土体的二次破坏和缩径,同时避免空吸导致桩体夹泥现象,从而有效地保证压灌的整体性和连续性。
2.3CFG桩质量控制
针对复杂地质条件,CFG桩的施工难度较大,成桩的质量也难以控制,针对这个问题,能否处理好工程中的不利因素,是CFG樁施工质量控制的关键。对此,项目部可以成立QC小组,运用PDCA循环来解决问题。由小组成员查阅近几年来类似地质条件下的工程,以及工程的CFG桩施工记录。为了更好地掌握CFG桩施工质量问题,小组可以对收集到的数据进行分类整理,将CFG桩成桩质量常见问题根据发生频率由高到低排序。CFG桩容易产生成桩质量差、开挖桩头破坏、褥垫层厚度不足、超灌高度不足、桩帽强度不够等问题。对于桩身质量差的问题,可以从人、机、料、法、环五要素(人:制造产品的人员。机:制造产品所用的设备。料:制造产品所使用的原材料。法:制造产品所使用的方法。环:产品制造过程中所处的环境)进行原因分析。机械选择不当,机械没有及时维护,原材料不合格,混凝土的配比不符合要求,施工顺序不合理,场地卵石层难以穿透,淤泥层太厚,场地容易沉陷,都会造成桩身的质量问题。
2.4加强CFG桩基的检测
①低应变检测。CFG桩施工完成后,需对桩进行检测,满足工程设计要求后,方能进行下一道工序。目前在CFG桩基检测过程中一般都是采用低应变检测。该方法操作比较简单灵活,准确度高。不过需要注意的是桩头的处理好坏,会在一定程度降低检测结果准确性。为此在检测之前,需要安排人员将桩顶浮浆及松散、破损部分凿除干净,确保其表面的干净与干燥。在进行低应变检测过程中,传感器的安装点要在距离桩中心约2/3半径处,激振点在桩中心。无论是安装点还是激振点,其表面都需要打磨光滑。另外为了提高检测结果准确度,检测人员需要严格按照操作要求,尽量让传感器底安装面与桩顶面紧密接触。按照规范要求安装好检测设备。检测过程中,使用力锤进行连续均匀4次激振,实测出时域或者幅频信号特征。根据实测结果,检测人员就能对桩身的完整性情况有个准确了解。②复合地基承载力检测。所有的CFG桩施工完成并通过相关的检测工作后,即可进行复合地基承载力的检测工作。严格按照设计要求的2倍载荷,并分层8-9级进行加载。在整个检测过程中,还需要安排有经过培训的专业记录人员进行记录。
结语
CFG桩作为目前一种比较先进的地基加固技术,具备很多优势,不仅施工简便、进度快、工期短、造价成本低,而且能够大大提高地基承载力,确保了工民建工程施工质量。按照相关规定,要求施工人员完成CFG桩施工之后,不仅要对桩身的质量、完整性进行全面检测,还需要对处理后的复合地基承载力进行检测,合格后方能进行下一道工序。
参考文献
[1] 裴晓宇 .CFG 桩在建筑项目软土路基施工中的应用 [J]. 交通世界 ,2021,(15):124-125.
[2]曾伟,曹锋.工民建CFG桩复合地基振动成型法试验研究[J].交通科学与工程,2020,36(4):22-27.
[3]黄乾 .CFG 桩在高层建筑地基处理中的应用及施工方法 [J]. 中国标准化 ,2018,(12):67-68.