松散砂土中成CFG桩和水泥土桩质量优化

2010-07-20许翠霞王海周贾彦龙

山西建筑 2010年17期

许翠霞王海周贾彦龙

0 引言

近年来,水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基和夯实水泥土桩复合地基是已经很成熟的施工方法。CFG桩依靠桩体本身具有的刚度形成的桩体与地基土共同作用来提高承载力;而水泥土桩是依靠桩体自身强度形成的桩与部分依靠桩间土的约束共同作用来提高承载力。由于CFG桩适用范围广,在特殊性土层如砂土、填土中均可成桩,而水泥土桩经济适用,施工机械简单,对于减少差异沉降为目的的主裙楼连体建筑,得到了广泛应用。

1 在松散砂土中成桩存在的问题

松散砂土由于具有渗透性强、易液化、剪胀、剪缩等特点,在松散砂土中成孔时,常出现塌孔、断桩、蜂窝等工程质量问题(见表1)。

表1 松散砂土中成桩存在的问题

2 施工控制

2.1 CFG桩

2.1.1 控制成孔

1)摸清地层的分布情况,通过了解成桩的机械性能,仔细计算每根桩的混凝土泵送量,控制提拔钻杆时间与混凝土泵输送量相配合,保证管内有一定高度的混凝土。如遇到饱和砂土层,不得停泵待料,应按匀速适当放慢。2)钻进干砂层和砂砾石层时,采用低转速钻进,上钻前上下活动钻具,挤实钻孔,避免混凝土从高处落下时造成振动,防止缩颈。3)开始钻进或穿过软硬互层交界时(如粉砂层和中砂交界),采取缓慢进尺,保证钻具垂直,并控制钻杆晃动,防止扩径。

2.1.2 控制钻尖扰动土层

长螺旋钻孔活瓣粘尖长度多数在20 cm～30 cm之间,施工过程中钻尖部位的土无法排出,这样使得钻尖部位土层被扰动,破坏了土的原有结构,降低了桩端土的端阻力,影响了单桩竖向承载力的取值。因此在钻头设计制作过程中缩短钻尖长度,保持在15 cm以内,这样就能降低扰动土层的深度,确保工程质量。

2.1.3 振捣保护桩头

采用复合地基处理天然地基土时,桩体均设有一定长度的保护桩头,目的是保证有效桩长的桩身质量。对于长螺旋钻孔泵压混凝土桩而言,桩型为刚性桩,桩体龄期满足后,桩体强度较其他桩型强度高,所以保护桩头应取较小值,一般以30 cm～50 cm为宜,并在桩头部分进行振捣,避免桩头出现蜂窝、孔隙。

2.1.4 控制混凝土坍落度

根据试验,在松散砂土中成孔时,混凝土坍落度宜为160 mm～220 mm,一般不低于200 mm为宜。坍落度过小,则泵送的过程中常出现堵管现象,致使泵送过程不能连续;坍落度过大,则会出现混凝土离析的现象,这两种情况都会导致桩身破坏。因此,控制好混凝土坍落度大小,保证泵送混凝土不离析、粘塑性好、不堵塞混凝土管道即可。

2.2 夯实水泥土桩复合地基

2.2.1 隔行跳打,边成孔边夯实

采用隔孔成孔的形式,如相隔一孔成桩塌孔现象仍然存在,则可相隔两孔或三孔成孔,成孔不可过快,以减少振动至最低;成孔后直接夯实,保证砂土出地面后的最佳含水量,避免因曝晒造成塌孔和砂土含水量降低,增加塌孔的几率。

2.2.2 连续两孔,左打右夯

在夯实过程中,可在第一个孔夯至半桩时暂停,将夯实机挪至相邻的钻孔中,从桩底开始夯实,保证相邻两桩坍塌现象降到最低。

2.2.3 加水灌孔,增加含水量

由于含水量较小,成孔过程中出现坍塌和提钻无土的情况显著增加,则边成孔边往孔内注水,增大砂土含水量,保证成桩长度;成孔夯实过程中再加水,保证坍塌现象降到最低。

2.2.4 采用螺旋钻机成孔,保证桩长

夯实水泥土桩一般采用冲击钻机成孔,在砂土中如果砂土含水量较低,往孔内注水也无法保证成孔长度时,可考虑采用螺旋钻机成孔,保证桩长。

2.2.5 增加自检次数

成桩过程中随时随地严格进行桩体质量自检。为防止桩中心出现断桩,可当成桩至一半或中间时暂停施工进行检测,保证成桩质量。

3 实例分析

石家庄市正定县某住宅小区,主楼地上22层,地下1层,采用筏板基础,框剪结构,基础埋深-5.0 m,设计要求地基承载力为300 kPa;裙楼商业地上 6层,地下1层,采用独立基础,框架结构,基础埋深-5.0 m,设计要求地基承载力为180 kPa。基底位于第③层粉砂层,该场地地层情况概述见表2。

表2 地基土工程特性一览表

由于天然地基承载力不能满足要求,故主楼采用CFG桩进行地基处理,处理后复合地基承载力达到300 kPa,裙楼采用水泥土桩进行处理,处理后复合地基承载力达到180 kPa。复合地基处理示意图见图1。施工过程中,由于粉砂呈松散状态,出现断桩几率较大,故采用新技术,处理后CFG桩采用低应变动力试验检测桩身完整性,共检测55根,检测出Ⅱ类桩1根,其他均为Ⅰ类桩。采用载荷试验检测CFG桩和水泥土桩复合地基承载力,均满足要求。