振動沉管和長螺旋施工工藝的優(yōu)缺點及實用性論證

1、振動沉管灌注CFG樁施工工藝及長螺旋 CFG樁施工工藝對照振 動 沉 管 灌 注CFG樁 施 工 工 藝適用工 程地質(zhì) 條件1、適用的工程地質(zhì)條件：振動沉管屬于非排土成樁工藝，主要適用于粘性土、粉土，淤泥質(zhì)土、人工填土及松散砂土，尤 其適用松散的粉土、細砂。但本場地局部含有碎塊石、甚至有大塊狀、打粒徑的孤石，這就給成 孔帶來一疋的困難，局部甚至可能無法成孔。優(yōu)點(1) 主要體現(xiàn)在對軟土的處理效果較好，尤其是砂土，淤泥質(zhì)土、粉土等，對這些土，它的擠密效果好，同時 可消除其液化效果，達到增加側(cè)摩阻力，復(fù)合地基的綜合承載力。(2) 工程成本相對較為便宜。缺點(1) 施工時不易控制質(zhì)量，把握不好的話可

2、能岀現(xiàn)縮頸斷樁、夾泥等現(xiàn)象，根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，此工藝施打的 灌注樁事故率高達25%。(2) 難以穿透硬的土層，如砂層。卵石層，碎石層、包括較硬的粘土層等。若不能穿透，就得采用其它工藝引孑L,或者采用其它工藝，這就給施工帶來麻煩，同時增加一些附加費用，進度也就受到影響。(3) 振動噪音污染嚴(yán)重，這點對本場地到?jīng)]有過大的影響。(4) 對已有建筑物，或現(xiàn)在正在施工的建筑、基礎(chǔ)振動可能會帶來不良影響。比如現(xiàn)在的人工挖孔樁基礎(chǔ)等。(5) 施工時，混合料從攪拌機到樁機進料口的水平運輸一般為翻斗車和人工運輸，效率相對較低，材料有一定浪費。對于長樁，尚需空投料，操作不方便，本場地最長的樁根據(jù)工程地質(zhì)資料顯示，

3、可能有的樁要到20m左右，所以難免要產(chǎn)生空投。(6) 它屬于非排土成樁工藝，在飽和的粘性土中成樁，會造成地面隆起擠斷已打樁，尤其是高靈敏土中可能會 導(dǎo)致樁間土的強度降低。(7) 施工效率低，據(jù)調(diào)查每天每臺設(shè)備估計就是300m左右，這樣的話，在預(yù)計的工期內(nèi)就得增加投入更多的 設(shè)備，用電量就高，估計要 750個千瓦，但目前場地還不能提供這樣的電。長 螺 旋CFG樁 施 工 工 藝適用工 程地質(zhì) 條件適用于粘性土、粉土、和填土等地基。優(yōu)點（1）噪音低，無泥漿等環(huán)境污染。（2）成孔制樁不產(chǎn)生振動，避免了新打樁對已打樁的不良影響。（3）成孔穿透能力強，可以穿透硬土層，如碎石層，硬塑的粘土層、砂層等。（4

4、） 施工效率高，調(diào)查估計每臺一天可到1000m左右，這樣投入的 設(shè)備就少些，和前次試樁的機械用電量差 不多。（5）成樁質(zhì)量好，容易控制，對樁間土的強度破壞不大。缺點（1）對混合料的可泵性和和易性要求高，同時對砼的配合比要求就嚴(yán)格。（2）對地下水位以下的樁可能會有一定的影響。（3）工程造價成本相對較高。備注：實際上鑒于振動沉管缺點的這些因數(shù)，所以1997年內(nèi)中國建筑科學(xué)院等單位才申請了：“九五”公關(guān)項目長螺旋鉆管內(nèi)泵壓水泥粉煤灰碎石樁施工工藝，三年時間才研發(fā)出來，最終得以完善，實際上該工藝也就是振動沉管的一個升級。建議：通過以上兩種施工工藝優(yōu)缺點的對照，結(jié)合場地地形地貌、工程地質(zhì)條件以及它的成因

5、及組成結(jié)構(gòu)（卡斯特地貌巖溶地區(qū)，普遍有硬塑狀粘土層和局部夾有碎、塊石和極少量孤石）為保證成孔質(zhì)量、樁身質(zhì)量以及處 理后復(fù)合地基的質(zhì)量，故建議采用長螺旋成孔工藝。CFG樁施工技術(shù)簡介CF（分別代表水泥、粉煤灰與碎石。由于利用工業(yè)廢料粉煤灰代替部分水泥，大大地降低了工程造價，又增加了樁身后期強度。通過柔性褥墊層的設(shè)置使CFG±復(fù)合地基得到均勻沉降和較高的承載力。是目前多層房屋建筑加固軟土地基最經(jīng)濟、適用、快速、可靠的一種新型灌注樁。1 CFG4的特點(1) CFG樁不需要排泥漿，不污染周圍環(huán)境，施工工藝簡單，成樁速度快。多層房 屋建筑,建筑面積4500m2,采用CFGS復(fù)合地基施工,只用

6、了 10d。(2) CFG樁的混合料，具有一定的粘結(jié)強度和良好的和易性，使其在振動沉管中軟 滑不易離析、泌水，容易保證樁身質(zhì)量。(3) CFG樁復(fù)合地基承載力提高幅度大,沉降量小，加固軟土地基效果顯著,具有 較廣泛的適應(yīng)性。(4) 由于粉煤灰不斷發(fā)生水化反應(yīng)，使樁身混合料的后期強度增長較大，這對CFG 樁承受上部荷載有了可靠的保證。(5) CFGS體內(nèi)不設(shè)鋼筋籠，可節(jié)約大量鋼材。樁身混合料，可就地取材，從而大 大降低了工程造價。CFGS與粉噴樁相比,可降低工程造價近1/2 ,與預(yù)制鋼筋混 凝土方樁相比，可降低工程造價1/3 ,與混凝土灌注樁相比，可降低工程造價1/4。2 技術(shù)要求2.1 樁身混

7、合料的原材料(1) 粉煤灰 CFGS一般使用級粉煤灰。碎石粒徑2040mm,最大粒徑不超過40mm含泥量不大于2%(3) 砂(石屑)中粗砂,不得含有草根垃圾等有機雜物,含泥量不超過3%石屑,粒 徑2.510mm干凈堅實,含泥量不大于3%(4) 水泥ISO42.5普通水泥,無受潮結(jié)塊。水干凈飲用水。2. 2鋼筋混凝土預(yù)制樁尖(1) 鋼筋混凝土樁尖的配筋，按設(shè)計圖施工。混凝土強度等級不得低于C30,制作 時,應(yīng)使用鋼?；蚱渌鼊傂源蟮墓ぞ吣?。可現(xiàn)場加工制作也可在預(yù)制廠預(yù)制。鋼筋混凝土預(yù)制樁尖出廠，必須具有產(chǎn)品合格證和質(zhì)量檢驗報告。(2) 鋼筋混凝土樁尖的制作質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)(如表1所示)。表1鋼筋混凝土

8、樁尖的驗收標(biāo)準(zhǔn)類別項次項目允許偏差與要求外形尺寸1樁尖總高度± 20mm2樁尖最大外徑+ 10 0mm3樁尖偏心10mm4頂部圓臺(柱)的高度± 10mm5頂部圓臺(柱)的直徑± 10mm6圓臺(柱)中心線的偏心10mm7樁肩部臺階平面對縱軸線的傾斜2 3mm混凝土質(zhì)量8樁肩部臺階混凝土應(yīng)平整，不得有碎石露頭9露筋不允許10蜂窩不允許11麻面應(yīng)少于015%總表面積12裂縫掉角不允許3 施工工藝(1) CFG樁一般采用振動沉管灌注樁或長螺旋施工工藝。 按照樁基平面圖,若 振動沉管灌注樁施工工藝，將預(yù)制鋼筋混凝土樁尖，準(zhǔn)確埋入地表30cm以下就位, 樁管應(yīng)垂直套入樁尖

9、，樁管與樁尖的軸線應(yīng)重合，樁管內(nèi)壁應(yīng)保持干凈。(2) 施工中按具有相應(yīng)資質(zhì)的試驗室確定的混合料的配合比進行配料，嚴(yán)格計量 投料加水?dāng)嚢杈鶆?，攪拌時間不得少于1.0min。(3) 將樁管沉至設(shè)計標(biāo)高,樁尖進入持力層11.5m后,應(yīng)盡快投料。將樁管內(nèi)灌 滿混合料后,先振動510s ,再開始拔管,邊振動邊拔管,每拔0.51.0m,應(yīng) 停止振動510s。(4) 拔管速度按均勻線速率控制，一般土層中，以1.21.5m/min為宜,軟弱土層 中，應(yīng)控制在0.60.8m/min。(5) 為了防止出現(xiàn)縮頸和斷樁，應(yīng)嚴(yán)格控制拔管速度和高度，必要時可采用短拔 (0.30.5m),長振(1520s)。當(dāng)樁管底端接近

10、地面標(biāo)高23m時，拔管尤應(yīng)謹(jǐn) 慎。(6) 沉管拔出地面，確認(rèn)成樁符合設(shè)計要求后，可用濕粘土封頂，然后移動樁機， 繼續(xù)進行下根樁的施工。(7) 如發(fā)現(xiàn)施工中樁身混合料與樁間土有上涌現(xiàn)象，應(yīng)采用隔排、隔根跳打。4 柔性褥墊層柔性褥墊層的作用如下：柔性褥墊層人為地使樁頂向上刺入，為樁間土參加工 作提供條件，從而使樁間土一開始就分擔(dān)較大份額的上部荷載，較好地發(fā)揮了樁 間土的承載力；依靠褥墊層材料與基礎(chǔ)底面的摩擦，使CFGS復(fù)合地基具有一 定抵抗水平荷載的能力 ; 柔性褥墊層對地基的不均勻沉降 , 也有一定的補償作 用。柔性褥墊層位于樁頂和樁間土的上部；可用粒徑520mr的級配碎石或者級配 砂石；根據(jù)地

11、基承載力和樁的剛度等因素確定，其厚度一般取100300mm可采用 碾壓、夯實、振實等方法壓實。每層材料應(yīng)攤鋪均勻 , 一般碾壓不得少于 3遍 , 壓 至密實不松動為止。5 現(xiàn)場檢驗(1) 材質(zhì)檢驗 混合料的原材料必須具有產(chǎn)品合格證和材質(zhì)檢驗報告 ； 水 泥、粉煤灰進場后 , 隨機抽樣送檢 , 檢驗合格后 , 才能使用于樁基施工中。(2) 試件制作 在灌注混合料的施工中 ,應(yīng)在攪拌地點隨機取樣 ,由現(xiàn)場監(jiān)理人 員旁站制作試件 , 其數(shù)量每班不得少于 1 組 (3 塊) 。(3) “跑樁”自檢 樁基施工結(jié)束后 ,由樁基施工單位通過“跑樁”進行樁的質(zhì)量 自檢。清理樁頭,將各樁頂實際標(biāo)高測出 ,以樁的

12、設(shè)計承載力的 0.81.5 倍(視樁 的養(yǎng)護齡期而定)的荷載,逐根靜壓3min , “跑樁”完畢，再將樁頂標(biāo)高測1次， 計算每根樁的沉降量 , 寫出“跑樁”質(zhì)量自檢報告。(4) 樁位復(fù)查 基坑開挖后 , 應(yīng)及時檢查樁數(shù)、樁位和樁頂外觀質(zhì)量。如發(fā)現(xiàn)有 漏樁、樁位偏差過大等質(zhì)量問題 , 由設(shè)計單位及時提出補救措施 , 現(xiàn)場監(jiān)理人員監(jiān) 督施工。(5) 靜載試驗 樁基施工時 , 應(yīng)先打試樁。檢驗單樁和復(fù)合地基的承載力 , 試驗數(shù) 量不少于總樁數(shù)的 1% ,且不少于3根,以便核對勘探地質(zhì)資料 ,檢驗樁基設(shè)備和施 工工藝 , 審定選用技術(shù)參數(shù)。(6) 低應(yīng)變動測 檢驗樁身的完整性。除兩樁承臺的樁應(yīng)全部檢測

13、外 , 其它樁的 檢驗數(shù)量不少于樁數(shù)的 20%,且不少于 10根。(7) 對有疑問樁的檢測 可采取挖開檢查 (淺部檢查) 和抽芯檢驗,抽芯應(yīng)在成 樁28d后進行。長螺旋內(nèi)泵壓 CFG 樁施工技術(shù)簡介( 一 ) 施工設(shè)備及施工程序簡介1 、施工設(shè)備 長螺旋鉆管內(nèi)泵壓水泥粉煤灰碎石樁施工工藝由長螺旋鉆機、混凝土泵和強 制式混凝土攪拌機組成的完整的施工體系，其中長螺旋鉆機是該工藝的核心部分。目前長螺旋鉆機根據(jù)其成孔深度分別為 12m 16m 18m 24n和30n等機型 施工前根據(jù)設(shè)計樁長來確定選取設(shè)備。2、施工程序當(dāng)設(shè)備、材料和人員進場后，按下圖1的程序進行準(zhǔn)備工作，在這些準(zhǔn)備工作完成后進入進入施

14、工階段。長螺旋鉆管內(nèi)泵壓 CFGS復(fù)合地基施工流程見下圖2水泥粉煤灰碎石樁施工開始程序圖1長螺旋鉆桿內(nèi)泵壓水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基施工流程圖2鉆機就位拌和水泥粉煤灰碎石樁混合料11(二) 施工準(zhǔn)備1、 材料水泥粉煤灰碎石樁原材料包括砂、石、水泥、粉煤灰和外加劑， 在進場前需確定原材料的種類、品質(zhì)，并將原材料送至實驗室進行化驗和作混合 料配合比試驗。水泥：施工中多用袋裝425號普通硅酸鹽水泥；卵石或碎石：粒徑多采用 825mm砂：含泥量小于3%粉煤灰：多用袋裝U級、川級粉煤灰；泵送劑。2、施工現(xiàn)場施工前場地的降水、開挖、水、電等需滿足水泥粉煤灰碎石樁施工要求。(1)降水水泥粉煤灰碎石樁施工要求地

15、下水位降至基底標(biāo)高下0.51.0m，確定降水深度時還應(yīng)考慮電梯井、集水坑等的深度。2) 基坑開挖 當(dāng)水泥粉煤灰碎石樁在基坑內(nèi)施工時，基坑開挖需滿 足下列要求： 開挖深度：開挖深度應(yīng)根據(jù)基底設(shè)計標(biāo)高和保護土層厚度確定。當(dāng)保護土層厚度為50cm褥墊層厚度為15cm時，開挖標(biāo) 高為素混凝土墊層底標(biāo)高以上 35cm依此類推。開挖時，要 求工作面平整，嚴(yán)禁超挖。 開挖范圍： 開挖范圍需考慮水泥粉煤灰碎石樁邊樁和角樁施工 時的工作面。 工作面的確定取決于機身尺寸和工作特性， 根據(jù) 日前國產(chǎn)的長螺旋鉆機情況， 考慮施工時的工作面， 基底開挖 的平面尺寸以建筑物的底板邊緣為基準(zhǔn)向四周均擴出 1.0m。 另外，

16、還需根據(jù)場地料場和攪拌機的布置情況， 在基坑內(nèi)預(yù)留 出混凝土泵的位置。 坡道：為方便施工機械進出坑底作業(yè)面， 需在基坑適當(dāng)位置開 挖一坡道。 坡道寬度、 彎度和坡度需保證施工機械順利進出基 坑，坡道表面需作適當(dāng)硬化處理。3) 施工道路及料場 通往坡道、料場的道路及料場的表面需作適當(dāng) 硬化，保證施工時道路平整、通暢。4) 施工用水、電 施工時需保證混合料攪拌的用水量，要求所用的 水對水泥粉煤灰碎石樁混合料沒有腐蝕性。5) 施放樁位 在水泥粉煤灰碎石樁施工前就根據(jù)設(shè)計圖樣，確定建 筑物的控制軸線，并將水泥粉煤灰碎石樁的準(zhǔn)確位置施放到水泥 粉煤灰碎石樁作業(yè)面上。施放在樁位應(yīng)明顯、易找、不易被破壞，

17、如有些工地采用有一定直徑和深度的白灰來表示樁位。3、施工資料施工前應(yīng)準(zhǔn)備下列資料：(1) 工程地質(zhì)勘察報告。(2) 建筑場地鄰近的高壓電纜、地下管線、地下障礙物及構(gòu)筑物等調(diào)查 資料。（ 3） 地基處理方案。（ 4） 施工組織方案。（ 5） 水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基施工圖。（ 6） 施工中各種記錄、報審、報驗表格。（三）水泥粉煤灰碎石樁施工1、鉆機就位2、混合料攪拌3、鉆井成孔4、灌注及拔管5、移機（四）水泥粉煤灰碎石樁施工中常見的問題及質(zhì)量控制措施1、堵管 堵管是長螺旋鉆管內(nèi)泵壓水泥粉煤灰碎石樁成樁工藝常遇到的主要問題之 一。它直接影響水泥粉煤灰碎石樁的施工效率，增加工人勞動強度，還會 造成材

18、料浪費。特別是故障排除不暢時，使已攪拌的水泥粉煤灰碎石樁混 合料失水結(jié)硬，增加了再次堵管的幾率，給施工帶來很多困難。 產(chǎn)生堵管有如下幾種原因：1）混合料配合比不合理2）混合料攪拌質(zhì)量有缺陷3）設(shè)備缺陷4）施工操作不當(dāng)2 、竄孔在飽和粉土、粉細砂層中施工常遇到這種情況，打完 1 號樁后，接著打相鄰 的 2 號時，隨著鉆桿的鉆進，發(fā)現(xiàn)已打完尚未結(jié)硬的 1 號樁樁突然下落，在時 甚至達2m以上，當(dāng)2號樁泵入混合料時，能使1號樁下降的樁頂開始回升，泵 入 2 號樁的混合料足夠多時， 1 號樁樁頂恢復(fù)到原標(biāo)高。工程中稱這種現(xiàn)象叫竄 孔。（ 1 ） 被加固土層中有松散飽和粉土、粉細砂。（ 2） 鉆桿鉆進過

19、程中葉片剪切作用對土體產(chǎn)生擾動。（ 3） 土體受剪切擾動能量的積累，足以使土體發(fā)生液化。 鑒于此，工程中常用如下的方法防止竄孔：（ 1） 對于竄孔可能的被加固地基盡量采取大樁距的設(shè)計方案。 增大樁距目的在 于減少新打樁對已打樁的剪切擾動，避免不影響。（ 2） 改進鉆頭，提高鉆進速度。（3）減少在竄孔區(qū)域打樁推進排數(shù)， 如將一次打 4排改為 2排或 1 排。盡快離 開已打樁，減少對已打樁擾動能量的積累。（ 4） 必要時采用隔樁、隔排跳打方案，但跳打要求及時清除成樁時排出的棄土， 否則會影響施工進度。發(fā)生竄孔后一般采取如下方法處理： 當(dāng)提鉆灌注混合料到發(fā)生竄孔土層時， 停止提鉆， 連接泵送混合料直

20、到竄孔 樁混合料液面上升至原位為止。對采用上述方法處理的竄孔樁， 需通過低應(yīng)變檢測或靜載試驗進一步確定其 樁身完整性和承載力是否受到影響，就某兩個工程 50 余根樁的試驗研究，低應(yīng) 變檢測結(jié)果表明樁身完好， 單樁靜載試驗檢測承載力與其他樁相同， 滿足設(shè)計要 求。3、鉆頭閥門打不開施工過程中， 發(fā)現(xiàn)有時鉆孔以預(yù)定標(biāo)高后， 泵送混合料提鉆時鉆頭閥門打不 開，無法灌注成樁。對這一問題， 可采用改進閥門的結(jié)構(gòu)形式或調(diào)整樁長令樁端穿過砂土， 進入 粘土性土層的措施，來避免這一情況發(fā)生。4、樁體上部空氣 截樁頭時，發(fā)現(xiàn)個別樁樁頂部分存在空間不大的空心。主要是施工過程中， 排氣閥不能正常工作所致。為杜絕樁體

21、存氣， 必須保證排氣閥正常工作。 施工時經(jīng)常檢查排氣閥是否堵 塞，若發(fā)生堵塞必須采取措施加以清洗。5、先提鉆后泵料五）、現(xiàn)場紀(jì)錄要求及注意事項 （1）現(xiàn)場記錄人員應(yīng)嚴(yán)格遵守項目部組織紀(jì)律和勞動紀(jì)律，上班時間必須堅守 工作崗位，嚴(yán)禁脫崗。（2）現(xiàn)場記錄人員應(yīng)認(rèn)真填寫 CFG 樁施工原始記錄表 ，并在施工現(xiàn)場真實 填寫表中的各項施工內(nèi)容（記錄表格式附后） 。（ 3）施工范圍應(yīng)寫明線路的具體里程和區(qū)域 （區(qū)域是指由技術(shù)部門提前編制的） ； 施工單位應(yīng)寫明 X X 作業(yè)隊 X 號鉆機、鉆機型號，并標(biāo)明該區(qū)域的設(shè)計標(biāo)高。（4）樁號按工程部門編排的樁號填寫。成孔時間和成樁時間按現(xiàn)場實際施工時 間記錄到秒。（5）電流應(yīng)記錄鉆頭到持力層時瞬間的電流數(shù)據(jù)。（6）CFG樁現(xiàn)場記錄實行 雙檢制”即項目部指派專人會同協(xié)作單位現(xiàn)場記錄 人員共同記錄，實行每班核對，確認(rèn)當(dāng)班樁長，共同簽認(rèn)施工原始記錄表 ， 作為原始施工記錄和勞務(wù)隊伍驗工計價的依據(jù)。（ 7）當(dāng)日記錄的施工原始記錄表應(yīng)當(dāng)天完善復(fù)核人、質(zhì)檢人、分項工程技 術(shù)負責(zé)人的簽字。（