某大樓位于某市中心地區(qū)，樓高20層，設(shè)一層地下室，埋深5.90m，采用筏板基礎(chǔ)，地基承載力特征值設(shè)計(jì)要求f_ak≥450kPa。根據(jù)《巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》和土層淺層壓板試驗(yàn)，第②層可塑狀紅粘土的承載力特征值f_ak=150kPa，未能滿足設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)其進(jìn)行地基加固處理。針對(duì)該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和場(chǎng)地巖土工程條件，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)裝備，提出采用CFG樁對(duì)其進(jìn)行加固處理。因CFG樁加固處理費(fèi)用低，工期短等優(yōu)點(diǎn)，且CFG樁加固處理技術(shù)可行，該工程2009年5月20日進(jìn)場(chǎng)施工，6月5日完成CFG樁加固處理，共完成330根CFG樁，成孔累計(jì)進(jìn)尺約5590m，灌注C10混凝土(樁身混合料)約1290m³。CFG樁加固處理完成后，由具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)單位采用淺層平板載荷試驗(yàn)的方法進(jìn)行試驗(yàn)，三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)地基土承載力特征值分別為476kPa,470kPa和465kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。
CFG樁的設(shè)計(jì)
1.場(chǎng)地內(nèi)工程地質(zhì)特征
根據(jù)《巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》，本場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖(土)體自上而下劃分為８層，各巖土層特征分述如下:
(1)第①層雜填土(Q^ml):灰褐、灰色，主要由碎石、碎磚塊和灰渣等建筑垃圾混雜少量粘性土組成，含少量有機(jī)質(zhì)，局部為混凝土基礎(chǔ)或片石，土體結(jié)構(gòu)松散。本層厚0.80~5.40m,分布均勻。該土層的地基承載力特征值為80kPa。
(2)第②層可塑狀紅粘土(Q^al):黃色、棕黃色，呈可塑狀，無振搖反應(yīng)，切口光滑，高干強(qiáng)度，高韌性。層厚12.70~20.20m，平均層厚16.35m,屬中等壓縮性土。該土層的地基承載力特征值為150kPa，極限側(cè)阻力q_sik=25kPa。
(3)第②-1層硬塑狀紅粘土(Q^al):黃色、棕黃色，呈硬塑一堅(jiān)硬狀，含有較多鐵錳鈣質(zhì);無振搖反應(yīng)，切口光滑，高干強(qiáng)度，高韌性。層厚11.95—16.10m，平均層厚13.95m,屬中等壓縮性土。該土層的地基承載力特征值為200kPa，極限側(cè)阻力q_sik=60kPa，極限端阻力q_sik=2000kPa。
(4)第③層粉質(zhì)粘土(Q^al):棕紅、棕黃色，硬塑，局部粉粒含量較高，呈粉土狀，含鐵錳鈣質(zhì)氧化物。無振搖反應(yīng)，切口稍有光滑，中等干強(qiáng)度，高韌性。層厚0.60—9.20m,平均層厚3.25m，屬中等壓縮性土。該土層的地基承載力特征值為190kPa，極限側(cè)阻力q_sik=60kPa，極限端阻力q_pk=1800kPa。
(5)第④層稍密狀園礫(Q^al):黃色，松散，局部中密，飽和，粒徑為1~15cm不等，有粘性土及粉土充填。層厚1.40—6.40m，平均層厚4.18m。該土層的地基承載力特征值為200kPa，極限側(cè)阻力q_sik=80kPa，極限端阻力q_pk=2200kPa。
(6)第⑤層強(qiáng)風(fēng)化白云巖(C₂h):灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)風(fēng)化，裂隙十分發(fā)育，巖體極其破碎，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為N級(jí)，鉆機(jī)跳動(dòng)，鉆機(jī)十鉆可鉆進(jìn)。
(7)第⑥-1層溶洞充填物:黃色、灰黃色，以軟塑狀粘性土、及粉土充填，夾雜有碎石塊。
(8)第⑥層中風(fēng)化白云巖(C₂h):灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中風(fēng)化，裂隙發(fā)育，局部裂隙為方解石充填，巖石較為完整，屬硬巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)，鉆機(jī)鉆進(jìn)較平穩(wěn)，局部跳動(dòng)，漏水。鉆探未揭露穿該層，最大揭露厚度為9.50m。該巖層極限端阻力q_pk=6000kPa。
２CFG樁設(shè)計(jì)要求
(1)樁徑設(shè)計(jì)要求:根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，CFG樁設(shè)計(jì)直徑為500mm;
(2)樁距的設(shè)計(jì)要求:根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，樁間距為100cm;
(3)樁長(zhǎng)的設(shè)計(jì)要求:以白云巖巖面為CFG樁樁端持力層，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)≥15.0m;
(4)CFG樁樁身混凝土設(shè)計(jì)要求:CFG樁樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C10;
(5)褥墊層的設(shè)計(jì)要求:褥墊層的鋪設(shè)厚度為300mm，夯填度不大于0.87。
CFG樁的施工技術(shù)
1.CFG樁加固處理機(jī)理
CFG樁又稱水泥粉煤灰碎石樁，是在碎石樁的基礎(chǔ)上加入一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水?dāng)嚢韬椭瞥傻囊环N具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁。CFG樁加固軟弱地基，樁與樁間土在一起通過褥墊層的作用形成CFG樁復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部建筑物荷載。即CFG樁是高粘結(jié)強(qiáng)度樁，是通過褥墊層作用使樁與樁間土形成復(fù)合地基，加固軟弱地基主要通過樁體作用、擠密作用和褥墊層作用，提高軟弱地基的承載力。
2.長(zhǎng)螺旋鉆孔泵壓CFG樁施工工藝流程
長(zhǎng)螺旋鉆孔泵壓CFG樁采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔，泵送混合料成樁技術(shù)，提鉆與成樁同步進(jìn)行，既加快施工進(jìn)度，又能避免水下灌注混合料的缺點(diǎn)，其施工工藝流程圖如下：
3.CFG樁的成孔技術(shù)
(1)CFG樁成孔機(jī)械設(shè)備的選擇
根據(jù)本工程特點(diǎn)和工期要求，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)裝備，主要施工設(shè)備有:a.CFG長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)作為成孔機(jī)械設(shè)備;b.1臺(tái)套HBJ60C型混凝土輸送泵作為樁身混合料的輸送設(shè)備;c.1臺(tái)350L型混凝土攪拌機(jī)作為樁身混合料的拌合設(shè)備;d.1臺(tái)套南方3555全站儀作為樁位測(cè)量定位的測(cè)量?jī)x器。
(2)CFG樁成孔施工順序
為避免因連續(xù)施打可能造成樁身混凝土縮徑或樁身被擠偏等工程質(zhì)量缺陷，本CFG樁加固處理工程采取間隔跳打。
(3)CFG樁加固處理范圍
本次CFG樁加固處理范圍:該高層建筑物基礎(chǔ)范圍內(nèi)的可塑狀紅粘土、硬塑狀紅粘土、粉質(zhì)粘土、稍密狀園礫、強(qiáng)風(fēng)化白云巖及溶洞充填物，直到白云巖巖面。
(4)CFG樁成孔施工工藝
a.鉆機(jī)就位安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)調(diào)直樁架挺桿與地面的垂直度，對(duì)好樁位，保證樁位中心與鉆具中心在同一直線上，且保證設(shè)備水平、周正、穩(wěn)固，確保在成孔鉆進(jìn)過程中不發(fā)生移位或傾斜。樁架挺桿與地面的垂直度偏差應(yīng)當(dāng)不大于1%。
b.在鉆架上應(yīng)當(dāng)設(shè)置控制鉆孔深度的標(biāo)尺，以利在成孔過程中進(jìn)行觀測(cè)或丈量;在成孔過程中，應(yīng)當(dāng)成孔記錄，記錄做到及時(shí)、準(zhǔn)確。
c.鉆孔時(shí)應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)鉆機(jī)試鉆0.5—1.0ｍ，檢查鉆機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再繼續(xù)鉆進(jìn)，土塊隨螺旋葉片上排出孔口;排出孔口的土應(yīng)當(dāng)及時(shí)清除，集中堆放。
d.當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，長(zhǎng)螺旋鉆桿應(yīng)當(dāng)在原處保持空轉(zhuǎn)排土，清除孔底殘?jiān)蛴嗤?，使孔底十凈，然后提鉆泵送CFG混合料。
e.在流塑狀土層成孔，樁距小于3.5d(d為樁徑)且出現(xiàn)串孔時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取間隔跳打，避免出現(xiàn)縮徑等缺陷;間隔跳打出現(xiàn)的中間空出樁須待已打CFG樁完成后7天進(jìn)行。
f.在鉆進(jìn)過程中，如遇較大漂石或孤石時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位，及時(shí)調(diào)整樁孔位置，或采取補(bǔ)樁措施。
g.由于場(chǎng)地基巖面起伏較大，鉆機(jī)鉆至基巖面時(shí)，應(yīng)當(dāng)降低鉆進(jìn)速度，避免出現(xiàn)鉆孔偏斜或卡鉆事故。
4.CFG樁的成樁技術(shù)
(1)當(dāng)鉆孔深度滿足設(shè)計(jì)要求并空轉(zhuǎn)清除樁底殘?jiān)蛴嗤恋耐瑫r(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)室提供的配合比進(jìn)行投料攪拌，要求攪拌均勻，和易性好。當(dāng)鉆孔底部的殘?jiān)蛴嗤燎宄蓛艉螅瑧?yīng)當(dāng)及時(shí)泵料提鉆，混合料自孔底而上自致密實(shí)成樁。
(2)樁身混合料的攪拌嚴(yán)格按照試驗(yàn)室提供的配合比進(jìn)行過磅投料，水泥為魚峰牌普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)32.５MPa;碎石粒徑0.5—2.5cm柳州石場(chǎng)生產(chǎn)的碎石;粉煤灰為某市電廠生產(chǎn)的二級(jí)粉煤灰;混合料坍落度為160—220mm。