浅析CFG桩地基处理技术在高层建筑中的应用

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1.CFG桩在高层建筑中的应用 和普通建筑不同，高层建筑荷载大，对地基要求高。因此天然地基常常无法满足其安全等方面的要求，桩基础以及桩——箱基础地基也随之涌现。这类地基钢筋与水泥需求量大，造成造高的缺点，并且工期长、施工难度大，应用受到一定的限制。而我们在实践中发现，对于高层建筑来说，如采用CFG地基能够同时具有安全和施工方便、造价低的有点，比天然地基更安全，比传统的桩基础施工快、造价低，优势非常明显，因此在高层建筑中是一种非常理想的地基施工方法，也已经引起建筑设计人员的大量关注，在高层建筑中得到普遍应用。 2.CFG桩的施工工艺 结合工作实践，CFG桩的施工工艺主要包括成孔、清孔、灌注、振密、拔管等几大部分，施工过程中主要采用钻机、起吊设施、机架、水泵、发电机等设备。具体来说，CFG桩施工包括如下几个部分。 准备工作。测量等准备工作是CFG桩施工的第一步，测量过程中应当严格按照测量规范的要求进行操作。测量仪器应当事先校核确保测量的准度和精度；技术准备、设计图纸、施工资料等要准备到位；技术人员和施工人员要事先进行培训。通过认真做好施工之前的技术准备工作，保障整个施工工作的顺利开展。 钻孔成孔。这一过程中主要采用钻机进行施工，钻机安排到位，钻杆对准桩位的中心位置，并保持CFG桩的垂直度偏差小于1%。钻孔开始后需要首先应当关闭钻头的阀门，然后启动开关实施施工，并按照先慢后快进行钻孔。施工过程中，为了确保桩位的垂直度，可在钻架的上方挂垂球，并配备专人对每一根桩的桩位和垂直度仔细检查。只有在满足要求的情况下，才可以开钻。 清孔与灌注。成孔过程中同时进行清孔操作，通过回水稀释孔内的泥浆，清理孔口。当钻孔深入到预先设定好要求时，即可停止钻进，进而进行混合料灌注。成孔之后不要立刻将钻机提出，而是要将碎石连续的填入到孔内，使它们可以自然的下沉到至孔的底部，如果级配没有特殊的要求，那么一般每米的填料量应当控制在0.7至0.9立方米。施工过程中，每一根桩上的投料量都应当多于或等于设计预期的灌注量。实际操作过程中，常常采用连续的填料法进行关注，从而保证成桩的连续性和均匀性。振密施工操作。填料下沉到孔的底部时，可借助钻机将填料挤向周围的土层之中，实际操作中，随着砂层的密实度不断增大，砂层的抗挤入阻力也会不断的增大，因此钻机要输出更大的功率，完成振密过程。完成这一操作后，便将钻机上提，重复灌注、振密过程，直到完成施工。拔管施工操作。钻杆的芯管充满了混合材料后即可开始拔管。当灌注成桩以后，应当在桩顶上盖土封，起到保护的作用。 施工后转移和记录工序。一根CFG桩施工完毕后，要对钻机头进行保护和移动，并继续下一根柱桩的施工。同时，为了保障施工质量，施工人员应当详细的记录每一根CFG桩施工过程中水压、电流、深度、填料高度等各个参数，以便追溯和研究。 3.CFG桩施工注意点 地基是高层建筑的基础，CFG桩的施工好坏决定着建筑的质量，为了保障工程的高质量完成，笔者认为CFG桩施工中，有如下几点值得注意。首先，施工前制定专项施工方案，是确保成桩质量的关键前提。精确的测量定位和根据各钻孔土层分布情况综合评判场地地质概况，不仅可以确保桩的轴线位置，还可以控制钻孔深度，确保桩端伸入持力层长度达到设计要求。控制好钻塔垂直度，才能保证桩的垂直度，从而保证桩的承载力。其次，混凝土灌注是最关键的一道工序，压灌与钻杆提升配合好坏，将直接影响成桩质量。压灌应连续进行，并应把握好压灌与钻杆提升时机。有经验的司机对缩短混凝土的灌注时间、防止卡管或堵管事故，起着相当大的作用。此外，实际施工过程中，应当根据现场施工的实际情况，合理调整，选择合适的施工方法，如回填土、粘土、砂土等地质条件宜采用柱锤夯扩法，这一工艺噪音低、无泥浆污染、桩体质量容易；无坚硬土层和密实砂层可采用振动沉管灌注成桩，这一方法施工效率高、造价相对较低的优点；另外还可采用长螺旋钻孔灌注成桩等。 在目前高层建筑中，CFG桩使用较为普遍，这一地基施工工艺相对简单，一般的施工单位均可进行。在实际应用中，我们证实，只要沉降控制设计得当、并确保施工质量，CFG桩能够有效发挥其桩体材料的优势，并通过结合天然地基承载力，有效减小地基的沉降，创造出良好的社会效益和经济效益，实现经济性和安全性的双赢，值得推广采用。 4.质量检测及处理效果 4.1质量检测的方式 （1）桩间土采用标贯试验、静力触探、轻便触探等手段进行加固前后土的物理力学性质试验；（2）桩体进行静载荷试验；（3）复合地基进行单桩或多桩复合地基静载荷试验。 4.2处理效果及分析处理 实践中，某工程从2010年6月12日开始，连续观测历时14个月，施工期间每7d沉降观测1次，最终沉降量最大为65.4mm，与设计估算结果吻合度较高。结果表明，采用该技术对高层建筑地基进行处理，在荷载及沉降变形等各方面均有较好的表现。 5.经验探讨 根据该工程实际存在的问题、方案论证与选择、设计计算所存在的问题以及当地工程经验和规范等，总结本次设计，可得到如下认识：（1）CFG桩复合地基较适合于本地区，特别对粉质粘土、粉砂土和软弱粘土等地基的承载力提高幅度较大，其技术效果较好，经济效益显著。（2）根据现代高层建筑的布置型式和工程特点，在复合地基设计时应考虑周边边载卸荷（开挖新建建筑物）、相邻建筑地基附加应力叠加等因素的影响。（3）由于CFG桩复合地基施工工艺的特性，对现场施工用地要求较大，场地空间有限，应合理组织CFG桩与周围建筑的施工，统筹安排，以减小对周围建筑的影响。（4）CFG桩施工过程，直接影响成桩质量及地基处理效果，须严格管理，加以控制。目前，在北方很多地区，CFG桩复合地基技术从最初应用于多层建筑已发展到广泛应用于高层和超高层建筑地基处理。而本地区正处于发展推广阶段，对其设计、施工和如何推广应用于本地区等一系列问题，还值得我们深入探讨和研究。 CFG桩加固地基能大幅度地提高天然地基的承载力，对软弱地基承载力的提高尤其明显。CFG桩复合地基设置200mm厚的褥垫层，可以保证桩土共同承担荷载，减少基础底面的应力集中，褥垫层厚度可调整桩土荷载分担比例，同时具有排水作用。CFG桩加固地基与灌注桩基础相比，工程造价节约50%以上，经济效益显著。CFG桩的刚度较大，桩土应力比与其它复合地基相比要大，除设置褥垫层外，在桩的荷载传递中，桩顶部承受的荷载较大，桩顶部分一定深度范围内的桩体质量要有可靠的保证。建筑物的沉降要控制在允许范围内，对不均匀沉降敏感的高层建筑物应用CFG桩复合地基时要慎重，确保高层建筑物的变形控制在可接受的范围内。