水泥粉煤灰碎石桩复合地基的应用

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：该文结合具体工程案例，针对建筑工程地基施工中对于水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术的应用问题展开了一系列研究，首先介绍了水泥粉煤灰碎石桩的含义，并且介绍了该技术的主要特点以及适用范围，然后分析了水泥粉煤灰碎石桩技术的应用原理，最后就水泥粉煤灰碎石桩复合地基在建筑工程地基处理中的技术要点进行了深入探究。
　　关键词：水泥粉煤灰碎石桩;复合地基;建筑工程
　　中图分类号：TU441                  文献标志码：A
　　0 引言
　　随着我国城市化发展进程的逐步加快，各地区建筑行业发展呈现一片繁荣的势头，同时我国居民对于建筑质量及功能性水平提出了更为严格的要求，进一步提高了建筑施工技术的应用水平。水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术是现阶段我国建筑施工中的一项重要应用技术，在地基施工中应用该技术能够有效改善桩体的排水效果、提高结构承载力、使复合形成的地基结构不易形变，有效突破了长期以来建筑地基施工对于不良地基的限制，从而促进我國建筑行业的可持续发展。
　　1 水泥粉煤灰碎石桩的含义
　　水泥粉煤灰碎石桩（以下简称CFG桩）是以传统碎石桩为雏形优化而来的，主要由碎石、煤灰、水泥以及石屑等根据一定的比例配制成桩体，胶结强度级别在C5～C20范围内。在地基处理过程中应用水泥粉煤灰碎石桩能够对传统碎石桩处理技术的单一性进行弥补，造价成本低、使用强度高、材料来源较广。但是在实际应用中需注意严格把握CFG 桩材料的科学配比，注意对其稳定性及强度水平的细致把握。
　　2 水泥粉煤灰碎石桩的基本特点及适用范围
　　2.1 主要特点
　　首先，CFG 桩具备传统碎石桩的挤密、加固以及置换功能，可以将自身荷载力向底部的土层传递，分担桩体的承载力，从而对地基结构进行加固。其次，上设粒状材料组成的软性褥垫层能够加强对桩体间土层变形问题的有效控制，促进桩体承载力水平的提高。第三，沉降变形小，能够对地基的沉降进行及时补偿。同时，桩体模量较均匀，结构强度水平高，具有较好的抗震性能。第四，工艺性强。CFG 桩制作材料具备较强的和易性与流动性，灌注作业较便利，易于控制施工质量，还能够提高施工成本投入的控制水平，扩展施工企业利益空间。第五，技术应用过程中产生的噪声水平低，无泥浆污染问题的产生，能够有效降低施工对周边居民生活的影响。
　　2.2 技术适用范围
　　该技术多被用于多层建筑、超过30层的高层建筑地基及软土地基的加固处理中，桩间土挤密效果较好。CFG 桩端通常设置在具有一定硬度水平的土层上，针对淤泥部分，则应以科学、标准的实验明确具体适用水平，一般而言，在淤泥层深度在15 m～20 m时，技术应用效果较明显。另外，CFG 桩复合地基具有较强的刚性，采取适当技术措施后也可应用于刚度较弱的基础及柔性基础。
　　3 水泥粉煤灰碎石桩在地基工程中的加固原理分析
　　通过长螺旋钻孔机设备钻孔，管内泵压水泥机粉煤灰等材料混合而成半刚性桩体，于桩体顶端和基底间安置褥垫层，通过这种方式使桩间土CFG 桩共同形成复合型地基结构，充分发挥桩体的胶结、加固作用。同时，应用该技术能够对地基土层进行挤密。施工中利用相关机械对土层进行震动与挤压，提高桩间土层的密实性，提高土层结构的使用强度，从而起到加固作用。CFG 桩还具备褥垫层作用。褥垫层属于CFG 桩复合地基施工中的一项重要应用技术，结合各地施工实际，想要更好的发挥该技术的应用效果，应将褥垫层厚度控制在10 cm～30 cm。
　　4 工程实例
　　某工程结构由地下室以及高层住宅组成，住宅部分选用剪力墙技术进行施工，地下室部分为框架结构。低层建筑含沿街商业配套建筑，与其地下车库的抗震等级均为三级。地基土层主要为黏土、耕植土、砂质泥岩及细沙。当中强风化砂质泥岩的压缩模量为18.0，粉质黏土压缩模量为4.0。地基结构柱网间距为8.1m×6.6m。施工中需严格把握沉降量问题，避免由于水浮力影响出现沉降不足的问题。
　　5 水泥粉煤灰碎石桩复合地基的技术要点
　　5.1 基础设计
　　在应用CFG 桩技术进行地基施工前，需结合工程施工要求和地基位置地质以及周围环境制定完善的施工方案，明确各方面的影响因素，并制定出现施工风险时的紧急处理预案，确保地基施工处理的技术先进性及施工质量，严格遵守技术应用流程及操作规范。案例工程地基部分属于天然地基，位于持力层中，以其中的强风化砂质泥岩作为CFG桩持力层，桩体长度设置为16 m，将混凝土材料的强度控制为C25。结合上述各项参数标准，通过计算得出该工程地基沉降量应控制在0.26 m的范围内，只有达到这个标准，才能够有效避免结构裂缝问题的出现。
　　5.2 施工技术控制与检测
　　5.2.1 CFG桩施工工艺分析
　　CFG桩施工技术应用流程可以概括为桩位放点→钻机就位→钻孔→成孔至设计标高→拌和混合料→边泵送混合料边提拔钻杆至地表→成桩→桩体养护→检测→清除钻孔弃土和桩间保护土→桩头处理→褥垫层铺设。
　　长螺旋钻孔灌注成桩技术使用地下水位以上的黏性土以及素填土等中等密实程度以上的砂土，案例工程可通过长螺旋钻孔灌桩技术实施CFG 桩部分的施工，也可通过长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩技术等。当土层为黏砂土、粉土、性土时可选择管内泵压混合料灌注成桩及长螺旋钻管技术。若地层中主要为黏性土、粉土以及素填土，则可选用振动沉管灌桩技术。为了确保地基处理效果，应预先进行混合料的材料配比试验，以使混合料各项参数均能满足CFG桩技术应用标准，确保地基处理质量。细致把握提拔钻杆速率，若拔管速率太快容易使桩径过小、严重时甚至会造成缩颈断桩，而拔管速率太慢则容易使水泥浆分布不匀，一般情况下拔管速率为1.2 m/min～1.5 m/min时效果最佳。在实施长螺旋钻孔灌注施工过程中，需注意加强灌注时间的有效控制，确保泵送量和提拔钻杆在时间上的协调性，在饱和砂土、饱和粉土层中不得停泵待料，应杜绝在泵送混合料前提拔钻杆。防止对施工质量造成影响。做好混合料坍落度的控制工作，确保混合料的和易性好，若选用长螺旋钻中心压灌成桩工艺，应将材料坍落度控制在16 cm～20 cm范围内。 　　在CFG桩的使用强度达到施工要求后即可清除将高出的部分，便于后续施工。在清土截桩时一定要注意不可以将桩体弄断，更不可以对桩间土进行扰动。在完成桩头部分的清理后，于桩顶标高位置铺置0.25 m厚度的褥垫层，褥垫层应利用粗砂、中砂或碎石进行回填，通过静力压实法将其压实，如果底面下桩间土的含水量较少可选择动力夯实法将其夯实，将褥垫层夯实处理后的厚度与先期厚度比例控制在0.9范围内。另外，还应注意施工中桩体垂直度的控制，允许出现最大偏差为1%。针对满堂布桩基础，桩位偏差应控制在桩径的0.4倍之内，针对条形基础，应将桩位偏差控制在桩径的0.25倍范围内。针对单排布桩桩位，应将其偏差控制在6 cm范围内。
　　5.2.2 技术应用水平检测
　　为了全面保证CFG 桩技术在建筑地基工程中的应用效果，需在整个施工过程中以及完成施工后进行细致的质量检查工作，并结合具体检测内容做好结果记录，将CFG 桩在地基中的位置及数量等各项信息全度体现其中，以此促进技术应用水平的提高，确保施工质量，同时避免施工安全风险问题的产生。对于CFG 桩地基工程的验收，应在竣工后一个月左右采用复合地基载荷试验的方式进行承载力检测，装填试验数量宜为总桩数的0.5%～1%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。同时应抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性。
　　5.3 技术应用中应注意的幾点问题
　　5.3.1 严格落实施工前的工艺试验
　　通过科学的工艺试验手段可以对桩距和沉桩顺序设计的可行性提供更多保障。该工艺试验可结合工程桩施工进行，所观察的内容主要为：第一，针对新打桩对于尚未结硬的已打桩所产生的影响进行观察。在观察前需将标杆安置于已打桩顶端，在沉新桩时针对已打桩的提升高度加以观察，估算桩体直接的缩小范围，并于桩体结硬之后通过开挖对实际桩径及桩体质量进行检测。第二，针对新打桩对结硬的已打桩所产生的影响进行观察。在未结硬的已打桩顶端埋设标杆，并在结硬之后对打新桩时已打桩的桩顶位移加以测量。如果桩间土挤密效果较好，打桩振动会引起地表下沉，桩顶因为受挤上升而产生断桩的风险相对较小。若桩顶向上位移距离较大，那么断桩的风险较大，若上升超过10 mm，则断桩可能性较小。
　　5.3.2 加强施工监测
　　加强对沉桩的监测，以便技术人员及时发现施工中的问题，便于施工管理人员进行决策，从而保证工程质量。施工前，要选择足够的有代表性的测点，以测量场地标高，沉管过程中也应随时测量地面标高是否隆起，防止断桩。施工过程中，应加强对桩顶标高的观测，必要时对桩顶上升幅度较大或怀疑发生质量事故的桩开挖探查。
　　6 结语
　　随着建筑工程施工范围的逐步扩展，水泥粉煤灰碎石桩分和地基在建筑地基工程中的应用范围也更加广泛，为了确保地基处理水平以及整个建筑的施工质量，施工部门一定要掌握技术要点，明确施工中可能出现的风险并预先制定紧急预案，降低风险带来的影响。同时还应加强技术应用过程的管理，细化各施工细节，从而促进我国建筑行业的良性发展。
　　参考文献
　　[1]曹勇.水泥粉煤灰碎石桩在高层地基处理中的设计应用[J].四川建材，2016，42（8）：95-96.
　　[2]马家幸.水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计方法[J].山西建筑，2016，42（33）：83-86.
　　[3]高江平.水泥粉煤灰碎石桩复合地基在实际应用中的问题[J].粉煤灰综合利用，2016（2）：39-43.
　　[4]李定，李磊.水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术应用分析[J].四川水泥，2016（3）：348.
　　[5]王水清，陈建城.水泥粉煤灰碎石桩在软土地基处理中的应用[J].建材与装饰，2016（4）：16-17.
　　[6]易修建.浅谈水泥粉煤灰碎石桩复合地基施工应注意的问题[J].四川水泥，2015（10）：233.
　　[7]徐晓莲.水泥粉煤灰碎石桩加固原理及技术要求浅析[J].山东工业技术，2015（19）：80.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15017712.htm