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CFG桩断桩常见原因分析与处理

 

CFG桩复合地基是被广泛采用的一种地基处理方法,由于桩体材料为素混凝土,抗剪强度低,在剪力作用下易发生断桩。本文就断桩的常见原因,防治措施和处理方法做一简要分析总结。

CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和,用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比,其强度等级在C15-C25之间变化,是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。本地区一般采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工工艺,它具有施工简单、噪音低、污染小、承载力提高幅度大、地基变形小等特点,并具有较大的适用范围,广泛地应用于工业厂房和民用住宅的地基处理和加固。

先简要叙述一下CFG桩复合地基的主要优点。

施工简便、工期较短:CFG桩施工工艺一般分为长螺旋钻孔灌注沉桩、振动沉管灌注沉桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注沉桩三种。施工时由于没有钢筋笼制作、摆放、吊装等工序,减少了沉桩时间,提高了工作效率,缩短了工期。本地区一般采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工工艺,成孔成桩一次完成,更加加快了施工进度。

适用性广、承载力提高幅度大:CFG桩复合地基技术适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土,对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。针对不同的地质情况可采用不同的施工方法,一般处理后复合地基承载力与原地基承载力相比可提高2-5倍。

施工安全隐患小:由于采用地面机械化专业施工,施工过程中的人身安全隐患小,相对于人工挖孔桩等桩型安全有一定的保障。

造价较低:CFG桩复合地基充分利用原天然地基的承载力,和单纯的桩基相比减少了桩的工程量,而且CFG桩为素凝土桩,本身不配筋,其综合造价低。同等条件下一般CFG桩复合地基的综合造价为灌注桩的50%-70%左右。尤其是在地质条件较好的情况下用于高层建筑和超高层建筑的地基加固,经济效益更加明显。

由于CFG桩桩体材料为素混凝土,抗剪强度低,在剪力作用下易发生断桩,包括在施工过程中和施工结束后清土和截桩时由于操作不当均易发生断桩现象。

2  施工过程中发生断桩的原因和防止措施

2.1  受桩机支腿挤压或清土机械碾压所产生的剪力使桩身断裂,因此,在桩基施工过程中应合理调整桩机及支腿停放位置或加大支腿底面积,尽量避免对相邻新打桩的影响;若基槽底土含水量高,强度低时,可采取隔打或跳打桩方式,施打新桩时与已打桩间隔时间不应小于7天。

2.2  提钻速度过快导致断桩,应根据泵送量及地层情况合理控制提钻速度,一般控制在1.2m/min~1.5 m/min为宜。提拔钻杆中应连续泵料,特别是在饱和砂土、饱和粉土层中不得停泵待料,避免造成断桩。

2.3  冬季施工时保护不力,冻胀产生断桩。冬季施工时要注意保温,混凝土入孔温度不得低于5℃,但混合料温度也不宜过高,以免造成混合料假凝无法正常泵送施工。施工结束后对桩头和桩间土采用草帘等保温材料进行覆盖,防止桩间土冻胀而造成桩体拉断。

3  施工结束后清土和截桩时发生断桩的原因和防止措施

3.1  清土时使用大型挖掘机挖土,由于机械碾压产生的剪力以及机械设备超挖时直接碰撞桩头产生断桩。采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工中存在钻孔弃土,对弃土和保护土层清运时宜采用履带式小型挖掘机,严禁超挖;并应预留至少50cm用人工清除,避免造成桩头断裂和扰动桩间土。由于个别施工单位盲目抢工期,清土时直接用挖掘机挖至桩顶设计标高,清土过程中难免对桩头直接产生碰撞,产生大量断桩。近年来笔者对多个此类场地CFG桩进行过低应变反射波法桩身完整性检测,经检测发现因为机械碰撞产生的断桩率在40%以上,且大部分为浅部断桩。低应变法检测时反射波曲线波形表现为低频宽幅大摆动,为典型的浅部断桩曲线类型,低应变反射波法测得的CFG桩典型的浅部断桩曲线如图1所示。

 

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1:低应变法桩身完整性检测浅部断桩曲线

3.2  截桩时由于操作不当产生断桩。打桩弃土和保护土层清至设计标高后,在截取桩头前应准确测量桩顶标高,并在纵横向挂线标示桩头水平位置。CFG桩的保护桩头宜采用切割机环切,切痕10cm以上,然后人工截除桩头,用大锤沿水平方向两两相对同时击打钢钎,将桩头截断。禁止在桩顶标高处打眼,重锤击打截除桩头,严禁使用挖机钩断桩头。

4  桩身断裂的方式和一般的处理方法

4.1  CFG桩桩体断裂一般有以下三种方式。见图2。


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2:桩身断裂方式

4.2  CFG桩断桩一般有接桩法、钻孔补强法和补桩法三种处理方式。

4.2.1  接桩法:浅部断桩常采用此法进行处理,采用人工开挖桩周土至断桩截面以下不小于200mm,将桩顶修平、凿毛并清理干净,桩壁清理干净,采用高一标号的混凝土补加至桩顶设计标高,补加部分桩身直径宜大于原桩直径200mm,具体如图3所示。                                              


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3:接桩示意图

4.2.2  钻孔补强法:此法适用条件是桩身混凝土严重离析、蜂窝、松散、强度不够及桩长不足、桩底沉渣过厚等缺陷,常采用钻机钻孔、高压注浆法来处理。

4.2.3  补桩法:对于断桩位置在中深部时,常采用补桩法进行处理。经设计单位验算后,当需要进行补桩时,应在桩基承台或筏板施工前进行补桩。

5  结论

在施工现场中由于以上种种原因易造成CFG桩断桩现象,我们一定要根据现场的施工情况,结合地质条件,采取合理的处理措施减小断桩的产生,以减少不必要的浪费和节约工期。对现场断桩的处理,应根据断桩的位置,同时结合基础形式和上部结构综合考虑,以确保建筑物的安全。

参考文献

[1]  建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002,J220-2002)[S].

[2]  建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2003,J256-2003)[S].
[3]  陈凡,徐天平,陈久照,关立军.基桩质量检测技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.


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