雖然現(xiàn)行規(guī)范對(duì)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)的設(shè)計(jì)、施工均有一些規(guī)定,但在工程現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),還是會(huì)出現(xiàn)樁徑偏小、縮頸斷樁或竄孔等現(xiàn)象,下面就豫東南一變電站和一電廠工程在CFG樁施工中出現(xiàn)的問(wèn)題,談一下CFG樁施工竄孔現(xiàn)象的原因及對(duì)策。
變電站及電廠工程場(chǎng)地均處于淮河沖洪積平原,地基土主要為第四系沖洪積粉質(zhì)黏土和粉土,地層分布、參數(shù)及地下水位情況見(jiàn)下表、圖。
圖1 變電站工程場(chǎng)地地層分布情況
圖2 電廠工程場(chǎng)地地層分布情況
變電站工程和電廠工程的附屬建筑均采用CFG樁復(fù)合地基,也均進(jìn)行了復(fù)合地基原體試驗(yàn)工作。然而在CFG樁施工中,采用長(zhǎng)螺旋鉆中心壓灌成樁施工,均出現(xiàn)了CFG樁樁徑偏小、縮頸斷樁、夾泥及竄孔等現(xiàn)象(以下簡(jiǎn)稱不良現(xiàn)象),針對(duì)上述現(xiàn)象,規(guī)范中也闡述了一些預(yù)防、應(yīng)對(duì)措施,但本人經(jīng)過(guò)研究分析,認(rèn)為尚存在一些其他影響因素,需在現(xiàn)場(chǎng)施工中引起重視。
變電站工程的CFG樁施工問(wèn)題主要出現(xiàn)在層②稍密飽和粉土中,電廠附屬建筑的CFG樁施工問(wèn)題主要出現(xiàn)在層②和層④軟塑粘性土中。經(jīng)過(guò)對(duì)兩工程多個(gè)地段各類問(wèn)題的分析,認(rèn)為在稍密飽和粉土/粉細(xì)砂、流塑~軟塑粘性土或淤泥質(zhì)土(以下稱不利土層)中施工CFG樁,除了樁徑、樁間距、塌落度等影響因素外,尚應(yīng)注意提拔鉆桿速度、混合料泵送量配合、混合料(一般均使用素混凝土)初凝時(shí)間、跳打等因素。
下面就談一下在不利土層中,采用長(zhǎng)螺旋鉆中心壓灌成樁施工CFG樁,出現(xiàn)不良現(xiàn)象的具體原因。分析原因如下:一、規(guī)范中闡述的樁徑、樁間距、塌落度等影響因素(不再贅述);二、螺旋鉆鉆進(jìn)過(guò)程中,螺旋葉片對(duì)已打樁周邊土剪切擾動(dòng)(甚至引起液化),使本來(lái)狀態(tài)較差的土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)破壞,側(cè)向約束力降低,導(dǎo)致不良現(xiàn)象的發(fā)生;三、提拔鉆桿速度與混合料泵送量配合因素,拔管速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致孔內(nèi)形成負(fù)壓,樁周的不利土層(或被剪切擾動(dòng)破壞的土層)強(qiáng)度不能平衡鄰近已打樁近于流體的樁體向孔內(nèi)產(chǎn)生的壓力,致使周邊已打樁樁體側(cè)向溢出、樁頂下沉,導(dǎo)致夾泥與竄孔現(xiàn)象的發(fā)生;四、提拔鉆桿速度過(guò)慢,對(duì)應(yīng)的就是混合料泵送量過(guò)多,在混合料的壓力下,樁周的不利土層(或被剪切擾動(dòng)破壞的土層)強(qiáng)度不足,將發(fā)生向外側(cè)擠壓變形,導(dǎo)致鄰近已打樁縮頸或是斷樁,樁頂標(biāo)高會(huì)有所上升,若在淺部不良土層中混合料泵送量過(guò)多,還會(huì)出現(xiàn)地面隆起等不良現(xiàn)象;五、在地下水位以下進(jìn)行成孔、成樁過(guò)程中,尚存在滲流作用的不利因素,由于地下水向施工樁孔內(nèi)匯集,樁周土就會(huì)受到滲流力的作用,趨向孔內(nèi)破壞。
針對(duì)出現(xiàn)的各種不良現(xiàn)象,提出以下主要措施:一、根據(jù)地層情況調(diào)整樁徑、樁間距、塌落度(不再贅述);二、適當(dāng)減慢螺旋鉆鉆進(jìn)速度,以降低對(duì)樁周土的剪切擾動(dòng);三、通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),確定提拔鉆桿速度與混合料泵送量配合關(guān)系,并不斷根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行優(yōu)化;四、采取隔樁跳打措施,二遍(三遍)打樁應(yīng)在上一批已打樁樁身材料具有一定強(qiáng)度(如混凝土初凝)后進(jìn)行;五、成樁施工過(guò)程中,不得停泵待料,以減小滲流力帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)及避免造成混合料的離析,進(jìn)而導(dǎo)致不良現(xiàn)象的發(fā)生;六、施工過(guò)程中,對(duì)已打樁樁頂標(biāo)高及地面進(jìn)行監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)分析原因并采取應(yīng)對(duì)措施;七、施工中若發(fā)現(xiàn)已打樁樁頂下沉?xí)r,正在施工的樁應(yīng)立即停止提鉆、繼續(xù)壓料,待已打樁混合料上升至樁頂標(biāo)高后,方可繼續(xù)施工。八、如確有必要,可以考慮先降水,再進(jìn)行CFG樁復(fù)合地基施工。
文章依托兩個(gè)典型工程實(shí)例,對(duì)在稍密飽和粉土/粉細(xì)砂、流塑~軟塑粘性土或淤泥質(zhì)土等地層中,采用長(zhǎng)螺旋鉆中心壓灌成樁施工CFG樁出現(xiàn)的各種不良現(xiàn)象,進(jìn)行了原因分析并提出了應(yīng)對(duì)措施,希望對(duì)年輕的巖土工程師有所幫助,不足之處敬請(qǐng)斧正,謝謝!