吴进
核工业南京工程勘察院 江苏南京 211102
摘要: 南京某水厂新建4万m3清水池，工程单体有效容积为2万m3,建设场地为长江漫滩地貌单元，工程地基处理采用CFG桩复合地基，本文重点介绍了CFG桩在大容积水池工程软土地基处理中的设计、施工等内容，为以后该类工程提供参考。
关键词: CFG桩；大容积水池；软土地基处理；复合地基
1.前言
南京某水厂新建4万m3清水池工程是城市供水扩建工程，工程建设的质量直接关系到水厂的供水质量和生产成本，关系到南京千家万户居民的切身利益，所以该工程倍受政府和百姓的关注。在总结前期1#、2#、3#清水池沉降量较大的经验基础上，经各方论证，决定本工程地基处理采用CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基，现桩基施工已结束，经静载荷试验，达到了预期效果。
2.工程概况
新建的4万m3清水池工程分为4#、5#两座钢筋混凝土清水池，每座清水池的有效容积为2万m3,池体外包尺寸为67.03m×76.46m×4.77m，池顶周边有1.90m高的钢筋混凝土挡墙，池顶覆土厚度1.50m。
本工程建筑概况见表1：
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该场地属长江漫滩地貌单元，地层情况见图1：
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根据本工程特点，结合厂区内相同地质条件上已建1#、2#、3#清水池的地基处理经验和沉降量，经各方论证，决定采用CFG桩进行地基处理。
3.CFG桩设计
CFG桩适用于处理粘性土和已自重固结的素填土等地基，根据场地工程地质情况和邻近场地施工经验，该工程适宜采用CFG桩进行地基处理。
经设计计算，本工程CFG桩桩直径为φ600mm，桩长为29m，超灌600mm，进入-3层2m，桩间距2400mm，桩身为水泥、粉煤灰、碎石混合料，强度C10，坍落度控制在3～5cm 。设计单桩承载力特征值389KN，复合地基承载力特征值fspk≥186kpa。桩顶设300mm厚1∶1级配砂石褥垫层，碎石最大粒径不大于30mm，褥垫层铺设采用静力压实法，夯填度不大于0.9。
设计要求桩位施工偏差不大于200mm，桩垂直度偏差不大于1%，沉桩振动拔管速度小于1m/min，沉桩顺序由一侧向另一侧依次推进。
4.CFG桩试桩
为了保证设计成果的切实可行，本工程先进行试桩，试桩合格后才能进行大面积施工。
为确保试桩结果的代表性，以及检测大面积沉桩产生的挤土效应和孔隙水压力对邻桩的影响，确定试桩在24m×24m的方形区域内进行，共打试桩11×11=121根。试桩检测内容包括5根桩单桩静载荷试验、5个复合地基静载荷试验和121根桩小应变检测。试桩检测结果见表2：
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经试桩检测，所有结果均达到设计要求，可以进行大面积施工。
5.CFG桩施工
（1）施工机械选择
本工程采用4台DZY-90型振动沉管灌注桩机施工，管径为φ426mm，采取二次复打，最终成桩直径为φ600mm。
（2）挖土清障
根据岩土工程勘察报告，拟建场地1-1层杂填土中大块建筑垃圾含量较多，给本工程沉桩带来很大难度。按设计要求，桩基施工前先进行土方开挖，挖至基底标高以上0.60m，然后进行桩基施工。为保证在挖除0.60m余土时不破坏桩基，余土禁止机械开挖，在桩基达到强度后由人工挖除。但考虑到设计的第一层挖土所到土层为淤泥质粉质粘土，且在地下水位以下，桩机难以停稳，更无法移机，同时，该工程工期很紧，如果0.60m余土采用人工挖除，工作量（1.6万m3）太大。最后经过多种方案的技术经济比较分析，决定第一次土方开挖至-2m，如若在此标高还有大块石等影响成孔质量，采用挖机翻土，清除大块建筑垃圾，经平整压实后进行桩基施工。由于剩余土方厚度很大（2.95m，其中0.20m人工清土，机械挖土2.75m），机械开挖只要控制挖机抓斗不碰桩头，就不会对桩产生破坏，所以可以采用机械开挖。
（3）排水
本工程地下水为孔隙潜水，粘性土的渗透系数小（10-7cm/s），在桩基沉桩时，会产生超孔隙水压力，地下水会渗流到地面。所以本工程在桩基施工阶段，采取明沟和盲沟结合排水。沿基坑周边挖400mm×400mm排水沟，每隔20m设置1个积水坑，场地内每间隔10m设200mm×200mm纵横向盲沟，内填碎石，积水坑内水由水泵抽出经沉淀池过滤后排入地下管网。
（4）已有管线保护
基坑北侧4m处有一根直径1.6m的水管，对其采取一定的保护措施，具体做法为：
①水管上部和两侧分别开挖，开挖宽度为水管两边各1m，深度挖至管底，但禁止扰动水管下地基，开挖完成后用砂填实，表层覆盖粘土，使振动沉管时机械产生的激振力对水管的影响减少到最低。
②距离最外排边桩1.50m之外开挖减振沟，减振沟深1m，宽0.8m左右，以降低桩基施工时产生的挤土效应对北侧现有建筑和水管的破环。
（5）CFG桩施工
CFG桩施工工艺流程如下：
工程测量定位放线 → 桩位标识 → 验收桩位 → 材料复检、场地高程测量 → 配制沉管、沉管验收 → 验收材料按配合比计量 → 桩机就位 → 开机沉管至设计标高 → 投入部分混料、灌混料边补料边拔管 → 复打。
钻机就位
每根桩就位前应核对图纸与桩位，确保就位符合设计要求，桩机必须铺垫平稳，确保机身平整，机架垂直稳定牢固，对准桩位安放平稳，沉管头对准预制桩尖，沉管前需验证好水平和垂直度，垂直度允许误差为1%，垂直度调节由两端斜拉丝杆进行调节，确保桩管四面垂直。
沉管
启动振动锤，同时放松滑轮，沉入桩管至15米，空中加料1.5米，以防地下水进入，再沉至设计标高后，停止振动器的振动。
灌注拔管
沉管至设计标高后，立即灌注桩体材料，尽量减少间隔时间；灌注桩体材料之前，必须检查桩管内有无吞进泥、进水。桩身材料必须连续浇灌，管内桩体材料灌入后，先振动5～10ｓ后再开始拔管，边振边拔，严禁拔管速度过快，拔管速率严格控制在1m/min之内，每拔一米停拔振动5～10ｓ，如此反复直至桩管全部拔出。
复打
沉管拔出地面后，再在桩位放置一个预制桩尖，沉管头对准预制桩尖，启动振动锤，同时放松滑轮，沉入桩管至设计标高后，停止振动器的振动。沉管至设计标高后，立即灌注桩体材料，管内桩体材料灌入后，先振动5～10ｓ后再开始拔管，边振边拔，严禁拔管速度过快，拔管速率严格控制在1m/min之内，每拔一米停拔振动5～10ｓ，如此反复直至桩管全部拔出。
（6）注意事项
复打时桩位、沉管保持同心。
不断测量充盈系数，确保单桩充盈系数＞1.0，要严格控制混合料质量，定期检查坍落度，按规定做好试块及进行养护。
严格控制拔管速度，拔管速度为1m/min。
未到龄期的桩严禁被重物辗压，空沉管后的桩孔应立即回填养护，28d龄期后方可全面开挖。
确保沉管密封性的同时，沉入桩管至15ｍ，空中加料1.5ｍ，以防止管内涌水。
在软弱交界处、於泥质软土等地质条件差的地方，为防止断桩和缩颈现象，把拔管速度控制在0.8m/min以内，必要时停拔振动5～10ｓ，直至反插。
桩管内灌满混合料后，先振动5～10s，再开始拔管，应边振边拔，边加料，每拔0.5m～1.0m停拔振动5～10ｓ,如此反复直至桩管全部拔出，拔管速度控制在1m/min以内。
土方开挖时派专人跟班看护，严禁挖机直接挖桩或碰桩。
6.结束语
CFG桩施工结束后，共进行20个点的静载荷试验，承载力和变形完全达到了设计要求。CFG桩充分利用了振动沉管对土的挤密作用，经处理后形成的复合地基比强夯地基和深层搅拌桩可靠，比预制桩和灌注桩节约成本。CFG桩在本工程中的成功应用，为同类工程软土地基处理提供了很好的借鉴作用。
参考文献：
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基处理技术规范JGJ79-2012. 北京:中国建筑工业出版社,2013.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范GB50007-2011.北京:中国建筑工业出版社,2012.