1 工程概况

北京市某房建项目,总建筑面积17.68万m2,包括7栋住宅楼及部分地下车库。该项目住宅楼地基采用CFG桩复合地基设计,而车库则选用天然地基进行建设。由于本工程停工时间较长,约5年,基坑内部分区域停工前已开挖至基底标高、部分区域已经施作了垫层及防水保护层、部分楼座CFG桩基已施工完毕并清理至基底。基坑内目前状态为长满杂草、芦苇等植物,植物根系影响深度为0.7~0.8 m。为防止植物根系对地基造成持续性破坏,需对此地基进行地基加固处理。

2 地基加固处理原则

2.1 车库底板范围未施作区域

车库底板厚度0.5 m,防水保护层及垫层厚度共0.17 m,两者之和共计0.67 m,未达到覆土深度,此部分地基土不做处理。

地库区域已开挖到基底部分,该区域槽底以下0.8 m(柱坑区域为基坑底标高以下0.8 m)土体需进行换填处理,采用级配砂石进行换填,并保证压实系数不低于0.97;地库区域未开挖至槽底部分,以现状地面算起,现状地面到槽底超过0.8 m的,基底以下土层不做处理,现状地面到槽底不足0.8 m的,不足部分进行换填处理,采用级配砂石进行换填,并保证压实系数不低于0.97。

已施工垫层、防水、防水保护层区域,该部分需拆除后进行换填,换填方式同上。

该区域集水坑因多年积水且未及时抽排,对槽底影响深0.8 m,该区域土体需进行换填处理,采用级配砂石进行换填,并保证压实系数不低于0.97。

为保证地基换填压实系数满足要求,位于地库范围的集水坑、柱坑、电梯基坑均应在换填完成后,进行二次开挖。

2.2 主楼范围未施作基础筏板的CFG桩区域

本项目10号、11号、13号、14号住宅楼区域CFG桩已经施工完成,已开挖至桩顶标高,对此区域桩间土进行换填,换填深度为CFG桩桩顶以下0.8 m,采用级配砂石进行换填,并保证压实系数不低于0.97;由于CFG为素混凝土桩,该区域换填时要严格控制施工时对桩的扰动,桩两侧对称夯实,换填完成后再进行集水坑、电梯井等的开挖施工。

本项目16号、17号住宅楼区域CFG桩已经施工完成,该区域以现状地面算起,现状地面到槽底超过0.8 m的,基底以下土层不做处理,现状地面到槽底不足0.8 m的,不足部分进行换填处理,换填采用级配砂石,压实系数不低于0.97。

住宅楼复合地基处换填时开挖过程中,为防止对已经施工完成的CFG桩造成破坏,建议采用人工开挖和小型机械配合的形式进行开挖,严禁碰触CFG桩桩体,回填过程中应分层分步进行夯实并达到压实系数;夯实过程中桩两侧应同频对称夯实。如遇到桩头不小心碰断的情况,应按照设计图纸要求进行接桩。

3 地基加固处理重点难点

3.1 原有地基的质量检测分析

因长期停工,现有地基已长满植被,且原工程已开挖至基底标高,因此基底长期被植被根系侵蚀,难以确保天然地基承载力是否满足原设计要求。

住宅楼楼顶CFG桩已施工完毕,且开挖至桩顶标高,桩间土已被植被根系侵蚀,导致桩基出现不同程度的损坏。因此,需重新进行桩基承载力的验证及桩身完整性的检测。

3.2 地基处理范围大,桩间换填施工难度高

因开挖的标高均不同,所以植被根系侵入地基的程度范围也不一样。因此明确换填基本原则后,针对不同的开挖区域,换填对应的高度。整个车库及楼座均需要进行地基换填加固处理,换填范围大,换填高度多,需合理考虑换填施工流水。

主楼地基换填需换填桩顶标高以下0.8 m,因此桩间土开挖较为困难,且开挖时容易对已施工完成的桩体造成扰动,换填施工时桩体四周难以夯实。

3.3 CFG桩接桩施工较为独特

因工程停工较久,通过对桩身完整性的检测,部分施工完成的桩基已从某一截面断裂。为确保桩基的承载力达到设计标准,必须对断裂的桩体进行接桩修复处理。因桩间换填0.8 m,所以桩体接桩时,已开挖至桩顶标高–0.8 m换填处,需在此标高平面对不同断桩高度的桩体进行桩基处理

4 关键施工技术及质量检测

4.1 桩间土开挖

主楼区域进行地基换填处理,换填深度为桩顶标高以下800 mm。因此需对主楼CFG桩区域进行开挖。

开挖顺序:地表清槽→测量放线→分层开挖桩间土→开挖换填高度后进行地基验槽。

在开挖桩间土前,因基槽现状已长满植被,因此需对植被先行清理。清理植被后,测量放出楼座基槽上下口轮廓线,抄测标高,采用小型挖掘机进行开挖。沿长边方向自西向东退着开挖,开挖时为减少机械对桩体造成扰动,需在机械行进方向铺设高于桩顶标高0.3 m的级配砂石。

开挖顺序为自基坑最远处一端向基坑另一端退向挖土进行,桩间开挖分2层进行,自桩顶标高以下600 mm采用机械开挖,机械选用60小钩机,机械开挖时需注意禁止机械碰触桩体;开挖至桩体附近时,应以人工配合的方式清理CFG桩四周土方。剩余200 mm土方全部采用人工开挖并清槽。

施工期间需备妥雨布和水泵。雨天时,应迅速对作业面进行遮盖,以防雨水侵袭。同时,基坑内积水需使用水泵及时抽排至场外指定地点。

桩间土开挖完成至换填标高后,应当组织各参建单位对换填地基的原状土,CFG桩进行地基验槽。

4.2 截桩头处理

地基验槽时,如发现已施工完成的CFG桩有质量缺陷,如桩径不足、桩身扭曲、桩身断裂等,均应该在满足桩径标高位置进行截桩头处理。

截桩头采用凿桩机进行切割,辅以人工配合凿取桩头。清凿桩头需紧随开挖桩间土的施工步骤进行,务必在每步桩间土开挖完成后方可展开凿桩作业,以防扰动并损伤下层桩体。桩头表面应保持平整,杜绝出现凸头形状。在凿取设计桩顶以上最后一层桩头时,应使用水准仪精确抄平标高。桩芯的人工凿除过程需细致、平整,以确保满足设计要求。

4.3 断桩接桩

4.3.1 接桩总体方案

CFG桩桩间土开挖完毕后,发现由原施工单位施工的CFG桩存在断桩情况。针对断桩部位,应进行接桩施工,以确保地基处理施工质量。

4.3.2 接桩处理原则

断桩长度≤0.2 m,不做接桩处理,桩头截平即可;0.2 m<断桩长度≤0.7 m,在换填底标高支设模板进行接桩;断桩长度>0.7 m,自断桩截面向下开挖至100 mm,进行接桩。CFG桩接桩作法如图1所示。

 

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图1 CFG桩接桩作法示意

4.3.3 主要施工工艺及施工方法

(1)桩头土开挖。

本工程CFG桩桩径均为0.41 m,按照设计图纸接桩作法,接桩范围应为桩径四周外扩0.1 m及断桩截面下方与原桩体连接0.1 m。因此应将此区域土方全部挖除。

(2)桩头处理。

将桩身周边泥渣打磨干净露出完整桩身,并将桩头表面混凝土剔凿,将松散混凝土石子凿除干净,使桩顶表面坚实且大致平整,并用水冲洗干净。

(3)模板安装。

因本工程接桩高度不同于其他项目,正常项目接桩是在开挖至基底标高后,对断桩的部位继续向下开挖至断桩高度,然后以周围土体当作模板,直接浇筑混凝土。而本工程是在开挖至桩顶标高向下0.8 m换填高度位置进行接桩,因此断桩高度低于0.8 m的桩体无需向下开挖,可直接在换填高度支设模板进行接桩处理。

模板选用强度高的2片半圆形的胶合板定制而成,高度0.8 m,可直接架设在换填底标高;中间设置3道圆形抱箍加固,待接桩混凝土浇筑完成,混凝土养护成型后,可进行拆除进而周转性使用。

(4)混凝土浇筑。

1)本工程CFG桩桩身采用C25混凝土浇筑而成,接桩施工时应将混凝土提高一强度等级,即采用C30混凝土进行接桩施工。

2)振捣:新浇筑的混凝土应进行充分振捣,操作时应快插慢拔。振捣棒振捣时不可碰触模板表面,应与模板保持一定的距离。当混凝土表面出现翻浆、有气泡冒出时,即振捣完成。混凝土浇筑至桩顶标高时,人工进行抹平处理。

3)养护:接桩混凝土浇筑完成后,应及时进行覆膜养护。采用浇水养护的形式,浇水次数保证混凝土湿润即可,养护时间不少于3 d。

4)拆模:接桩模板拆除应其表面及棱角不因拆模而受损时,方可拆模。

5)试验:因接桩施工分为整个楼座一同施工,且本次施工所有断桩接桩混凝土工程量均不超过100 m3,因此每个楼座每次接桩施工时,现场应留置混凝土强度试件,标养时间完成后进行抗压强度检测,以确保接桩部位混凝土强度满足要求。

(5)拆模完毕后,经验收通过后方可进行后续级配砂石回填施工。

4.4 特殊位置及桩径不足处理

针对集水坑、电梯基坑特殊位置的CFG桩,因此区域未被植被侵蚀,无需进行换填处理。为保证其压实度,需对集水坑、电梯基坑位置地基换填完成后进行二次开挖处理。集水坑、电梯井部分如图2所示。

 

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图2 集水坑、电梯井部位示意

根据地勘单位、设计单位意见,部分缩径的CFG桩,向下找到桩径足够的位置,对上方桩体进行切割,桩体表面剔凿凿毛处理,再按照接桩的工艺进行接桩。

4.5 地基换填施工

4.5.1 级配砂石换填工艺流程

土方开挖至换填底标高→级配砂石进场原材检验→分层铺设→洒水→碾压夯实处理→到达换填高度后找平→验收。

4.5.2 施工方法

(1)车库天然地基换填,主楼CFG桩基换填,在开挖至换填底标高后,均应当组织各参建单位进行地基验槽。天然地基检验换填底标高位置土质、土层、是否还有杂质土或植被根系等其他验槽事项。CFG桩基换填底标高应检查其土质、土层、是否还有杂质土或植被根系以及桩基质量缺陷等其他验槽事项。地基验槽通过后方可进行换填施工。

(2)级配砂石进场时应对材料进行质量验收。应选用级配良好,不含植物残体、垃圾等杂质的材料,砂石应选用碎石、卵石、粗砂、中砂,最大粒径不宜超过50 mm。

(3)分层铺设级配砂石。应根据换填高度,确定分层铺设级配砂石的每层厚度,地库区域每层铺筑厚度200~300 mm,住宅楼座区域每层铺筑厚度200~300 mm。在换填区域内设置弹好分层厚度的样桩,地库区域大面积铺设的位置,采用6~10 t的压路机碾压压实。主楼桩间换填区域,应先采用小型压实机械进行压实处理,而后采用人工夯实的方式对整体换填区域进行夯实,尤其是桩体四周难以压实的位置。无论压实或夯实,均需在保证桩体不受机械破坏的情况下进行,且为保证夯实质量,桩体四周应对称夯实。

为确保地基换填的精确性,在大面积换填施工前,应进行样板区域换填试铺,并按照要求压实,在保证压实系数满足要求的基础上确保分层铺设的厚度。

在涉及换填底标高不在同一高度时,相邻标高位置基底应开挖做成阶梯状,换填施工时,按照先深后浅的顺序进行铺设换填。在搭接茬处,更应注重压实的质量。

大面积换填分段施工时,接茬处做成斜坡状,换填斜坡位置时,先深后浅,每层接茬处错开1 m。

换填施工时,要确保铺设级配砂石级配均匀。若出现砂子或石子集中的位置,应将此区域挖除,并重新换填级配良好的砂石。

(4)洒水:为确保级配砂石的最佳含水率达到8 %~12 %,在铺设完毕后夯实碾压前,可根据现场气候条件及铺设的材料干湿程度,适当进行洒水湿润。

(5)夯实或碾压:地库区域采用压实机碾压,主楼区域因CFG桩存在,采用人工夯实、机械压实配合的形式。现场根据样板区域试铺位置的压实度,确定压实遍数、夯实遍数。在采用压路机压实时,要行进平稳均匀,往复碾压。为确保压实度满足要求,相邻轮距搭接位置要不少于1 m。人工夯实时,要做到落距为400~500 mm,夯夯相接,全面夯实,尤其注意桩体四周难以压实的位置。

(6)找平和验收:施工时应分层找平,夯压密实,并应设置灌砂监测点。只有在压实系数合格后,方可进行上层施工。最后一次压(夯)完成后,表面应拉线找平,并确保符合设计规定的标高。

4.6 地基加固处理后的质量检测

4.6.1 天然地基质量检测

天然地基开挖至换填标高时,应对换填标高基底组织地基验槽,检验其平面尺寸、坑底标高、地下水情况、检查基底土质植物根系是否全部清除等。

开挖至换填底标高,天然地基应进行地基钎探,地基钎探的检验数据作为验槽依据。

因本工程属于换填地基,还需对换填后的地基承载力、压实系数进行检测。

4.6.2 CFG桩复合地基质量检测

CFG桩开挖至换填标高时,应组织进行地基验槽。检查其桩径、桩长、桩身完整性等,并确保开挖的基底植物根系全部清除。对质量不满足要求的桩体进行接桩处理。

桩基换填完成后,需对换填完成的桩基进行单桩承载力、单桩复合地基承载力进行检测,并检测换填范围内的压实系数。

5 结论

通过本工程的实践证明,地基加固处理能有效提升地基承载力和稳定性,减少沉降、倾斜等风险,确保建筑物在使用过程中的安全性。质量检测则通过科学方法验证加固效果,及时发现潜在问题并采取措施,避免因地基问题引发安全事故。停工再,极大地解决了浪费土地资源的问题并推动城市更新,节约社会资源。续建工程的地基加固处理,有效利用原既有工程的施工进展,科学合理地解决了工程隐患风险,不仅降低施工成本,也可节约土地资源,对停工项目注入了新的活力。

摘自《建筑技术》2025年12月,王亚东,赵春社,付昂然,李卫强,孙海磊,张立鹏