CFG桩施工技术在水利工程基础处理中的应用

 摘 要：随着我国经济的快速发展，工程技术不断的改进，针对软基处理的施工技术越来越多，CFG桩就是其中之一。具有承载力高、沉降小、变形稳定快、施工方便、易于控制施工质量、工程造价低、效益显著等特点，被广泛应用到建筑工程，路桥工程、水利工程等软土基础处理中。文章作者根据自己多年来的工作经验，首先分析了CFG桩加固地基的工艺机理，然后着重分析了其施工方法以及施工技术控制要点，供大家参考。

关键词：CFG桩；加固地基机理；施工技术

CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）是由碎石加入一些粉煤灰、石屑以及少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机等机具制成的具有一定粘结强度的桩。CFG桩是一种软土地基处理新技术，适用于粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等土质环境，以下文章就对CFG桩施工技术展开分析探讨。

1 CFG桩加固地基的机理

CFG桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG复合地基，CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点是：充分考虑发挥桩间土的承载力，所以施工中应尽可能减小桩间土的扰动；褥垫层一般为中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm，褥垫层的厚度宜取150～300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度取高值，褥垫层的存在为桩向上刺入提供了条件，褥垫层减少了基底的应力集中现象。桩顶上的垫层材料在受压的同时会挤向周围桩间土，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终共同作用，这样就大幅度提高了地基的承载力。

2 施工工艺

2.1 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。钻机必须铺垫平稳，确保机身平整，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位。钻尖与桩点偏移不得大于10mm。垂直度控制在1%以内。

2.2 开钻、清泥。开钻前必须检查钻头上的契形出料口是否闭合，严禁开口钻进，钻头直径控制在500+20mm，钻尖接触地面时，下钻速度要慢，钻进速度为1.0～1.5m/min或根据试桩确定。成孔过程中，一般不得反转和提升钻杆，如需提升钻杆或反转应将钻杆提升至地面，对钻尖开启门须重新清洗、调试、封口。进入软硬层交界时，应保证钻杆垂直，缓慢进入，在含有砖块、杂填土层或含水量较大的软塑性土层钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免孔径变化异常，钻进时注意电流变化状态，电流值超越操作规程时，应及时提升排土，直至电流变化为正常状态，钻出的土应随钻随清，钻至设计标高时，应将钻杆周围土方清除干净，钻进过程中应随时检查钻杆垂直度，确保钻杆垂直，并作好记录。

2.3 终孔。钻到设计标高后，应由质检人员进行终孔验收，经验收合格并作好记录后，进行压灌混凝土作业。

2.4 混凝土搅拌。根据设计桩基混凝土的C20等级，由实验室提供配比，混凝土塌落度为18+2cm。严格按照有关规程操作，搅拌时间1.5分钟，重量偏差，水泥+2%。

2.5 地泵输送混凝土。地泵与钻机距离一般应控制在60m以内。混凝土的泵送要连续进行，当钻机移位时，地泵内的混凝土应连续搅拌，泵送混凝土时，应保持斗内混凝土的高度，不得低于40cm。

2.6 压灌成孔。成孔至设计深度后开启定心钻尖，接着压入制备好的坍落度为18+2cm混凝土，而后边压灌边提钻。

压灌混凝土的提钻速度由桩径直径、输灰系统管线长度、内径尺寸、单台搅拌机一次输灰量在孔中的灌入高度、供灰速度等因素确定。压灌与钻杆提升配合好坏，将严重影响桩的质量，如钻杆提升晚将造成活门难以打开，致使泵压过大，憋破胶管，如钻杆提升快，将使孔内产生负压，流砂涌入产生沉渣而削弱桩的承载力，因此要求压灌与提升的配合要恰到好处。一般提升速度为2m/min或现场试桩全地确定。

3 CFG桩关键工序控制措施

压灌时必须连续进行，泵斗内要有一定的混凝土容量，混凝土容量要高出进料口40cm以上，以防吸进空气，当泵口混凝土低于进料口时应即时通过口哨通知钻机停止提升钻杆，待混凝土搅拌好时再进行压灌。

在压灌过程中，孔底1～2m段提钻速度放慢，中段可快些，上部3m放慢。直至达到设计标高，并超出设计标高1.0m停止压灌。

压灌前计算混凝土用量，成桩后检查每充盈系数不小于1.0。

4 CFG桩施工质量技术措施

（1）测量员要对轴线桩位进行复核，确保每根桩位置都符合设计要求，桩位正确。（2）质检员要对灌注桩施工的每一道工序认真进行复核，（钻机就位、桩体材料制备、桩顶标高等）严格按设计要求和施工验收规范进行施工，做好隐蔽工程验收工作。（3）试验员要严格控制砼质量，定期检查砼坍落度和易性，按规定做好试块及进行养护。（4）钻孔过程中操作人员要密切注意钻进情况，发现钻杆剧烈抖动等异常情况应立即停机，技术管理人员立即采取措施予以解决。（5）成桩过程中，为保证桩身质量，提钻速度要和灌注的桩体材料相匹配。（6）长螺旋钻孔CFG桩施工时应配制水泥砂浆，在每班开始施工前，先泵送水泥砂浆，润滑砼输送系统，防止堵管事故的发生。（7）遇到突然停电事故，要及时启动自备发电机将钻杆提出钻孔，并及时拆卸砼输送导管，清除输送泵及导管中砼，并用水及时冲洗干净。

5 CFG桩施工过程中常见问题及处理方法

5.1 缩颈或断桩。主要原因是由于灌装填料配比有误及搅拌时间不够；冬施混合料保温措施不当；拔管速度控制不好；开槽机桩顶处理不好。预防措施：（1）要严格按不同土层进行配料，搅拌时间要充分。（2）做好成孔、搅拌、压灌、提钻各道工序的密切配合，提钻速度应与混凝土泵送量相匹配，严格掌握混凝土的输入量大于提钻产生的空孔体积，使混凝土面经常保持在钻头以上1m，以免在混凝土中形成充水的孔洞。（3）控制拔管速度，按提钻速度产生的空气体积略小于混凝土泵送量，留振20s左右。

5.2 堵管。施工中由于外界环境的变化、混合料坍落度的损失、停机待料时间过长以及机械故障等原因常产生堵管。

处理方法：对混凝土泵管进行覆盖洒水降温，减小外界环境对混合料的影响；对坍落度的损失大的混合料运回拌和站进行处理；停机待料时，要每隔10min左右打一次反泵，缩短混合料的停置时间，减少堵管的发生频次，如停滞时间过长要及时对钻机及泵管进行清洗；如机械故障立即将电源切断，并及时清洗泵管泵机；另外，在施工中，由于拔管速度过慢，泵送量过大，使芯管内混合料挤压密实，发生堵管，施工中泵机司机与钻机司机要固定不变，并配备有效的通信联系工具，减少堵管的发生。

5.3 与振动沉管成桩相比，长螺旋成桩问题要相对较少。主要是由于拌合料的质量缺陷以及配合比问题而造成的堵管，只要注意细骨料和粉煤灰的配合比以及混凝土坍落度的控制，以及钻杆在进入预定高度后，开始泵送混凝土，待钻杆芯管及输送管充满混凝土且呈连续体后，及时提钻就可以很好的解决长螺旋成桩的问题了。

6 结语

CFG桩作为软土地基处理新技术，其施工简单、挤密效果好、承载力提高等优点，还能够很好的与褥垫层、桩间土结合在一起，共同构成复合地基，很大程度的提高地基的承载力，有效的控制软土地基的沉降，给基础施工带来了诸多的便利。因此CFG桩在我国工程建设中得到大力的推广，相信在不久的将来，随着各种新技术的不断研发，CFG桩施工技术在软土地基的应用与发展将前景无限。

参考文献

[1] 阎明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京：中国水力水电出版社，2001.

[2] 徐至钧.水泥粉煤灰碎石桩复合地基[M].北京：机械工业出版社，2004.