砂土地层中的CFG桩的施工技术

砂土地层中的CFG桩的施工技术

摘要：采用CFG（水泥粉煤灰碎石桩）对场内杂填土等软弱地基进行复合地基处理，提高地基承载力至设计要求。文章通过工程实例阐述水泥粉煤灰碎石桩的施工技术、质量通病与处理措施及实施效果。

关键词：CFG；地基处理；施工工艺 引言

在砂土地层的施工过程中，为了保证CFG桩的施工合理、并达到预期目标，施工人员必须要对CFG桩进行全面研究，在施工之前做好相应的准备工作，根据工程的实际情况拟定出合理的工作流程;在施工时严格按照工作流程进行，并采取合理有效的控制措施来控制工程的施工质量，保证CFG桩在软土地基施工中的质量。

一、工程综述

（一）工程概况

某工程占地面积2200m2，场地较为平坦。场地地层主要为第四系全新统～上新统冲洪积成因的粉土、粘性土、砂土，地表为杂填土，场地地层分布较稳定。采用CFG桩对场内软弱地基进行复合地基处理，提高地基承载力至设计要求。

（二）、水泥粉煤灰碎石桩简介

水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩可充分利用桩间土的承载力，共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。

（三）、水文地质条件

场地地下水属第四系空隙潜水，地下水埋深7.7m～9.8m，水位平均标高17.50m，地下水水位年变幅约为3.0m，综合考虑该地区水位历史及水位变化趋势，丰水期高水位可按23.0m考虑。

本工程设计桩身混合料强度等级为C25，桩径400mm，桩长大于15m（且桩端进入持力层深度≥3m），桩端持力层为第7～9层，设计桩复合地基承载力值为550kPa。CFG桩桩距为1.5m，呈正三角形布置，如图1所示。

图1CFG桩及基础构造示意图

二、CFG桩的应用准备工作

（一）、施工材料的准备及其配合比的确定

要想保证CFG桩在软土地基中的施工质量，施工人员需要采用的材料有水泥、砂与碎石等;并在配制材料的过程中，施工人员必须要按照相关规定进行，一般来说，水泥、砂、碎石、水的配合比应该是1:2．443:3．823:0．7。

（二）、施工场地的清理

施工场地的清理是非常有必要的，一方面能够保证施工环境的干净，另一方面能够顺利的完成工程的施工，提高工程的工作效率。一般来说，施工场地的清理包括以下四个方面:1)便道的修整与清理。施工人员应该对现有便道进行有效的修整，这样才能够保证线路的畅通。2)对地面上以及地下的障碍物进行彻底的清除，其中包括管线的迁移、树木的栽移、垃圾的处理等。3)在施工之前，施工人员应该在施工场地开挖相应的排水坑，避免场地中的积水影响到施工的质量。4)等到所有清理工作完成之后，应该采用相应的设备或者人工碾压的方式将施工场地进行合理的碾压，从而保证场地的密实度。

（三）、施工测量

首先，在进行测量之前，施工人员需要对施工现场铺设一层砂垫层，并根据工程的地形进行合理的放样工作;其次，测量人员需要再次对地面进行测量，并合理的设计地面的标高，将整理好的数据上交到监理部门，等到审核通过之后再根据相应数据绘制出实际的布桩图;最后，施工人员需要对场地进行袋装砂井的施工，完毕之后再根据已绘制的布桩图进行CFG桩的放样工作。

三、施工要点

①放线后进行两次以上的定位复核，并请监理复核认可。

②桩提材料：42.5号普通硅酸盐水泥；碎石：粒径采用8～25mm；砂：含泥量<5%；粉煤灰级别：Ⅱ级。混合料强度等级达到C25，坍落度16cm~20cm，应尽量取低值。

③钻进过程中应根据土层情况及时调整钻进速度，在钻杆上做好标记，一次达到设计深度，确保桩长和桩径。

④首盘混合料灌注前，应用清水或用水泥砂浆清洗管路。⑤注意桩底灌注质量，混凝土进入钻杆后方可提钻，提钻开阀门的高度不宜超过0.3m，在对桩底泵压混凝土时应停止提钻，并保持压力0.5min。每泵压一次匀速提钻不超过25cm，保证混合料淹没钻具1.0m以上。

⑥桩头高度至少保证超过设计标高50cm，实际经验证明CFG在桩头50cm以下桩身的混合料质量较为稳定，骨料分部均匀，胶结好，切面光滑，切面基本不见气孔，从而可以确保设计桩长内的桩身质量。

⑦投料时混凝土的拌制不需要送往拌合站，只需要在施工现场进行均匀的拌制即可。但在拌制之前，工程师仍然需要进行室内试验，采用C15混凝土的配合比进行配料，并严格按照比例进行配制，将原材料计量的误差限定在规定的范围之内。混凝土在搅拌过程中，应该要保证细砂、碎石、水泥均匀拌制，且搅拌时间一定要控制在1min以上。另外，施工人员还需要将混凝土原料的坍塌度控制在80～120mm之间，将其堆放在现场时，施工人员必须要观察其含水量的变化，并做好详细的记录。

⑧遇到砂、淤泥等地层应降低提钻速度，从而保证混合料始终充满钻杆。

⑨搅拌、泵送或提钻要密切协调，减少桩身灌注时间。避免灌注过程引起的断桩。

⑩成桩后一定注意保护好桩头，严防重型机械行走、扰动，避免破坏桩身。

成桩后养护时间应大于3d，之后方可进行桩间土的清除及桩头的剔除，桩间土的清除及桩头的剔除最好采用人工方式（这样可以有效的避免机械施工对桩身的破坏）。剔桩头时由2人或3人同时进行，使用钢钎在同一个水平面从二个或三个角度同时剔凿，严禁从一个方向使桩单向受力。

四、施工过程注意事项以及常见问题

（一）、提管过程很关键，提管过程的恰当与否直接影响桩基的质量

当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先拔管后泵料。严格控制拔管速率，拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩项浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率桩的提拔速度控制在1.5～2m/min。成桩过程应该连续进行，避免供料出现问题导致停机待料。该工地桩长介于8～12m之间，每次提管时间控制在8min左右。这样就可保证成桩的质量。

（二）、拔管过程避免反插

在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，应避免反插。在工地施工过程中，停止灌注混凝土的时机比较难把握。一次当钻杆提出后量的桩顶标高稍低于实际桩顶标高，这时不可以继续往管道里灌注混凝土，因为在钻头脱离地面的时候会有土掉在桩顶混凝土上，继续浇注混凝土会导致桩夹泥甚至断桩，因此现在不做任何处理，等到挖除桩顶土层作扩大装头的时候将桩接上。

（三）、桩头空芯

主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时，管内充满空气，泵送混合料时，排气阀将空气排出，若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出，就会导致桩体存气，形成空芯。为避免桩头空芯，施工中应经常检查排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。

（四）、钻进困难

主要原因为遇到地下障碍物如石块、混凝土块，钻机功率不够或钻进速度太快造成憋钻。应选用硬质合金钻头，采用合适的钻速。遇到障碍时如障碍物不深，应进行清除后复钻，如不易挖出则改变桩位。

（五）、桩端不饱满

这主要是因为施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力。为杜绝这种情况，施工中前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。

（六）、机械突发故障

对于CFG桩施工过程中机械设备发生故障时，应及时检修设备，尽快恢复正常施工。若桩机施工某根桩至一半时钻机发生故障，且3h内无法继续施工，可根据现场具体情况重新施工此桩，以保证CFG桩成桩质量，并对其进行小应变检测。

结束语

CFG桩的使用，使地基土密实，容重增加，孔隙比减少，防止砂土在受震时液化，提高地基土的抗剪强度和水平抵抗力，避免地基产生滑动破坏，减少固结沉降使地基变均匀，起到置换、挤密作用，所以，现代施工中CFG桩的使用有着不可替代的作用。

参考文献

[1]建筑施工手册编委会.建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范.