CFG桩复合地基施工工法

CFG桩复合地基施工工法1. 适用范围CFG桩复合地基处理技术应用广泛，适用于处理淤泥质黏土、软土及承载力在200kPa左右的较密实性土。

2. 工艺原理CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。

3. 施工方法及操作要点CFG桩的施工方法按施工设备的不同主要有振动沉管和长螺旋钻管内泵压两种工艺。

3.1 振动沉管CFG桩施工工艺3.1.1 施工设备施工设备为振动沉管机，分为DZ、DZKS、DZJ系列。

其中DZ系列为普通垂头；DZKS系列又名中空锤，除具有普通DZ系列的功能外，中间有Φ500mm的通孔，可以配合重锤或内夯管进行夯扩桩施工；DZJ系列可通过液压遥控调整偏心力矩，可在运转条件下，实现偏心力矩的调整。

3.1.2 施工程序（1）施工准备施工前应具备下列资料和条件：建筑物场地工程地质勘察报告。

CFG桩布桩图。

图应注明桩位编号以及设计说明和施工说明。

建筑场地邻近的高压电缆、地下管线、地下构筑物及障碍物等调查资料。

建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料。

具备“三通一平”条件。

施工技术措施包括以下内容：确定施工机具和配套设备。

材料供应计划。

标明所用材料的规格、技术要求和数量。

试成孔应不少于两个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。

按施工平面图放好桩位，若采用钢筋混凝土预制桩尖，需埋入地表以下30c m左右。

确定施打顺序。

复核测量基线、水准点及桩位、CFG桩的轴线定位点，检查施工现场所设的水准点是否会受施工影响。

振动沉管机沉管表面应有明显的进尺标记，并以米为单位。

3.1.3 CFG桩施工桩机进入现场，根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。

桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。

启动马达沉管到预定标高，停机。

沉管过程中做好记录，每沉1m记录电流表上的电流一次。

并对土层变化处予以说明。

停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。

混合料按设计配比经搅拌机加水拌合，拌合时间不得少于1min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要适当放长。

加水量按坍落度3~5cm控制，成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜。

启动马达，留振5~10s，开始拔管，拔管速率一般以1.2~1.5m/min（拔管速度为线速度，不是平均速度），如遇淤泥或淤泥质土，须在拔管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求。

成桩后桩顶标高还应考虑计入保护桩长。

沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或湿粘性土封顶。

然后移机进行下一根桩的施工。

施工过程中，抽样做混合料试块，一般一个台班做一组（3块），并测定28d 抗压强度。

3.1.4 施工中常见的几个问题（1）施工扰动土的强度降低振动沉管成桩工艺与土的性质具有密切关系，土的密实度对土的挤密性影响很大。

密实的砂土或粉土会振松，松散的砂土或粉土可振密。

（2）缩颈和断桩在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，即使得已打桩被挤成椭圆形或不规则形，严重的产生缩颈和断桩。

在上部有较硬的土层或中间夹有硬土的土层中成桩，桩机的振动力较大，对已打桩的影响主要表现为振动破坏。

采用隔桩跳打工艺，若已打桩结硬强度又不太高，在中间补打新桩时，已打桩有时被振裂。

（3）桩体强度不均匀桩机卷扬系统提升沉管线速度太快时，为控制平均速度，一般采用提升一段距离，停下留振一段时间，非留振时，速度太快可能导致缩颈断桩。

拔管太慢或留振时间过长，都会使得桩的端部桩体水泥含量较少，桩顶浮浆过多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均匀。

（4）桩料与土的混合当采用活瓣桩靴成桩时，可能出现的问题是桩靴开口打开的宽度不够，混合料下落不充分，造成桩端与土接触不密实或桩端一段桩径较小。

若采用反插办法，由于桩管垂直度很难保证，反插容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土等缺陷。

3.2 长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺3.2.1 施工设备长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式搅拌机组成的完整的施工体系。

其中长螺旋钻机是该工艺设备的核心部分。

3.2.2 施工准备（1）材料CFG桩原材料包括砂、石、水泥、粉煤灰和外加剂，在进场前需确定原材料的种类、品质，并将原材料送至试验室进行化验和做混合料配合比试验。

水泥：施工中多采用袋装42.5号普通硅酸盐水泥；卵石或碎石：粒径多采用8~25mm；砂：含泥量小于5%；粉煤灰：Ⅱ级、Ⅲ级粉煤灰；泵送剂。

（2）施工现场施工前场地的降水、开挖、水、电等需满足CFG桩施工要求。

①降水CFG桩施工要求地下水位应降至基底标高下0.5~1m，确定降水深度时还应考虑集水坑等的深度。

②基坑开挖当CFG桩在基坑内施工时，基坑开挖需满足下列要求：A、开挖深度开挖深度应根据基底设计标高和保护土层厚度确定。

开挖时，要求工作面平整，严禁超挖。

B、开挖范围开挖范围需考虑CFG桩边桩和角桩施工时的工作面，工作面的确定取决于机身尺寸和工作特性。

另外还需根据场地料场和搅拌机的布置情况，在基坑内预留混凝土泵的位置。

C、坡道为方便施工机械进出坑底作业面，需在基坑适当的位置开挖一段坡道。

坡道宽度、弯度和坡度需保证施工机械顺利进出基坑。

坡道表面需做适当硬化处理。

③施工道路及料场通往坡道、料场的道路及料场的表面需做适当硬化处理，保证施工时道路平整、通畅。

④施工用水、电施工时需保证混合料搅拌的用水量，要求所用的水对CFG桩混合料没有腐蚀性。

施工用电根据施工工艺所采用的设备用电的总容量确定。

⑤施放桩位在CFG桩施工前应根据设计图纸，确定建筑物的控制轴线，并将CFG桩的准确位置施放到CFG桩作业面上。

施放的桩位应明显、易找、不易被破坏。

（3）施工资料施工前应准备下列资料：工程地质勘察报告；建筑物场地邻近的高压电缆、地下管线、地下障碍物及构筑物的调查资料；地基处理方案；施工组织方案；CFG桩复合地基施工图；施工中各种记录、报审、报验表格。

3.2.3 CFG桩施工（1）钻机就位CFG桩施工时，钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大子l%。

（2）混合料搅拌混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，上料顺序为：先装碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加刺，最后加砂，使水泥、粉煤灰和外加剂夹在砂、石之间，不易飞扬和粘附在筒壁上，也易于搅拌均匀。

每盘料搅拌时间不应小于60s。

混合料塌落度控制在16～20cm。

在泵送前混凝土泵料斗、搅拌机搅拌前应备好熟料。

（3）钻进成孔钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。

一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。

在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

钻进的深度取决于设计桩长，当钻头到达设计桩长预定标高时，于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。

正式施工时，当动力头底面到达标记处桩长即满足设计要隶。

施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。

在钻进过程中，当遇到圆砾层或卵石层时，会发现进尺明显变慢、机架出现轻微晃动。

在有些工程，可根据这些特征来判定钻杆进人圆砾层或卵石层的深度。

（4）灌注及拔管CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料．成桩的提拔速度宜控制在2～3m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。

若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和已掌握的施工场地的土质情况，避开饱和砂土、粉土层，不得在这些土层内停机。

灌注成桩完成后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。

施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。

（5）移机当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。

施工时由于CFG 桩排出的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。

因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

3.2.4 CFG桩施工中常见的问题及质量控制措施（1）堵管堵管是长螺旋钻管内泵压CFG桩成桩工艺常遇到的主要问题之一。

它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。

特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。

产生堵管有如下几种原因。

①混合料配合比不合理当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料和易性不好，常发生堵管。

因此混合料配合比要注意这两种材料的掺人量，特别是注意粉煤灰掺量宜控制在60～80kg/m3。

②混合料搅拌质量有缺陷在CFG桩施工过程中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头达到钻杆芯管内。

混合料在管线内是以圆柱体形状，借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线的。

因此所设计和搅拌的混合料必须确保混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆芯管内。

坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，在管线内水浮到上面，在泵压的作用下，水先流动，骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而导致堵管。

坍落度太小，混合料在输送管内流动性差，也容易造成堵管。

施工时坍落度宜控制在16～20cm，若混合料可泵性差，可适量掺入泵送剂。

搅拌好的混合料通过溜槽注入到混凝土泵储料斗时，需经一定尺寸的过滤栅；有时过滤栅不起作用，可能将混入到粗骨料中的大块石或片石漏入混凝土泵储料斗，泵送混合料时，大块石或片石可能在管线内或动力头内腔管处堵塞，造成堵管。

③设备缺陷弯头是连接钻杆与高强柔性管的重要部件，当泵送混合料时，弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式，对混合料的正常输送起着至关重要的作用。

若弯头的曲率半径不合理，会发生堵管；弯头与钻杆垂直连接，也将发生堵管。

混合料输送管无论是刚性管还是高强柔性管，若施工结束后清洗不彻底，管内会产生混合料结硬块体，会妨碍润滑砂浆流动，以至造成堵管。

此外，管接头不牢固，垫圈破损，也会导致水泥砂浆流失，造成堵管。

④施工操作不当钻杆进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆芯管及输送管充满混合料、介质是连续体后，应及时提钻，保证混合料在一定压力下灌注成桩。

若注满混合料后不及时提钻，混凝土泵一直泵送，在泵送压力下会使钻头处的水泥浆液挤出，同样可使钻头阀门处产生无水泥浆的干硬少浆的混合料塞体，使管线堵塞，混合料不能下落。

（2）窜孔在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到这种情况，打完1号桩后，接着打相邻的2号桩时，随着钻杆的钻进，发现已打完尚未结硬的1号桩桩顶突然下落，有时甚至达2m以上，当2号桩泵人混合料时，能使1号桩下降的桩顶开始回升，泵入2号桩的混合料足够多时．1号桩桩顶恢复到原标高。