CFG桩施工中常见质量问题及预防措施

CFG桩施工中常见质量问题及预防措施 CFG桩施工中常见质量问题及预防措施1、CFG桩工程本工程位于西安市浐灞生态区滹沱寨村。 据勘探揭露，场地内地层在桩长深度范围内主要由素填土、黄土状粉质粘土、粉质粘土、粗砂等地层组成，地下水位为-21m。 拟建构筑物基础埋深10.4m，地下三层，层高32F。 设计采用CFG桩复合地基。 CFG桩采用长螺旋钻孔管内泵压混凝土的施工工艺。 具体设计参数为：桩径400mm、桩距1300mm、桩长21.0m、梅花形布置，桩身混凝土强度Ｃ30，复合地基承载力特征值620KPa。 2、CFG桩施工中出现的问题及预防措施本工程在施工过程中常见的问题有：堵管、桩头空芯、桩身夹泥、窜孔、断桩、桩端不饱满。 2.1堵管问题堵管是长螺旋钻孔管内泵压混凝土施工工艺常见的主要问题，它不仅影响施工效率，增加劳动强度，而且还会造成材料浪费。 2.1.1堵管原因分析(1)混凝土配合比不合理。 当混凝土中的细骨料用量较少，粗骨料过大，混凝土和易性不好，常发生堵管。 (2)混凝土搅拌质量有缺陷。 混凝土塌落度过大，易产生离析，管内水浮到上面，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；塌落度过小，混凝土在输送管内流动性差，泵送压力过大，也容易造成堵管。 (3)设备缺陷，当泵入混凝土后，砂塞堵住了钻头阀门，造成混凝土无法下落。 (4)冬季保温措施不当，常常会在输送管和弯头处造成混凝土结冻；夏季降温措施不当，往往由于温度过高，导致混凝土中水蒸发。 (5)施工操作不当。 2.1.2堵管预防措施(1)施工时严格按照设计、试桩时确定的配合比进行施工，施工时混凝土塌落度宜控制在180mm～200mm，粗骨料可采用卵石或碎石，最大粒径不宜大于30mm。 (2)必须确保混凝土能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆芯管内。 (3)施工时若发现混凝土可泵性差，可适量掺入泵送剂。 搅拌好的混凝土通过溜槽注入到混凝土泵储料斗时，需经过一定规格的过滤栅。 (4)采用合理弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式。 (5)冬季施工采用加热水的办法来提高混凝土的出口温度，混凝土的入孔温度不低于5.0℃，通常是采用直接用火加热储水箱，水温不宜超过60.0℃；夏季当气温高于30℃时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料，每隔一段时间洒水降温。 (6)钻杆进入土层预定标高后开始泵送混凝土，管内空气从排气阀排出，待钻杆芯管及输送管充满混凝土，应及时提钻，保证混凝土在一定压力下灌注成桩。 2.2桩头空芯问题截桩头时，发现个别桩存有桩头空芯现象。 桩头空芯是由于桩体顶部的密实度较差，桩体内存有空隙。 2.2.1桩头空芯原因分析在施工过程中，如排气阀不能正常工作，就会导致桩体内出现空隙；在钻机钻孔时，长螺旋钻管内充满空气，造成泵送混凝土时，排气阀被堵塞不能将空气排出管外，致使桩体含有空气，在泵送完混凝土料后，混凝土在自重作用下下沉，形成桩头空芯的现象。 成孔至设计标高时，泵送混凝土前，拔管过快。 2.2.2桩头空芯预防措施为防止桩头空芯的质量问题，在施工中应当经常对排气阀的工作状态进行严格检查，当发现堵塞现象时应及时的进行清洗。 钻至设计标高时，应先泵送混凝土并停顿10~20s，再缓慢提升钻杆。 。 2.3桩身夹泥问题桩身夹泥是指桩身内存在泥土夹层，使桩身截面减小或隔断。 2.3.1桩身夹泥原因分析主要由以下原因形成：在饱和淤泥层中施工时，拔管速度过快或桩身材料中粗骨料粒径过大，坍落度过小，拔管时桩身材料尚未流出，钻头没有埋在混凝土里，周围土体即涌入桩身，造成夹泥。 2.3.2桩身夹泥预防措施灌注混凝土时保证钻头埋入混凝土内≥lm，控制混凝土坍落度和石料的粒径，保证混凝土的和易性，防止堵管造成断桩和夹泥。 2.4窜孔问题在高压缩性淤泥层、流塑淤泥质土层、承压水的砂土层、流砂层、饱和细砂层、粉砂层中施工常遇见窜孔现象。 在一般情况下，完成一根桩所需时间为8min一10min。 假如完成A桩后，在B桩钻进成孔过程中，A桩混合料尚未凝固而流向B桩钻孔中，发现已完的A桩突然下落。 工程中称这种现象为窜孔。 2.4.1窜孔原因分析施工时钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体发生扰动，土体受剪切作用而发生液化或能变，从而产生窜孔。 2.4.2窜孔预防措施(1)采取大桩距的设计方案。 增大桩距的目的在于减少新打桩对已打桩的扰动。 (2)改进钻头，减少对土体的扰动。 (3)减少打桩推进排数，如将一次打好几排改为2排或1排，尽快离开已打成的桩，减少对已打桩扰动能量的积累。 (4)必要时采用隔桩、隔排跳打方案。 (5)当提钻灌注混合料到发生窜孔土层时，停止提钻，连续泵送混凝土，泵送压力加大，迫使窜孔桩混凝土液面恢复到原设计标高。 2.5断桩问题断桩是由于提钻太快泵送混凝土跟不上提钻速度，钻头上的泥块落入孔内桩，或是用大型机械野蛮清理桩间土，造成CFG桩身浅层断桩。 2.5.1断桩原因分析(1)挖掘机械使用不当，造成基桩受到扰动与碰撞，在剪力作用下CFG桩发生断裂的现象；(2)提钻过快，会造成泵送混凝土料和提钻速度匹配不恰当，空气未全部释放出来，混凝土未及时填充，致使桩身产生断面裂缝；(3)桩间土开挖施工中成品保护不完善，导致桩身被挖断；(4)截断桩头时施工工艺不合理。 2.5.2断桩预防措施(1)在施工中，要严格控制机械的施工，防止因施工不当造成成品破坏，采用小挖掘机进行开挖时，挖斗尺寸比桩间净排距小20～30cm；同时人工配合清理桩身周围的土；(2)严格按设计要求进行配料和搅拌的施工；(3)在施工过程中应严格控制拔管速度，并且泵送混凝土料和拔管应该连续均匀，拔管速度通常为2～3m/min；(4)当桩体施工完成后，必须等待CFG桩达到一定的强度，才能进行桩间土开挖施工，并且在桩间土开挖时要选择合适施工机械和施工工艺；(5)在截断桩头时应采取大锤击打对称钢钎的方法或者切割片环切的施工工艺。 2.6桩端不饱满问题桩基施工完毕，对CFG桩及复合地基检测时，用静载实验检测单桩承载力时，桩体承载力产生突变，急剧减小；但用低应变反射波法检测桩身混凝土的完整性，桩身完整性符合要求，此现象可能是由于桩端不饱满原因引起。 2.6.1桩端不饱满原因分析当桩端达到设计标高后，为了便于打开阀门，泵送混合料前将钻杆提拔30cm。 这样操作存在下列问题：①有可能使钻头上的土掉进桩孔；②当桩端为饱和的砂卵石层时提拔30cm易使水迅速填充该空间，泵送混合料后，混合料不足以使水立即全部排走，这样桩端处的混合料可能存在浆液与骨料分开现象。 这两种情况均会影响CFG桩的桩端承载力的发挥。 2.6.2桩端不饱满预防措施施工时不能先提钻后泵料。 钻机钻至设计标高后，应先泵入混凝土，使钻杆芯管充满混凝土，并停顿10~20s，再缓慢均匀提升钻杆，做到钻头始终埋入混凝土内1m左右。 施工中前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。 3缺陷桩基的一般处理方法针对以上缺陷桩的一般处理方法有复打法、接桩法、钻孔压浆补强法和补桩法。 (1)复打法：在施工过程中，一旦发生机械故障、堵管等时，马上进行处理，在混凝土初凝前处理完毕的，可以在原桩位重新钻孔施工。 (2)接桩法：成桩后当桩顶标高不足或者质量问题部位的深度较浅时，常采用此法进行处理。 施工工艺为采用人工开挖桩周土至问题截面以下不小于200mm处，将桩顶修平、凿毛并清理干净，采用高一标号的混凝土补加至桩顶设计标高，补加部分桩身直径宜大于原桩直径200mm。 (3)钻孔压浆补强法：此法适用条件是桩身混凝土严重离析、蜂窝、松散、强度不够及桩长不足、桩底沉渣过厚等缺陷，常采用钻机钻孔、高压注浆法来处理。 (4)补桩法：对于质量问题位置在中深部时，常采用补桩法进行处理。 经设计单位验算后，当需要进行补桩时，应在桩基承台或筏板施工前进行补桩。 本工程主要采用复打法、接桩法和补桩法进行断桩处理。 4施工过程中的质量控制要点(1)要严格按设计配合比拌和混合料，坍落度要控制在180mm～200mm之间。 (2)提钻时严格按试桩调整拔管速度拔管，提拔钻杆要采用静止提拔，在特殊情况下采用边旋转提拔，同时通过混凝土输送泵的泵送次数来确定实际投料量，并且必须保持混凝土面始终高于钻头面，钻头低于混合料面15~25cm，保证管内有一定高度的混凝土。 确保钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续。 (3)为了保证CFG桩在施工时不影响相邻桩的桩身质量，施工中根据地质条件，必要时采取隔桩、隔排跳打方法施工。 (4)施工中应经常检查排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗，以免造成桩头空芯。 (5)施工中提钻与混凝土供应必须密切配合，保证提钻和泵料的一致，以防止桩端不饱满而影响CFG桩的承载力。 特别在遇见饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料。 (6)施工桩顶标高必须比设计标高高50cm，在后续的清土和截桩工作中，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。 5结论在本项目工程量大、工期紧、施工环境差，但经项目部精心、合理地安排施工，制定科学、详细的施工计划，在施工过程中针对CFG桩的这些常见质量通病，通过对各个关键工序对各质量控制要点进行监控，对各个工序严格把关，使这些质量通病都得以有效地控制，保质保量的按期完工。 经第三方检测单位检测，桩基工程满足规范和设计要求，地基与基础验收评定为合格工程。