浅谈CFG桩施工工艺

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　　摘要：CFG桩是近十多年内发展起来的一种软弱地基处理方法，由于这项技术的施工成本较低，处理的地基承载力也较高，使得其近些年内在我国工业与民用建筑地基处理方面得到了广泛的应用。CFG桩复合型地基，可以较大幅度地提高天然土层的承载能力，降低路基的基础沉降，并且具有施工方法简单、施工周期短、成本造价低、环境污染小等优点，在建筑、路基基础处理中应用越来越广泛。本文通过对CFG柱施工技术进行简单分析研究，在此基础上讨论CFG桩在施工过程中进行施工工艺和质量控制的方法，对在施工中一些常见问题进行分析，以此为CFG桩施工提供一些可参考的经验和建议。
　　关键字：CFG；桩 ；施工工艺；质量控制
　　一、CFG柱施工技术概况
　　CFG桩是在碎石桩的基础上改进而成的，由于材料中加入了工业废料粉煤灰，在使用上不用配置钢筋就能够充分发挥桩间土的承载能力，在建筑施工中具有非常明显的经济效益和社会效益。CFG桩复合地基充分的利用天然地基的承载能力，这样就能充分发挥桩间土的作用，并且CFG桩本身不配钢筋，这就使得其综合造价相比其他产品较低，在同等建设条件下一般CFG桩复合地基的综合造价仅为灌注桩造价的的50%～70%左右。CFG桩在施工时也不需要钢筋笼制作等工序，也就减少了成桩时间，缩短了工程的工期，特别是在利用长螺旋成孔泵送砼法进行CFG桩施工时，成孔成桩一次性完成，更加快了施工速度，即节约了成本又缩短了工程施工周期。
　　二、CFG桩施工方法分类及要求
　　（一）振动沉管灌注施工单一地基处理方式的CFG桩
　　1、材料配合比设计、施工条件测试项目：
　　A.进行施工前：水泥、粉煤灰、混凝土砂及碎石等建筑原材料检测。
　　B.建设施工中：检查桩体建筑材料配合比、坍落度和拔管速度、成孔深度。
　　C.项目施工完成后：检查桩顶标高、桩位、桩体质量。检验桩身整体建设的完整性，采用低应变动力进行试验。
　　2、施工工艺重点注意环节：
　　A.沉管；B.投料；C.拔管；D.封顶；E.制作试块。
　　（二）长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工复合地基处理方式的CFG桩
　　1、施工用机械选择：长螺旋钻。
　　2、施工工艺技术参数确定：
　　A.桩体砼配合比选定；
　　B.拔管速度；
　　C.桩体填料充盈系数。
　　3、主要工序的工艺要求、质量控制关键点：
　　A.桩体砼配合比合适，拌和质量满足要求；
　　B.拔管速度适宜，连续灌注施工。
　　4、处理效果监测检验内容：
　　CFG桩：A.桩体强度；B.单桩、复合地基承载力。
　　水泥土挤密桩+CFG桩：A.多桩复合地基承载力；B.桩间土密实度；C.处理深度黄土消除湿陷性。
　　5、质量检测方法：
　　A.静力触探；B.轻便触探；C.钻芯取样；D.低应变检测；E.开挖检查。
　　6、柱质量检验要求：
　　水泥同批每200吨、粗细骨料同批每400立方米作为一个抽样检验组，混合料坍落度、强度每台班进行抽样检验3次，桩数、布桩形式进行全数检验；每根桩投料量进行全数检验，料斗计量或混凝土泵设定自动记录；桩长设置全数检验，检测钻杆或沉管长度；进行桩身质量、完整性全数检验，进行低应变检测或抽芯检验；结合复合地基承载力承载板检验。
　　三、CFG桩施工工艺
　　（一）振动沉管灌注施工工艺
　　1、施工条件：采用振动沉管打桩机，并安装电脑自动记录流量计。
　　2、施工技术关键
　　2.1、沉管：根据施工设计桩长、沉管入土深度来确定机架高度和沉管的长度，并进行设备组装。当桩机就位，调整沉管与地面垂直，保证垂直度偏差不大于1%。启动电动机，开始沉管，并在过程中注意调整桩机的稳定，避免严禁倾斜和错位。采用间隔打桩方法，避免损坏邻近桩，保证整体施工质量。沉管过程中须作做好记录，对土层变化处予以说明。
　　2.2、投料：用料斗进行空中投料，待沉管达到设计标高后必须尽快进行投料，直至管内混合料面与钢管料口达到平齐。
　　2.3、拔管：首次投料后留振5～10s，拔管速度控制在1.2～1.5m/min，拔管过程中不能反插。如上料不足，仍必须在拔管过程中继续空中投料，以保证成桩后桩顶标高能够达到设计要求，且成桩后桩顶标高需要考虑计入保护桩长。桩管拔出地面后，应采用粒状材料或用粘土进行封顶。
　　CFG桩沉管法施工工艺框图
　　
　　
　　
　　2.4、开槽及桩头处理：CFG桩施工完成后7天即可开槽，若基坑深度不大于1.5m就可以采用人工开挖，当基坑深度大于1.5m时，就必须考虑人工和机械进行联合开挖，并通过试开挖来确定预留人工开挖的深度，一般人工开挖要预留厚度，不小于700mm，以避免造成对桩间土及桩产生不良影响，避免出现桩顶设计标高以下的桩体断裂和扰动桩间土现象。
　　施工完成28天后，应进行桩、土以及复合地基的检测。桩间土应采用现场静力触探和标准贯入试验，与地基处理前情况进行比较，分析处理效果。桩的自身质量监测应采用单桩静载试验来测定桩的承载力，以此判断成桩质量和是否发生断桩等缺陷。复合地基检测则应采用单桩复合地基试验和多桩复合地基进行监测试验。
　　
　　
　　CFG桩螺旋钻引钻沉管法施工工艺流程图
　　
　　
　　
　　
　　（二）长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工工艺
　　1、混合料搅拌：
　　混合料搅拌要求严格按照配合比进行配料，计量对比要求准确，投料顺序为：先投碎石、后水泥、再投粉煤灰和外加剂，最后投入放石屑，使水泥、粉煤灰和外加剂夹在石屑、石之间，不易飞扬或粘附在筒壁上，这样也易于搅拌均匀。每盘混合料的搅拌时间不应小于60秒，混合料坍落度要控制在16～20厘米之间。
　　2、钻进成孔：
　　钻孔开始时，应先关闭钻头阀门，向下移动钻杆至到钻头触及地面时，启动马达继续钻进，一般应先慢后快。在成孔过程中，如果发现钻杆摇晃或难以进行钻进时，应放慢钻进尺，否则就容易导致桩孔偏斜、位移，甚至导致钻杆、钻具损坏。钻进的深度要取决于设计的桩长，当钻头到达设计桩长的预定标高时，应在动力头底面的停留位置相应的钻机塔身处作醒目的标记，并作为施工时控制桩长的依据。在正式施工时，当动力头底面达到标记处桩长时也就满足了设计要求。施工时还需要考虑施工工作面的标高差异，适当做出相应增减调整。
　　
　　
　　
　　
　　长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程图
　　
　　
　　
　　
　　3、灌注及拔管：
　　CFG桩成孔达到设计标高后，应该停止钻进，并开始泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始进行拔管，严禁先提管后泵料操作。成桩的提拔速度要控制在2～3m/min，同时成桩过程连续进行，避免停机待料现象出现，并保证不在饱和砂土、粉土层内停机。灌注成桩工艺完成后，用水泥袋将柱头盖好，进行柱头保护。施工中每根桩的投料量不得少于设计要求的灌注量。
　　四、CFG桩施工中常见的问题及防治措施
　　1、混合料配合比不合理
　　当混合料中的细骨料和粉煤灰的用量较少时，就会导致柱的混合料和易性不好，经常会发生堵管现象。因此，在进行混合料配合比时要注意这两种材料的掺入量，特别是要注意粉煤灰掺量应该控制在60～80kg/m3左右。
　　2、混合料搅拌质量缺陷
　　坍落度太大的混合料，容易产生泌水、离析，还易造成堵管现象发生。但坍落度太小，混合料在输送管内的流动性太差，也容易造成堵管现象出现。施工时坍落度宜控制在16～20cm内，若混合料可泵性较差，可以适量掺入泵送剂。
　　3、施工操作不当
　　钻杆进入土层预定的标高后，就会开始泵送混合料，管内的空气将会从排气阀排出，当钻杆芯管及输送管充满混合料、介质变为连续体后，应及时提钻，以保证混合料在一定压力下灌注成桩，否则将会影响CFG柱成柱质量。
　　4、桩体上部存气
　　如果施工时没有经常检查排气阀是否堵塞，就会出现桩体因馆内空气无法排除而出现空洞，若发生堵塞必须及时采取措施加以清洗。
　　五、施工质量控制措施及建议
　　1、CFG桩复合地基的变形计算。当前工程中的沉降计算虽然有解析法、数值解法多种,但应用最多的还是《建筑地基基础设计规范》中的有关规定,但计算结果与实际结果之间相比存在较大的误差,常常要高出很多倍。因此应在施工前，应仔细选择变形计算方法，并保证变形计算结果与实际结果的误差最小。
　　2、CFG桩的截桩工艺尚待研究，软截桩常常造成桩体上部变形或断裂。
　　3、是否达到硬层的判断问题，是一个重要问题，但目前判断存在困难并缺乏准确性,建议能否使用测量电流梯度值的方法来进行判定,这样的判断方法的应用尚需积累一定数据,希望能够在在今后的施工试验中进一步进行分析研究。
　　4、CFG桩使用的原材料标准问题有待商榷和明确，如CFG桩含泥量是否应不大于1%,需要作出明确规定。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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