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1、CFG桩复合地基施工工艺及成桩常见问题南雄市住房和城乡规划建设局 刘 辉摘要：结合厦漳跨海大桥海平互通工程施工实例,详尽阐述CFG桩复合地基施工工艺,并对CFG桩成桩常见问题进行探讨，为今后类似工程提供参考和借鉴。关键词：CFG桩复合地基施工工艺成桩常见问题1、前言CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩,是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术。CFG桩复合地基同碎石桩复合地基相比，具有变形模量高，承载力提高幅度大,施工速度快，操作简便等特点。其自身本构关系呈线弹性模型，弹性模量受混合料塌落度、石屑率、水泥粉煤灰比影响.CFG桩复合地基具有置换作用、挤密作用、边载作用和对土的约束作用等复合地
2、基效应。CFG桩施工工艺经过几十年的改进,目前应用较普遍的长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩施工能较好地满足工程质量和进度的要求。它以成桩速度快、低噪音、无振动、对桩间土扰动小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛应用于各类工程的地基处理和加固施工。另外，褥垫层的摊铺、碾压施工工艺也能利用一般成熟路基填筑工艺较易地控制施工质量，以实现模块化、标准化和流水化施工。本文结合厦漳跨海大桥海平互通工程施工实例,主要介绍高速公路软基处理CFG桩的应用,阐明CFG桩的原理，对CFG桩的施工工艺详尽阐述，并对CFG桩成桩常见进行探讨,为今后类似工程提供参考和借鉴.2
3、、CFG桩的工艺原理CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩（Cement F1yash Gravel Pile）的简称，是掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成具有一定黏结强度和一定压缩性的半刚性桩体，达到置换、压缩、挤密桩间土的作用。同时，褥垫层采用一定厚度的碎石层夹两层双向土工格栅夹砂的形式，起到挤压褥垫层和桩间土接触，使得桩和桩间土始终参与工作，并使桩间土在桩体沉降不断增加的情况下能不断发挥其承载力作用和协调桩体竖、横向变形的作用。它通过摊铺机精平和压路机静压的方式将CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。CFG桩复合地基施工分为CFG桩长螺旋钻孔灌注施工和褥垫层摊铺、碾压施工两道工序。
4、在施工过程中，CFG桩施工工艺较简单，其施工主要是长螺旋成桩机械和混凝土拌和、运输、泵送设备相配合，操作方便且施工进度较快，质量能够得到保证。其长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩法具体工艺原理是采用长螺旋钻机钻进成孔，达到设计标高后后由混凝土泵将混合料从钻杆内空腔泵压进土体，同时提升钻杆,形成桩体。配套设备主要有长螺旋钻机、混凝土输送泵、连接管道、弯头等.泵送砼坍落度控制在1620cm,成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜。褥垫层施工的工艺原理是采用人工配合小型挖掘机挖除桩间土及桩头，铺设一定厚度的碎石垫层和砂垫层以及两层双向土工格栅的形式，人工配合机械摊铺、碾压施工。3、工程简介海平互通位于漳州
5、龙海市港尾镇后丰村附近区域，为一般式互通，与招商大道连接。其中软土路基段落为A匝道AK0+982.8AK1+049.1段,该段软基段落均为新建匝道，地基处理方法为CFG桩复合地基。设计桩径为0.5m，桩长9.5m11。5m，桩间距为1。7m*1。7m及1.71。9m，共860根,总长9427m。桩身混凝土强度为C20,桩帽为双面配筋的现浇C30钢筋混凝土板，桩帽与桩为现浇混凝土连接，桩顶设50cm厚级配碎石砂加筋褥垫层,夹两层双向钢塑复合土工格栅。本工程属于海积一级阶地地貌软土发育工程地质区，地形较平缓。该填方路段地层为高压缩性土层，地层主要为第四系海积层：流塑状淤泥及淤泥质粘土，厚约0.01
6、。60m；可硬塑状粉质粘土层；松散中密状砂层；中密状卵石层，在7度地震作用下,不会发生震陷液化；下卧南园组J3n凝灰熔岩及其风化层。该段路基土工程地质性质较差，软土层厚度较小但埋深较大。场区内地下水主要为赋存海积砂层中的孔隙水及基岩中裂隙水,主要接受大气降水及潮汐侧向补给，水位水量随季节性变化不大。4、施工工艺考虑到挤土效应的影响，本工程设计采用长螺旋钻管内泵压施工工艺。CFG桩复合地基处理断面见图4.-1 软土地基处理刚性桩复合地基横断面示意图.图41 软土地基处理刚性桩复合地基横断面示意图CFG桩长螺旋钻管内泵压施工工艺流程框图见图42：CFG桩施工工艺流程框图。桩位放线桩机就位、调平钻孔
7、至设计标高泵送混合料拔管、灌注混合料至设计标高移 机桩顶砼达到龄期后，清理桩间土，并凿除桩头桩体检验合格后，浇筑桩帽，铺设褥垫层图4-2：CFG桩施工工艺流程4。1、施工准备、场地平整。施工现场必须清除地上和地下一切障碍物后再予以平整。施工前应预留保护土层,厚度一般为300mm500mm，场地平整后的高低误差须小于100mm。、对原材料质量进行检验，合格后方可使用.、必须做好两侧排水工作，完善场地排水系统，以保证雨雪天正常施工并保证施工质量。、机械组装和检查，保证钻杆具有足够长度，满足桩长变化需要.、根据砼供应量的大小设计配备相应功率的搅拌站及砼运输车的数量；同时规划好场地内多台桩机的施工作业
8、面及施打方向,以此安排便道及错车平台的修整和布设。4。2、桩基施工4。2。1、钻机就位钻机就位时，由现场技术员检查桩位无误后，通知施工员可以安装钻机就位。钻机移至第一根桩就位，用自动水平仪调整机架,通过底座支垫调节调整水平，调整钻杆与地面垂直，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，并且在桩旁的机架侧面用红油漆作好钻孔深度的水准标高标志,填写施工标识并挂在桩机上.开机前须检查导向架的垂直度,施工中随时观察和保持钻机底盘的水平和导向架的竖直，桩体垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不大于50mm，成桩直径不得小于设计值。图43 长螺旋钻机桩位对准图图4-4
9、长螺旋钻机垂直度控制图4。2。2、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，启动钻机钻入，钻进时应先慢后快。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，当标记处与标志持平时，钻杆就达到设计标高。施工时由现场技术员或施工员用钢卷尺检查深度和垂直度并且作好检查记录,现场钻机操作员作好钻进记录（内容含岩层情况、钻进时间、进度尺寸、钻机状况等）。当遇到较硬土层，钻杆出现摇晃，进尺困难时，应放慢进尺，同时现场技术员积极探明情况，给总工程师做出书面汇报，一起参与现场处理，作好处理记录，直到钻至设计标高.施工桩长应根据设计要求、
10、地质情况和钻进电流变化综合控制，确保桩体穿透软土层进入持力层不小于1。0m。4。2。3、泵送混合料混合料采用C20商品混凝土，坍落度要求160mm200mm,混合料不得离析,配合比必须按确定的试验配合比要求认真控制，采用长螺旋成孔管内泵压砼成桩施工工艺，每根桩的投料量不少于设计灌注量。混凝土浇筑前必须重新检查成孔深度和垂直度并填写混凝土浇筑申请，合格后方可浇筑.混凝土浇筑前必须检查混凝土塌落度、和易性并记录.混凝土运到灌注点不能产生离析现象.灌注首批砼之前在用同配合比的无石子砂浆湿润导管，然后再放入首批砼.在确认初存量备足后，可开动混凝土泵，将混凝土直接泵入导管内,在初期泵入混凝土时应控制泵入
11、的速度，并注意观察提钻速度。提钻和泵压混合料要密切配合防止提钻过快.提钻速度应根据混凝土的泵送速度和孔径的大小等因素确定,提钻过程须保证钻头没入混合料面，提升速度宜控制在2m/min3m/min.做好混凝土用量记录和提管时间记录.混凝土灌注必须连续进行，中间不得间断。应避免因后台供料慢导致停机待料,也应防止供料过快导致堵管.钻孔产生的弃土应及时人工清除至路基范围以外。混凝土灌注过程中，应始终保持导管位置居中,提升导管时应有专人指挥掌握。不使骨架倾斜、位移，混凝土灌注到桩孔上部0.5m以内时，可不再提升导管,直到灌注至设计标高后一次拔出。灌注至桩顶设计标高后必须多灌一倍桩径长度约500mm，以保
12、证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。提钻后，将桩体钢筋缓慢插入桩内，再对桩头上部2m3m进行振捣。打桩过程中,应经常检查桩身混合料的配合比、坍落度、提钻速度、成孔深度、混合料的灌入量,并做好记录。混凝土浇筑应做混凝土强度试块,每浇注一个班次或者100m3混凝土时留设一组标养试块，试块应养护好，达到一定强度后立即拆模送往养护室标准养护；混凝土施工完毕后,及时收集混凝土出厂合格证、混凝土强度报告，做混凝土强度评定。4.2.4、移机成桩后,移机到下一根桩继续施工。在同一排桩施工时,纵向、横向平移钻机采用钻机机座的导轨自动平移.横向移机操作：把钻杆落位放好,机塔和底盘加固稳定，启动转盘和导轨，使机头左右转向
13、,利用四个支撑腿把钻杆移到指定的桩位，整个操作熟练时2分钟完成。纵向移机操作：把钻杆落位放好，机塔和底盘加固稳定，启动导轨和支腿，使机头前后移动，利用四个支撑腿把钻杆移到指定的桩位，整个操作熟练时3分钟完成.钻机到位后，技术人员要重新做“桩机就位”的各项工作，保证桩位准确.4.2。5、凿除桩头施工结束后注意保护桩头，在龄期未到之前禁止重型机械碾压。成桩24小时后清土，开挖时应将顶部施工质量差的浮浆段人工凿除，严禁采用机械直接开挖至桩顶标高。清土采用小型机械设备及人工挖土、运输；小型机械挖土时应离开桩边20cm，余土用人工清除，避免对桩体造成破坏；坑底预留20cm土层人工清除，找平；人工截桩，采
14、用3根钢钎间隔120，沿径向楔入桩体，直至上部桩体断开，桩顶采用小钎修平。如因剔桩造成桩顶开裂、断裂,按桩基混凝土接桩规定，断面凿毛,刷素水泥浆后用高一级混凝土填补并振捣密实。CFG桩施工质量检验标准见表22：CFG桩施工质量检验标准表。表2-2：CFG桩施工质量检验标准表项目序号检查项目合格标准检查方法主控项目1原材料资料完整，试验项目符合设计要求查产品合格证书及抽样送检2桩径不小于设计值抽查桩数的33桩身强度不小于设计值取芯法,总桩数的54单桩承载力和复合地基承载力不小于设计值受检桩数按闽高路工2000150号文件执行5桩身完整性按桩基检测技术规程宜采用反射波法,受检桩数按闽高路工2000
15、150号文件执行，如上述3条能判定桩身完整性，可减少相应的检测数量一般项目1桩距(mm）100抽查桩数的3%2桩垂直度1抽查桩数的3%3桩长不小于设计值查施工记录4。2.6、碎石砂垫层施工级配碎石砂加筋垫层含碎石70，粒径2040mm,含泥量不大于5，强度不低于四级。中粗砂含量30,含泥量不大于5%，细度模数3，渗透系数不小于510-3cm/s。桩顶加筋垫层土工合成材料采用双向钢塑复合土工格栅，格栅强度不小于80KN/m，对应变形率小于3。格栅保护层采用聚乙烯，厚度为1mm。碎石砂垫层施工见图45 碎石砂垫层施工示意图图45 碎石砂垫层施工示意图垫层铺设前必须对碎石砂垫层材料作检验，各项指标符合设计及规范要求,并报请监理工程师审批同意使用后方可用于铺设垫层。在垫层铺设过程中，每填筑5000m3送检一次。碎石砂垫层铺设要点：、铺设垫层采用填筑法施工，分段铺设，用汽车将碎石砂运到场地，用推土机摊平，分层压实,压实厚度宜为15cm20cm，密实度要达到93.如需起拱,其起拱坡度应符合设计要求.、垫层横向应延伸出坡脚外1m，在桥头台前，纵向应伸出坡脚外1m，以利排水，两
