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1、4. CFG桩复合地基4.1 CFG桩施工技术发展简况 目前CFG桩复合地基技术在国内许多省市应用，据不完全统计，应用这一技术的有：北京、天津、江苏、浙江、河北、河南、山西、山东、陕西、安徽、湖北、广西、广东、福建、辽宁、黑龙江等23多个省市、直辖市、自治区。就工程类型而言，有工业与民用建筑，也有高耸构筑物，有多层建筑；结构形式有砖混结构，框架结构，剪力墙结构，也有外框内筒结构；基础形式有条形基础，独立基础，也有箱基和筏基。CFG桩复合地基于1988年提出并且用于工程实践。大量工程实践表明，CFG桩复合地基设计，就承载力而言不会有太大问题，可能出问题的是CFG桩施工。振动成管CFG桩施工工艺属
2、于挤土成桩工艺，适用于粘性土，粉土，素填土，软土地基应通过现场试验确定其适用性。它具有施工操作简便，施工费用较低，对桩间土的挤密效果显著等优点。长螺旋钻孔管内泵压CFG桩施工工艺适用于粘性土，粉土，砂土，粒径不大于60mm厚度不大于5m的卵石层。除上述两种常用的CFG桩施工工艺外，CFG桩施工还可根据土质情况、设备条件采用以下工艺：（1） 长螺旋钻孔灌注成桩。适用于地下水以上，提钻不塌孔的土层条件。（2） 人工或机械洛阳铲成孔灌注成桩。适用于处理深度不大，地下水位以上的粘性土、粉土、填土地基。（3） 泥浆护壁钻孔灌注成桩。对遇有较厚卵石，砂和孔隙比小液性指数低的粘土层及饱和软土，桩端持力层具有
3、水头较高的承压水或对噪音污染要求严格的场地，不宜采用上述事故工艺时，可采用此工艺。总之，施工选用何种施工工艺和设备要考虑场地土质，地下水位，施工现场周边环境以及当地施工设备等具体情况综合分析确定。4.2 长螺旋钻孔内泵压CFG桩施工工艺 4.2.1 施工准备 4.2.1.1 施工设备设备包括长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机。 4.2.2.2 施工程序 4.2.2.3 材料CFG桩原材料包括砂、石、水泥、粉煤灰和外加剂，可根据需要采用商品混凝土或现场搅拌。当采用现场搅拌，在进场前确定原材料的种类、品质，并将原材料送至实验室进行化验和做混合料配合比试验。（1） 水泥：施工中多用袋装P.O3
4、2.5普通硅酸盐水泥； （2）卵石或碎石：粒径多采用825mm；（3）砂：采用粗砂、中砂或细沙，含泥量小于5%；（4）粉煤灰：多用袋装二级、三级粉煤灰；（5）泵送剂。 4.2.2.4 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，具体如下：CFG桩施工要求地下水位应降至基底标高下0.5m1.0m，确定降水深度还应考虑电梯井、集水坑等的深度。基坑开挖深度应根据基底设计标高和保护土层厚度来确定。开挖时，要求工作面平整，严禁超挖。而开挖范围需考虑CFG工作面确定取决于机身尺寸和工作特性。为方面施工机械进出坑底作业面，需在基坑适当位置开挖一坡道。坡道宽度、弯度和坡度需保证施工机械顺利进
5、出基坑。坡道表面需做适当硬化处理。通往坡道、料场的道路及料场的表面应适当做硬化处理。混合料搅拌的用水量要足够，所用的水对CFG桩混合料没有侵蚀性。施工用电根据施工工艺所采用的的设备用电的总容量确定。 4.2.2.5 施工资料 施工前应准备下列资料：（1）工程地质勘察报告（2）建筑物场地邻边的高压电缆、地下管线、地下障碍物及构筑物等调查资料。 （3）地基处理方案（4）施工组织方案（5）CFG桩复合地基施工图（6）施工中各种记录、报审、报验表格。4.2.2 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
6、保CFG桩垂直容许度偏差。（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，拌合时间不得少于1min。混合料加水量和坍落度（设计要求长螺旋钻管内泵压混合料法施工时，坍落度控制在1620cm）根据采用的施工方法按工艺试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制。在泵送前混凝土泵料斗应备好熟料。（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。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动
7、力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。（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，当钻杆心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23m/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。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，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
8、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。4.2.3 CFG桩施工常见问题及质量控制措施 4.2.3.1 堵管堵管是长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩工艺常遇到的问题之一。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。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,要注意混合料的配合比,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70kg/m390kg/m3的范围内,坍落度应控制在160mm200mm之间。（2） 混合料搅拌桩质量有缺陷 在
9、CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。（3） 设备缺陷 弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,还会造成管路的堵塞。（4） 冬施措施不当 冬期施工时,混合料输送管及弯头均需做防冻保护,防冻措施不力,常常造成输送管或弯头处混合料的冻结,造成堵管。冬施时,有时会采用加热水的
10、办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好不要超过60,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。（5） 施工操作不当 钻孔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,待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,容易造成管路堵塞。 4.2.3.2 窜孔在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况,打完1号桩后,在施工相邻的2桩时,随着钻杆钻进，发现已打完尚未结硬的1号桩的桩顶突然下落,有时甚至达2m以上，当2号桩泵入混合料时,能使1号桩的桩顶开始回升,泵入2号桩的混合料足够多时，1号桩桩顶恢复到原标高，此种
11、现象称为窜孔。发生窜孔的条件有如下三条:（1） 被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂；（2） 钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；（3） 土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。由于窜孔对成桩质量的影响,工程中常采用如下的方法防止窜孔：（1） 采取隔桩、隔排跳打方法；（2） 设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰动；（3） 减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累；（4） 合理提高钻头钻进速度。 4.2.3.3 钻头阀门打不开施工过程中,发现有时钻孔到预定标高后，泵送混合料提钻时钻头阀门打不开，无法形成灌注桩。对于这一问题，采用下开式钻头或
12、调整桩长令桩端穿过砂土，进入粘性土层，可避免这一情况发生。 4.2.3.4 桩体上部存气截桩头时，发现个别桩在桩顶部中心部位存在直径的空心。主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。为杜绝桩体存气，必须保证排气阀正常工作。施工时要经常检查排气阀是否发生堵塞，若发生堵塞必须及时采取措施加以清洗。 4.2.3.5 先提钻后泵料有些施工单位在施工时,当桩端达到设计标高后,为了便于打开阀门,泵送混凝料前将钻杆提升30cm,这种操作存在下列问题:(1)有可能使钻头上的土掉进桩孔内。(2)当桩端为饱和的砂卵石层时，提拔30cm易使水迅速充填该空间，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
13、合料可能存在浆液与骨料分开现象。以上两种情况,均会影响CFG桩的桩端承载力的发挥。因此,必须严格按规范和施工组织设计施工。4.3 清土及CFG桩桩头处理 4.3.1 清土 对长螺旋钻孔管内泵压CFG桩施工工艺来说，清土包括CFG桩桩身弃土清运和保护土层清运两部分。在CFG桩正常施工中，由于CFG桩是非挤土桩，其排出的土量取决于桩长和桩间距。在施工中及时清运打桩弃土是保证CFG桩正常施工的一个重要环节，它可以减少施工中找桩位和设备就位的时间，提高工作效率。4.3.2 桩头处理 桩头处后一个工序，将桩顶设计标高以上桩头截断。截桩具体方法如下：（1） 找出桩顶标高位置，在同一水平面按同一角度对称放置两个或四个钢钎，用大锤同时击打，将桩头截断。严禁用钢钎向斜下方方向击打或用一个钢钎单向击打桩身或虽双向击打但不同时，以致桩头受一定的弯矩造成桩身断裂。（2） 桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高（桩顶标高允许偏差）。（3） 如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至设计标高以下，必须采取补救措施。4.4 褥垫层铺设及质量控制 桩间土保护土层和CFG桩桩头清除至桩顶设计标高，CFG桩复合地基检验完毕并且满足设计要求后，可进行褥垫层铺设施工。 4.4.1褥垫层铺设 4.4.2 电梯井、集水坑褥垫层铺设 4.5 施工质量控制 4.6 质量检验
