长螺旋钻孔管内泵压CFG桩的应用分析与研究

摘要：长螺旋钻孔管内泵压CFG桩是基于传统的CFG桩的基础上通过使用泵压设备以及长螺旋钻孔机具而构成的。本文的研究主要通过对此类型的桩的使用工艺及特点进行分析,与普通类型的桩体进行比较和分析,研究和探讨长螺旋钻孔管内泵压CFG桩在承载能力、使用范围、工程质量、使用费用等方面的特点。

关键字：长螺旋；泵压；CFG桩；应用分析

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一、长螺旋钻孔管内泵压CFG桩的应用特点分析

长螺旋钻孔管内泵压CFG桩的应用主要有以下的特点：（1）主要使用干式成孔的长螺旋钻机进行钻孔和排土，不需要预先采用泥浆护壁,因此对于周边的建筑物没有振动的影响,而且没有泥浆的二次污染；（2）使用超流态泵送混凝土技术,可以实现一边浇筑混凝土一边提升钻机,两项工作同步开展,极大地加快了施工速度；（3）在浇筑桩体时使用高压混凝土，既可以保证桩体的质量,有效地避免了断柱、开裂等现象，同时又改变了柱体周边土质条件，提高了柱体的承载能力，使得该项技术在易坍塌的土层中使用,又能在地下水丰富的土壤环境中使用,克服了水下浇筑混凝土质量较差的问题。

二、与传统打桩技术的对比分析

长螺旋钻孔管内泵压CFG桩是在CFG桩的基础上经过技术改造而成的,因此在具有CFG桩的功能的同时又具有自身的优点，相对于传统打桩技术有以下的优点。

1、CFG桩属于高粘结强度桩，在复杂的符合地基处理中的效果非常显著，在目前的实际使用中,主要通过在天然的地基基础中加入一定量的桩体,促使桩和天然土层共同承担外界的载荷,起到置换的效应[2]。分别选取碎石桩（散体桩）、石灰桩（一般粘结强度桩）、CFG桩（高粘结强度桩）三种桩在复合地基处理的工程中的应用作为比较，可以发现CFG桩具有以下的优点：（1）桩体周围的压力载荷小（2）桩与土层的载荷分担能力较大（3）桩长效应显著（4）端阻效果良好。

2、桩体承载能力高，工程质量稳定

长螺旋钻孔管内泵压CFG桩的工作原理就是利用泵的压力作用来提升桩体的承载能力有效地降低了事故发生的频率。比较长螺旋钻孔管内泵送CFG桩和普通泵压CFG桩,他们之间的主要区别就是长螺旋管内泵送CFG桩的螺旋钻机在钻到一定的设计深度时,混凝土原料就会利用混凝土泵通过管道输送到钻杆,在钻杆的顶端开始出料时启动杆的提升,这样就可以实现一边提升一边浇筑的工艺。并且在长螺旋钻孔管内泵压CFG桩的设备中还配备了混凝土料的监控设施,可以便于机械操作人员在工程施工过程中,结合管道的压力来控制钻头的速度,从而保证压力在一定的控制条件下，避免了断桩事故的发生，从而保证桩体在稳定的压力条件下进行浇筑[3]。

3、使用成本较低，经济性好

在现有的施工条件下，长螺旋泵压CFG桩的市场合同价格,结合不用的环境和要求，一般在700-800元/立方米内相比于预制桩和浇筑桩的单价可以节省30%以上。同时，长螺旋泵压CFG桩的的承载能力较高,因此相同条件下的混凝土用量就会显著下降，相同的载荷条件下直径也会下降，则相关材料的使用量也会相应的减少，工程的造价就会降低经济性表现良好。而且长螺旋泵压CFG桩桩体质量较好，合格率较高，避免了由于工程事故修复等所带来的费用增加。

三、应用及主要问题分析

长螺旋成孔泵压CFG桩虽然有诸多的优点，但是在实际应用中还存在一些问题需要着重注意。

1、堵管

堵管是长螺旋钻孔浇筑使用过程中常见的问题之一，它严重的影响了CFG桩的工作效率,增加了施工人员的工作量,还造成了不必要的材料浪费。结合工程实际，堵管产生的原因有以下几点：

（1）原配配比不合理。混凝土原料中的细石粉和粉煤灰的比例小于标准值时,材料的混合型和粘性就会下降，就会造成堵管的现象。因此,使用中要严格按照比例使用,特别是粉煤灰的用量严格控制在70-90kg/m3的比例,坍落度则要控制在160-200mm范围内。

（2）混合搅拌不均匀。CFG桩的施工工艺中,混合后的混凝土有高压泵、高那个过刚性的输送管和强柔性输送管到达钻头的管体内。混凝土在管道内充分依靠水和水泥的作用通过管线。但是塌落度太大的混凝土则容易产生渗水作用，在泵压的作用下，细石料和砂浆进行了分离，增加了管道的摩擦力，就会造成管道的堵塞。

（3）操作不符合规范。当钻头的提升速度和泵送料的速度不相匹配时，就会造成钻头出口的混凝土阻力极大增加，这时候输送杆内部的压力就会明显增加，在泵的持续压力下，就会造成混凝土的离析现象。失去了水浆后的混凝土中的碎石砂砾在管道的转弯口等地方就会造成阻塞。要有效的解决由于速度不匹配而产生的堵管现象就要实现钻头和提升速度的动态平衡。

（4）冬季防冻措施不当。在冬季施工时，由于气温的原因,相关设备都要做好防冻的保护措施，如果防冻措施不当时，就会造成输送管弯头处冻结,造成堵管的现象。因此在冬季施工时就要提高管道的温度,采用热水的方法，但是水温的控制也非常重要，如果水温过高就会造成混凝土材料的过早凝结而产生新的堵塞。

（5）设备设计不合理。输送管的弯曲半径不合理也会造成堵塞的产生，弯头和输送管也不能垂直连接，这样就会产生堵管，并且要保证管道内的清洁，防止由于遗留材料的硬块造成的堵管。

2、窜孔

在实际施工过程中，饱和软土层经常会出现窜孔的现象，在完成前一个桩之后，在邻近的桩进行施工时，经常会发现前一个桩突然会下落，当高压泵开始注入混凝土时，邻近的桩顶又会回升，这就是窜孔现象。一般而言，发生窜孔的原因有以下几点：（1）施工的土层中游松散的饱和软土层（2）钻头前进过程中由于叶片的搅动对周围的土质产生了影响（3）土层收到叶片的扰动能量积累后集中爆发。因此在施工过程中需采取以下的措施进行防护：（1）打桩过程采取间隔或者斜向打桩的方法；（2）设计人员结合现场的实际，增加各桩体之间的设计间距；（3）减少窜孔区域内打桩的个数，降低扰动能量的积累；（4）合理设计和控制钻头的转速。

3、空心桩

空心桩的出现主要原因是由于施工过程中的排气阀不能正常工作所致，当钻机工作时，高压泵输送混凝土进入管道，而将空气由排气阀排出，但是如果管道内的空气由于排气阀阻塞而不能正常排出时，就会在桩体内形成空心层，为了避免该现象的出现，就要及时清洗排气阀，避免出现阻塞情况。

4、桩体不饱满

该现象的出现主要是由于施工过程中先提钻后浇筑混凝土所致，这样就会造成钻头的土或者地下水渗入从而影响了桩体的承载能力。因此，再施工过程中要求各部门协调一致，保证提钻和加料同步进行。

5、桩孔偏斜

主要由于地面不平整、钻具定位不正或者钻头的刚度不高而造成了钻孔的偏斜。另外，当钻具工作过程中遇到坚硬的石料时，也会发生偏斜的现象。因此，在施工前要做好钻机的检查工作，确保地面的平整，钻机安装的稳定，保证钻杆的竖直，并有一定的刚度，在钻头工作时，遇到突然变硬的土质，要缓慢前进。结合工程实际，可以计算出地基的承载，确保桩基的稳定，根据设计要求，CFG桩复合检测现场地基承载能力一般通过现场地基的复合计算而得，具体的可以按照公式进行计算：

F=s·r/A+α·β·（1-s）·f其中：

F：复合地基承载力标准值；s：面积置换率；A：桩的截面面积；f：天然地基承载力标准值；α：加固后桩间土承载力标准值与天然地基承载力标准值之比；β：桩间土强度发挥系数；r：单桩承载力标准值；

基于上文的分析，,长螺旋泵压CFG桩具有诸多的优点，能够在复合的工作条件下使用、施工质量稳定、成本较低、施工效率较高。随着工程技术的不断发展，长螺旋泵压CFG桩的的应用越来越广泛，工程技术方面应用的经验也越来越丰富，相信未来还会有更大的发展。

参考文献

[1]董胜伟.CFG桩软土地基处理技术浅析[J].硅谷.2012(1)

[2]陆俊.解读长螺旋钻孔管内泵压CFG桩的工程优越性[J].科技信息(学术版).2007(17)

[3]倪初冬,聂智勇.CFG桩施工工艺及成桩常见问题[J].交通世界.2012(7)