探究CFG桩复合地基施工及质量控制

摘要：随着工程建设的飞速发展，地基处理手段也日趋多样化，复合地基由于其充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势和相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用。本文在此以某工程为例对CFG桩的施工及其质量控制措施作了简要的探讨。

关键词：CFG桩；复合地基；施工；质量控制

Abstract: With the rapid development of engineering construction, foundation treatment methods are becoming more and more diverse, due to its full use of composite foundation pile soil interaction of pile and the advantage and relatively low project cost gets more and more extensive application. This paper takes a project as an example of the CFG pile construction and its quality control measures are briefly discussed.

Key words: CFG pile; composite foundation; construction; quality control

中图分类号：U416

引言：CFG桩为桩体中掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩体，与桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。桩、桩间土与基础之间必须设置一定厚度的褥垫层，即褥垫层是高粘结强度桩复合地基的一部分。

桩体是由机械成孔后将搅拌好的砼利用泵机打入孔中，在拔管的过程中利用高差产生的重力将混凝土自振捣效果，这样不仅在成桩的过程中不仅挤密桩间土还挤密桩身，使其具有水硬性，使处理后的复合地基的强度和抗变形的能力明显提高。

一、工程概况

某住宅楼为26层，另有1层地下室，为剪力墙结构。地基采用CFG桩复合地基进行加固处理，桩总桩数约为360余根，桩长10m，桩径400mm。基础采用筏板基础，复合地基承载力特征值430kPa。CFG桩采用长螺旋钻成孔，桩身强度为20MPa；褥垫层采用级配砂石，厚度为0.2m。

1、工程地质条件

本住宅楼场地地形较平坦，场地属于平原，为第四纪全新世冲积沉积形成。其工程地质条件如表1所示。

2、平面布置

住宅楼占地（26.1×14.6）m2，高78.6m，平面形状为长方形，地下室层高为4.70m，采用CFG桩复合地基。布桩时考虑桩受力的合理性，尽量利用桩间土应力σs产生的附加应力对桩侧阻力的增大作用。通常σs越大，作用在桩上的水平力越大，桩的侧阻力越大。此复合地基采用CFG桩正方形布置，间距1.45m，本楼的CFG桩有效桩长不小于10m，桩长10m，桩径400mm，预估的单桩承载力特征值为560kN。CFG桩复合地基的设置，不仅可以大幅度的提高地基承载力，减小了变形，并充分利用了桩间土的作用，降低了造价工程造价，一般为桩基的1/3~1/2，经济效益和社会效益非常显著。

二、合理选择施工工艺

根据设计要求,本工程原料储罐区地基采用水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)复合地基处理,CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点就是:充分考虑发挥桩间土的承载力,所以施工中应尽可能减小桩间土的扰动,又根据本工程场地地质资料,场区地层上部主要由饱和、具高压缩性、高灵敏度的粉质粘土构成,施工中受到触动影响变化比较大。因此,为保证桩身施工质量,尽可能减小桩间土的扰动,确保本项目的顺利进行,合理的选择机械施工工艺,是这次CFG桩施工项目顺利进行的关键。

长螺旋钻孔-管内泵压砼灌注成桩,具有施工速度快、桩体密实度高、环境噪音影响较低、对周围桩间扰动影响较小、特别是适合地下水位以下的高灵敏度地层等特点,因此:本CFG桩工程施工工艺拟采用长螺旋钻孔-管内泵压砼灌注成桩工艺。水下泵送砼,边压砼边拔管,采用置换加固,穿透力强,单桩承载力高,不会受到第二层呈饱和,流塑～软塑状态的粉粘土影响。并且能够达到设计承载力的要求(单桩承载力特征值≥600kN,复合地基承载力≥210KPa),对桩的质量有保证。

1、施工顺序

结合原料储罐CFG桩结构布局特点及现场地质条件,本工程采取: 从中心向外推进施工(圆环形布桩方式)或从一边向另一边推进施工(正方形或梅花形网格状布桩方式),根据具体情况,更进一步为了尽可能减小桩间土的扰动,控制施工工艺,发现特殊情况,做出具体的改变,必要时采用间隔跳打的施工方式。

2、设备选配

采用KLB-75型步履式长螺旋钻机2台;QZ-60型混凝土输送泵2台;500型强制式搅拌机1台;装载机2台;电、气焊设备1套;水准仪、经纬仪1套等及其他配套设备。

3、施工工艺

定位放线启动桩机对准桩位桩机调平、钻杆调直关闭钻头阀门启动锤头钻进到设计桩底标高、同时进行混合料的搅拌开动混凝土输送泵灌料、同时启动卷扬机提升钻杆直至施工设计桩顶标高成桩完毕停机移位至下一桩位。

4、主要分部工程的施工方法

4.1定位

将桩机移到指定桩位,对中。当地面起伏不平时,应调整支腿或平台基座,使桩机底座保持水平、钻杆保持垂直。一般桩位误差不宜超过2.0CM,钻杆垂直度偏差不超过1.5%。

4.2钻进成孔

关闭钻头阀门,启动卷扬机下放钻杆至钻头触及地面时,启动钻机锤头,将钻杆旋转下沉至桩底设计标高。

4.3混合料搅拌

按设计配合比配制混合料,严格控制粗骨料粒径,一般选为小10mm -30mm或更小,必要时掺加泵送剂及其它外加剂,混合料坍落度宜为180mm - 220mm。

4.4灌料、提升

当钻机钻至桩持力层时,开动混凝土输送泵灌料,当输送管及钻杆芯管充满混合料后开始启动卷扬机匀速提升钻杆,边灌料、边提升,直至施工设计桩顶标高,提升速度宜控制在2m/min-3m/min,严禁先拔管后灌料,掌握好灌料与提钻的时间差,尽量避免提升灌料过程中停机待料现象。在流塑性土中要控制提钻速度,保证成桩质量。

4.5停灌桩顶标高、移机下一桩位

尽量控制好桩顶标高停灰面这一环节,在达到技术要求的条件下,做到尽可能少浪费混合料。

三、CFG桩复合地基施工质量的控制措施

1、采用正确的打桩顺序

1.1在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压己打桩，使已打桩被挤扁形成椭圆状或不规则形状，严重的产生缩颈和断桩。此时，应采用隔桩跳打施工方案。

1.2在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后，土体密度会有显著增加。而且，打的桩越多，土的密度越大。在补打新桩时，一是加大了沉管难度，二是非常容易造成已打桩断桩。此时，隔桩跳打方法不宜采用。

1.3当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对己结硬的己打桩产生影响。此时，应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。

2、严格控制拔管速率

控制混合料泵送量与拔管速度相匹配，不得停泵待料。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在1.2-1.5 m/min，一般桩顶浮浆可控制在10 cm左右。

3、控制好混合料的坍落度

大量工程实践表明，坍落度的大小对CFG桩施工质量影响最为显著。混合料坍指度过大，会形成桩顶浮浆过多，形成硅的离析和泌水，桩体强度也会降低;而且会导致混凝土流动性降低，频繁堵管。坍落度控制在3-5cm时，和易性好，成桩质量容易控制。

4、设置保护桩长

每根桩在加料时，要比设计桩长多加0.5m桩长的混合料。用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3-5s，提高桩顶混合料密实度。上部用土封顶，增大混合料表面的高度，己沁增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力。在上部基础施工时再将保护桩长剔除掉，确保成桩与设计标高一致。同时褥垫层铺设应保证桩顶以下30-50mm;即桩体嵌入褥垫层30-50mm。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度(夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值)不得大于1%。施工垂直度偏差不应大于1%，对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4信桩径，对条形基础，桩位偏差不应大寸0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应人于60mm。

5、加强施工过程中的监测和反馈

在施土过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施。重点应做好施工场地和已打桩桩顶标高观测，经纬仪跟踪进行桩轴线的控制，及时抽查浇筑质量，对承压水压力较高的场地应钻探深井降低水压力，褥垫层施工前桩间浮土必须清除干净等几方面的监测工作。

参考文献：

【1】阎明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践［M］.中国水利水电出版社，2007.

【2】王文铎,张继红,张涛;谈CFG桩在施工中应注意的质量问题[J];低温建筑技术;2000年01期

【3】张浩;CFG桩施工中常见问题及处理方法[J];山西建筑;2002年12期