CFG桩成桩常用施工方法及质量控制措施总结.doc

技术工作总结

徐 雷

自在2002年西安市西大街时代盛典项目工程施工中采用CFG桩处理地基土以来，到2010年西安市紫云溪小区同样采用CFG桩施工工艺，经过两次CFG桩施工过程，通过学习CFG桩施工工艺，发现施工所存在问题，现将CFG桩在施工方法及质量控制方面中的工程技术总结如下：
一、CFG桩施工原理：
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，一般有三种成桩施工方法：振动沉管灌注成桩(适用于粉土、粘性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土)和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩(适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。CFG桩复合地基，通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，能使复合地基承载力幅度的提高有很大的可调性。它具有沉降变形小、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，广泛地用于工业厂房和民用住宅的地基处理和加固。CFG桩最常用的成桩施工方法有振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩两种方法。
二、CFG桩施工工艺流程
1、振动沉管灌注成桩施工工艺流程
1)、复核放线桩位、定位点和水准点，确定施打顺序，施打顺序一般有连续施打和间隔跳打两种类型。
2)、根据设计桩长和沉管入土深度确定振动沉管机的机架高度和沉管长度，桩机组装就位。
3)、桩机就位后，调整沉管垂直度，,垂直度偏差不大于1%。
4)、混合料搅拌。按设计配比配制混合料，混合料的搅拌须均匀，搅拌时间不得少于2 min，混合料坍落度宜为30mm～50mm，成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200 mm。
5)、开机，开始沉管，沉管过程中要将桩机调整稳定，严禁倾斜和错位。将沉管下沉至设定标高，停机。
6)、停机后，将搅拌机搅拌好的混合料投入管内，直至混合料面与进料口齐平。
7)、开机拔管。开机后，留振5s～10 s开始拔管，拔管速度按均匀线速度控制，拔管线速度应控制在1.2m/min～15m/min左右，如遇淤泥土或淤泥质土，拔管速度可适当放慢。
8)、沉管拔出地面，确认成桩桩顶标高符合施工组织设计要求的标高后，用粒状材料或湿粘性土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。
2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工工艺流程
1)、钻机就位。就位后校正好钻杆的位置和垂直度，垂直度的容许偏差不大于1%。
2)、混合料搅拌。按设计配比配制混合料，混合料坍落度宜为160 mm～200 mm。
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，启动电机，将钻杆旋转下沉至设计标高，关闭电机，清理钻孔周围土。成孔时应先慢后快，这样能避免钻杆摇晃，也能及时检查并纠正钻杆偏位的差值。
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，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先拔管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2m/min～3m/min，成桩过程宜连续进行，应避免供料出现问题导致停机待料。
5)、移机。移机前对下一根桩的桩位进行清理辨识，确保桩位的准确性。必要时移机后清洗钻杆和钻头。
三、常见施工质量问题和控制措施
1、振动沉管灌注成桩施工质量问题和控制措施
①、施工扰动使土的强度降低。振动沉管成桩工艺与土的性质具有密切关系，因此，一定要考虑加固前土的密实度。对饱和软粘土，振动将引起土的孔隙水压力上升，强度下降。振动时间越长，对土和已打成桩的不利影响越严重。在软土地区施工时，应采取静压振拔技术。此外，对密实砂层和硬土层也不宜采用振动沉管成桩法。
②、缩颈和断桩。在饱和软土中成桩，当采用连打作业时，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，使得已打桩被挤成椭圆形或不规则形 ，产生严重的缩颈和断桩。在上部有较硬的土层或中间硬土层中成桩，桩机的振动力较大，对已打桩的影响主要为振动破坏。采用隔桩跳打工艺，若已成桩结硬强度不高，在中间补打新桩时，已成桩有时被震裂。为避免上述现象的出现，需要根据不同土质，在施工中选择合适的成桩顺序，并根据土层情况选用适宜的施工工艺和设备。此外提升沉管线速度太快易造成桩径偏小或缩颈断桩，经过大量工程实践证明：拔管速率控制在1.2m/min～1.5m/min为宜。
③、桩体强度不均匀。桩机卷扬系统提升沉管线速度太快时，为控制平均速度，一般采用提升一段距离，停下留振一段时间，非留振时，速度太快可能导致缩颈断桩。成桩后有时会出现桩的端部桩体水泥含量少，浮浆过多或混合料产生离析，桩体强度不均匀，这主要是因为提升沉管线速度太慢和留振时间过长引起的。因此，在施工过程中要将拔管速度控制在1.2m/min～1.5m/min，且保持速度均匀一致，还要很好地控制留振时间。
2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工质量问题和控制措施
1)、堵管。堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CF G桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。产生堵管的原因有以下几点：
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/m3～90kg/m3的范围内，坍落度应控制在160mm～200mm之间。
②、混合料搅拌质量有缺陷。在CF G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、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、冬期施工措施不当。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、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。
2)、窜孔。在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况，发现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，施工中采取的预控措施：
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。
紫云溪小区6#楼CFG桩施工过程中，打完A号桩后，在施工相邻的B桩时，发现未结硬的A号桩的桩顶突然下落，当B号桩泵入混合料时，A号桩的桩顶开始回升，发生窜孔现象。经过对岩土勘察报告分析发现场地内有“鸡窝”状沙层，采取隔桩、隔排跳打方法，解决了施工实际问题，取得良好的效果。

3)、桩头空芯。主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时，管内充满空气，泵送混合料时，排气阀将空气排出，若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出，就会导致桩体存气，形成空芯。为避免桩头空芯，施工中应经常检查排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。
4)、桩端不饱满。这主要是因为施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CF G桩的桩端承载力。为杜绝这种情况，施工中前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。

2010年6月28日
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