CFG 桩清泥处理时机选择研究

杨 帅 邹艳萍

1 工程概况

某高铁路基段采用CFG桩地基处理，区段内CFG桩35．6万延米，其直径均为40 cm，间距1．6 m，正方形布置;桩尖置于风化岩层下0．5 m，设计单桩承载力为400 kN。桩帽为直径1．1 m圆形，其高度为0．5 m。

CFG桩通过区区间地貌为冲积平原，地形平坦，已辟为耕地。地层表层为黏土、粉质黏土和淤泥粉质黏土，黄褐色、黑褐色，厚0 m ～4．5 m;其下为中砂，灰白色，密实，厚0 m ～3．2 m;再下为片麻岩，灰黄色～灰褐色，中细粒变晶结构，节理裂隙发育，片麻状结构，全风化～强风化。地下水埋深1．2 m～3．5 m，地下水对混凝土结构不具侵蚀性。

2 管内泵压混合料灌注施工方法

常用的CFG桩施工方法主要有振动沉管法和长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料两种。由于区段内地质条件松软，地下水位高，沿线城镇和村庄密集，CFG桩采用噪声控制较低的长螺旋钻进。

长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工，就是利用长螺旋钻机钻孔到位后停机，通过混凝土输送泵将混合料送入长螺旋钻杆内填满钻杆，再通过钻杆不断提升，将混合料不断泵入钻孔中，自动成桩的方法。施工工艺流程:原地面处理→测量放样→长螺旋钻机就位→钻进至设计深度→停机→泵送混合料→均匀拔管至桩顶→钻机移位→钻机清理。

CFG桩施工过程中质量控制关键是桩身完整性控制，禁止断桩。桩身完整性主要是通过确保灌注连续性，防堵管，控制拔管速度，选择合适的钻泥清理方法和清理时机，加强施工保护，禁止大型工程机械在强度未达到的CFG桩区域运行使桩被压断或把桩头压碎等措施来控制。

随着我国机械制造技术的不断提高和CFG桩施工技术及经验的不断积累，影响桩身质量的关键不仅是CFG桩身成桩过程，而后续的施工破坏，如成桩后的钻泥清理方法和清理时机的选择是确保桩身完整性的一个主要环节。

3 钻泥清理方法及时机选择

CFG桩长螺旋钻孔灌注法施工属于排土成桩工艺，在施工过程中，随着长螺旋钻杆的钻进，排出的土体在孔口堆积，单桩排出的土量随着桩长的增加而增加，灌注成桩后这部分堆积弃土中还埋藏有一定的混合料与上部浮浆。钻孔过程中及时清运钻孔弃土是保证CFG桩正常施工的一个重要环节。

3． 1 钻泥清理方法选择

CFG桩施工中钻泥清理方法按施工方法分人工清理和机械清理两种，按清理时间分为干法清理和湿法清理两种。人工清理就是用人工配手推车将钻泥从一侧向便道一侧逐步清理。机械清理就是用小型挖掘机将钻泥从一侧向便道一侧逐步清理。人工清理不受桩身混凝土凝固时间限制，较机动灵活，对桩身破坏小，缺点是速度慢，费用高;机械清理受桩身混凝土凝固时间限制，对桩身潜在破坏大，但速度快，费用低。干法清理就是在桩身施工完成5 d～7 d后，桩身混合料达到一定强度后开始清理;湿法清理就是在孔口超灌混合料及浮浆尚处于初凝前以湿浆状态对其进行挖除。干法清理优点是时间上可机动灵活，缺点是只能用人工清理，速度慢、费用高;湿法清理在时间上控制较严，一般要求在初凝之后终凝之前完成，优点是可用机械清理，速度快，造价低。

CFG桩施工前期试验段采用干法清理，桩身施工完成后，围裹在孔口松散的钻孔排土中的混合料凝结后形成形状不规则的扩大头，由于桩身已固结并达到一定强度，机械清理很容易挖断桩身，只能用人工进行。本段CFG桩处理，共50 m长，用工20人，清理了近40 d，单位工程钻泥清理直接费用造价达30元/m3(不含装运至弃土场费用);其他段落选用湿法机械清理，经核算单位工程钻泥清理直接费用20元/m3。由此可见，长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料法施工的孔口钻泥必须及时清理，这部分被围裹在孔口松散的钻孔排土中的混合料若不湿挖去除，凝结后将会在桩顶形成形状不规则的扩大头。可见采用湿法机械清理既快又经济，是一种较好的清理方法。

3． 2 湿法机械清理钻泥时机选择

在与铁路工程相关的CFG桩施工技术规范对长螺旋钻CFG桩施工的钻泥清理方法及时机选择问题上并未作详细说明，仅在CFG桩施工通用图中提出，桩身施工完毕在其混合料初凝后进行打桩弃土清运。在相关文章中，也有对钻泥清理时间提出在混合料初凝以后，终凝以前进行。

通过对京沪高铁CFG桩钻泥清理施工实践总结，机械法钻泥清理时机选择主要考虑混合料凝结时间、施工方法、施工组织三个因素。即在混合料初凝以后开始，结束时间要根据混合料的强度来控制，一般在终凝之前为最佳时间。

由于CFG桩施工的特点，每台钻每天可钻进500 m～800 m，按京沪高铁三标段本区段内CFG桩设计情况，即可钻3排～5排，为此1台钻机配备1台小型挖机清理，设备闲置时间较长。施工现场一般安排4台～5台钻机配1台小型挖机清理钻泥，因此就会出现个别处桩身混合料已过终凝时间。对此，施工实践中采取挖掘机直接在桩身处垂直挖桩身至原设计地面以上10 cm处，然后再前后拨松浮土。此法也存在个别桩发生浅层断桩，但实践证明，由此法施工的CFG桩桩身完整性检测结果良好，浅层断桩深度不超过30 cm，断桩率不超过3%。此法施工只可在混合料终凝以后，强度不超过50%的情况下进行，强度超过50%后，只可用人工清理。

如上所述，混合料终凝以后清理钻泥，仍然存在个别桩发生浅层断桩，实践中为确保不断桩，经过现场的不断研究和试验，采取了在混合料初凝以后，终凝之前先用小型挖掘机(0．6 m3)将浮土和桩身超浇部分拨松，即破坏原地面以上桩身超灌混合料，使其与桩身分离，可确保在1台设备的情况下，4台～5台钻机的钻泥清理全部在混合料初凝以后、终凝以前完成。

4 清理钻泥注意事项

采用湿法机械清理CFG桩长螺旋钻孔灌注法施工过程中的钻泥需要注意的事项主要有以下5个方面:1)钻泥在钻孔过程中必须随时清除，即钻机移位后把剩余的钻泥立即清除。2)清理机械需采用小型挖掘机，除清理用的小型挖机外，其他任何机械设备不得进入CFG桩钻孔灌注场地。3)清土需从一侧向施工便道一侧进行，挖土时不得扰动设计原始地面以下的桩间原土;清土外运装土只可用液压挖掘机械，不可用装载机装土。装土时应安排专人指挥。4)不得挖动已经灌注的CFG桩，使桩头破坏。5)CFG桩都埋在地面以下，无需专门养护，桩灌注完成后强度达到80%方可进行下一步工序，养护期间必须保护钻孔灌注现场，任何机械不得进入钻孔灌注区。

5 结语

CFG桩钻泥清理看似简单，但对CFG桩符合地基处理全过程影响极大，其不仅影响整个CFG桩施工进度，而且对CFG桩桩身质量控制至关重要。施工中及时清运钻孔弃土还会对施工带来如下好处:1)保持施工场地的平整，便于钻机的移机和定位。2)避免因形成桩顶蘑菇头，从而降低保护土层清运工作的难度和凿桩头的工作量。3)避免和减轻钻孔排出的泥浆渗水使场地及其周围桩间土层含水量增高。避免给钻机的稳定和周边场地的施工带来不利影响。

［1］ 洪学英．客运专线铁路工程施工技术指南使用手册［M］．北京:中国铁道出版社，2007．

［2］ 铁道部铁建设［2005］160号文，客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准［S］．

［3］ 习先萍．浅谈CFG桩复合地基的设计与施工［J］．山西建筑，2010，36(2):153-154．