浅谈CFG桩长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工技术要点

梁鹏

（红河州高速公路开发投资有限责任公司 云南蒙自 661100）

1 前言

CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂和水按照一定的配合比均匀搅拌后，通过成桩工艺在土中形成的有一定粘结强度的桩体，又称水泥粉煤灰碎石桩，它和桩间土、褥垫层一起形成复合地基[1]。CFG桩是对地基的一种加固以提高地基的承载能力，它具有工程造价低、施工速度快，工后变形小、沉降稳定快等特点因而在软基处理中已被广泛应用，本文根据工程实例，对长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工技术要点进行相应的归纳、总结。

2 工程概况

沪昆客专云南段TJ3标六分部起讫里程：DK1108+103.11～DK1124+148.325，全长16.045km，本管段路基全长为6.93km，其中要求地基处理的软土路基为3.39km，软土地基主要为松软土、粉质粘土及砂岩地基，根据设计要求地基处理全部采用CFG桩进行加固处理，本管段设计CFG桩共138500根，平均桩长为5.97m，最长桩长为28m，最短桩长为2.0m，共计827145m，CFG桩采用正方形布置，设计桩间距为1.4～1.6m，桩径均为0.5m。

3 CFG桩施工工艺的选择

根据施工地质条件的特点选择相应的施工工艺，长螺旋钻杆成孔灌注成桩工艺适用于地下水以上、提钻不塌孔的土层；长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩工艺成孔穿透能力强，适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土、砂层、圆砾层、粒径不大于60mm的卵石层，以及对噪声和泥浆污染要求高的场地，尤其适用于松散的粉土、粉细砂的加固[2]；振动沉管灌注成桩工艺适用于粘性土、粉土、素填土；根据工程概况所述及本项目地质特点进行比选后，CFG桩施工采用了长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩工艺。

4 CFG桩长螺旋钻孔泵压混合料施工工艺控制

4.1 CFG桩使用长螺旋钻孔泵压混合料工艺流程详见《CFG桩施工工艺流程图》

图1 CFG桩施工工艺流程图

4.2 施工方法

（1）平整场地：施工前清除施工场地内表层种植土，对影响桩机作业的松软土地段采取压实处理，施工场地内两侧设置排水沟。

（2）桩位放样：根据布桩图使用GTP-700精确度为1的全站仪放样桩位中心，并用钎子打入地下后洒白灰做圈，标记出桩位。

（3）钻机就位：钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，并经测量复核无误后，确保垂直度允许偏差不大于1%，CFG桩桩位误差不大于50mm。根据地面标高与桩底标高之差，在钻机塔身上作出桩长的醒目标记，即在钻机塔身上每半米用红漆作明显标记。

（4）混合料搅拌：采用HZS120型拌和机拌制，根据试验室确定的施工配合比对混合料进行配料、搅拌，电脑控制配料、生成记录并打印，采用C15混凝料，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥；碎石采用粒径为5～25mm的坚硬碎石；砂采用干净的中粗砂，碎石及中粗砂产自大桥石场；粉煤灰采用Ⅲ级以上优质粉煤灰。每盘料搅拌时间控制在90s，塌落度控制在：180±20mm。

（5）运输：采用10m3的混凝土运输车运输，运料途中和混凝土等待灌注过程中运输车的罐体必须旋转、搅拌，不能处于停止状态。

（6）钻进成孔：开钻前，检查排气阀，关闭钻头阀门（灌注混凝土时打开排气阀），钻杆向下移动使钻头触及地面，钻孔应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又能对钻孔的偏差进行检查并及时纠偏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。成孔过程中将注浆软管摆放圆顺，避免软管自由下落出现折角，造成堵爆管事故。在动力头底面停留位置相应的钻机钻杆上每半米用红油漆作醒目标记，以便控制桩长。同时钻进过程中，必须密切观察电流值。按设计要求，除设计为悬浮桩外，桩的加固深度穿透软弱层至其下持力层不小于0.5m或置于弱风化基岩上。因此，每钻进0.5m或电流值突变时记录一次电流值，当电流值发生突变时，说明已钻进至持力层或基岩上，应及时报告监理工程师成孔验收；当钻进至设计桩长，但电流值没有发生突变，说明尚未钻进至持力层，应继续钻进，直至达到持力层。成孔后桩身垂直度偏差不得大于1%﹑桩位误差不得大于50mm。

（7）灌注及提钻：CFG桩钻至成孔后，停止钻进，然后开始泵送混合料，当混合料充满钻芯后开始均匀提钻，钻机司机与泵工密切配合，控制泵送混合料量和提钻速度，严禁超速提拔，防止钻头悬空于混合料，严禁先提钻后泵料。成桩过程宜连续进行，不能出现因供料慢而导致停机待料，避免造成混合料离析、桩身缩径、断桩和夹泥等。提钻速度均匀，提钻至桩顶时，施工桩顶应高出设计桩顶50cm以上。提钻速度应控制在2～2.5m/min，混合料坍落度根据设计及规范要求应控制在180±20mm。当灌注完成后，钻具提离孔口时，桩顶盖土封顶进行养护，严防泥土掉入孔中，成桩初凝前，严格保护好桩头。

（8）移机：前一根桩施工完成，钻机移位至下一根桩进行施工。下一根桩施工前，还应对桩位进行复核，确保桩位无误。

（9）清土及截桩头：CFG桩龄期达到28d后，用小型挖掘机横向对桩间土进行清理，快接近桩头且距离桩头30cm时的桩间土用人工进行清理，根据设计标高线截除标高线以上的桩头。首先用切割机对桩头进行环向切割，然后电钻钻3个孔眼用錾子截断桩头。

5 CFG桩施工质量检验

5.1 过程检测

（1）施工过程中的质量检测包括施工记录、混合料坍落度、CFG桩数量、桩位偏差、桩顶高程、桩体试块抗压强度。

（2）桩位允许偏差：0～50mm、桩身倾斜不大于1%、桩体有效直径不小于设计值。

5.2 施工后质量检测

CFG桩施工完成混合料龄期达到28d后进行桩身完整性检测、单桩承载力检测及复合地基承载力检测。

（1）CFG桩混合料强度检测：成桩过程中，每台班制作混合料标准养护试件三组进行标准养护，对试件进行28d抗压强度检测。

（2）桩身完整性检测：采用低应变检测桩身的完整性，桩的的检测率10%，根据检测判定桩身完整性。

（3）单桩承载力以及复合地基承载力检测：分别进行单桩复合地基静力载荷试验检测沉降与单桩承载力，检测数量为桩的2%且不少与3根。

6 长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩施工技术要点总结

结合沪昆客专云南段嵩明车站处CFG桩工程实践，为以后类似工程提供一些经验和借鉴，使CFG桩施工质量能够得到有效的卡控，现将长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩施工技术要点总结如下：

（1）基础埋深较大时，工作面高出有效桩顶50cm且施工应在基坑开挖后的工作面上进行，遇到较软土体的工作面时为了使长螺旋钻机能够正常施工应采取垫钢板、铺碎石等有效措施。基坑较浅时，在地表施打或部分打桩空孔较长时，增加保护桩长，且严格控制桩位偏差及垂直度。

（2）基坑降水应控制在集水坑底最低处以下50～100cm。

（3）通过掺加减水剂、泵送剂等添加剂制备坍落度较低、泵送机能好的混合料使在软土地基施工中能够有效的防止桩身自身塌落发生断桩或充盈系数过大。

（4）CFG桩混合料的配合比，碎石的最大粒径不宜大于25mm，粉煤灰选用不低于Ⅲ级优质粉煤灰，每立方米混合料掺量70～90kg为宜[3]。

（5）桩端为卵石层、砂土、饱和粉土时，应选用下开式钻头以防止钻头活门打不开、桩端有虚土不能施展土的端阻。

（6）严禁先提钻后灌料。

（7）桩径为500mm时，提钻速度宜为1.75～2.25m/min，桩径增大钻头活门断面应相应增大，若桩径增大而钻头活门断面不变时应相应降低提钻速度。

（8）遇到粉细砂、疏松饱和粉土的夹层时，在剪切荷载作用下，会使土体液化，造成刚成孔的桩周围土体丧失对桩的侧向约束能力，桩体侧向澎出、桩顶下沉，产生窜孔，液化区域连成片甚至导致基坑失稳或周边建筑物倾斜开裂、道路破坏，在这类地基上施工应采取如下措施：

①降低粉细砂、饱和粉土的含水量。

②采用小叶片螺旋钻杆成孔，对桩间土产生挤密作用且减少剪切荷载的积累。

③控制每日成桩数量、优化打孔顺序同时采取跳打方式，减少剪切荷载积累避免产生液化区。

④减少剪切荷载在可液化土层上的积累，钻孔时钻进要快。

⑤选择下开式钻头，防止活门打不开使钻机在相同的桩位进行重复钻孔。

⑥CFG桩混合料坍落度应尽量较小。

⑦基坑支护的设计应把施工因素作为前提考虑进去。

⑧设计宜采用大桩距、大桩长。

[1]李建光.长螺旋法水泥粉煤灰碎石桩施工技术[J].城市轨道交通研究，2013，16（3）：104～106.

[2]秦宝和.长螺旋法CFG桩在客运专线复合地基中的应用研究[J].铁道工程学报，2007，24（5）：38～42.

[3]《建筑地基基础工程施工规范》（GB51004-2015）[S].北京.中国计划出版社，2015.