高层建筑CFG桩复合地基工程成桩工艺要点及实例分析

闫坤

摘要：现代化发展离不开基础设施建设，在高速发展的当今形势下，对基础设施建设质量提出了较高的要求，而当建筑面临复杂地质条件时，需要更加注重其安全性。在实践的地基施工中，CFG桩复合地基处理工艺能够增强高层建筑地基的承载能力，保证地基可靠性。本文以CFG桩复合地基工程成桩施工为主要研究内容，借助具体工程实例，对其施工要点及成桩问题处理进行了分析，以供借鉴。

Abstract： Modern development is inseparable from infrastructure construction. In the current situation of rapid development， higher quality requirements are imposed on infrastructure construction. When buildings face complex geological conditions， we need to pay more attention to their safety. In practical foundation construction， the CFG pile composite foundation treatment process can enhance the bearing capacity of the high-rise building foundation and ensure the reliability of the foundation. This paper takes the pile forming construction of the CFG pile composite foundation engineering as the main research content， and analyzes the construction points and pile forming problems with the help of specific engineering examples.

关键词：高层建筑;CFG桩复合地基工程;成桩;质量

Key words： high-rise building;CFG pile composite foundation engineering;pile formation;quality

中图分类号：TU4                                          文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）06-0276-03

1  CFG桩概述

这一地基形式是由各种材料拌和而成的，其中包括水、碎石、水泥、粉煤灰等等，通过科学搅拌使其建立具有较强粘结度的桩体。通过桩、桩间土与褥垫层相互作用可形成CFG桩复合地基。通过此加固施工技术，可利用粉煤灰替代部分水泥，从而在减少资源浪费的同时，大幅减少成本，增强桩体强度。采用CFG桩复合地基能够显著增强地基的稳定性、提高其承载性能，不仅应用范围广泛，而且应用效果理想。

2  工程概况

濮阳县御井片区改造工程，位于河南省濮阳市濮阳县濮上南路与站前路交叉口，施工内容包括商业楼一座、住宅楼20座，住宅楼的构成为地下1层，地上21层，整体建筑面积200000m2。项目的地基处理采用CFG桩复合地基方式，桩顶标高-6.88m，桩体直径40cm，桩体的有效长度是15m，桩顶标高为-6.88m，桩间距横向及纵向均为1.5m，复合地基承载力特征值fspk≥260kPa，單桩承载力特征值Ra≥450kN。桩端持力层处于第⑧层粉质黏土。施工材料选择素混凝土（商砼），桩体试块抗压强度等级C25。桩顶设计200mm厚褥垫层。整个施工采用桩基6858根。具体施工方案为：①CFG桩基成桩;②开挖桩间土;③截桩头;④检测;⑤褥垫层施工。

3  高层建筑CFG桩复合地基工程成桩工艺要点

3.1 施工准备

3.1.1 成孔机械的选择

根据项目中CFG桩长度确定成孔机械设备的型号、参数，最终选用CFG30型液压步履式长螺旋钻机，成孔直径为40cm，钻入深度最大为30m，钻机功率55kW×2。

3.1.2 地表处理

桩基施工前，应清除场区内垃圾，然后进行整平压实，满足桩基施工中的平稳保持要求。场地整理需做到“三通一平”，为工艺应用创造良好条件。同时需要沿桩体范围2.5m纵向排列布置排水设施，同样垂直方向排列布设排水设施，垂直排列的间距设置为30～50m，从而解决场地内的积水问题。

3.1.3 进行材料配合比及工艺实验

针对CFG桩施工材料的配比设计，需要综合考虑设计要求、配比实验及试桩的相关数据结果，从而保障比例配合、拌和时间、浇筑塌落度符合实践要求。

工艺实验要在大规模施工前进行，依据地质条件和桩长要求落实，试验数量最少三根，实验参数包括钻机钻孔及提管速率、混凝土搅拌等方面，并且对设计参数进行实验，保证方案设计的有效性。只有所有数据经过验证后才能进入大规模施工。

3.1.4 测量放样

桩体的具体位置严格遵循图纸要求进行放置，通过全站仪进行20m段面的桩体测量放样，找到段面四个角的位置并进行标记。

3.1.5 确定施打顺序及桩机行走路线

根据设计图纸、现场场地情况及地勘报告等情况，考虑到桩间距较小（h<5D），为防止桩基出现串孔等情况，我项目部计划在桩基施工时沿短边方向依次推进，采取隔排跳打的施工顺序。每施工一根桩均立即在桩基平面图上做好标记，确保施工不漏桩。

3.2 成桩工艺

3.2.1 钻机就位

保证钻机平稳，进行稳固处理，对钻机钻头是否精确对准桩位中心位置进行严格检验，确保钻机准确就位，钻杆与桩中心要在同一中心线上，避免CFG桩出现偏斜，严格控制垂直误差数值在50mm内，角度不超过1%。专职人员对钻机钻孔前的定位进行仔细审核，符合标准才能落实钻孔工序。

3.2.2 砼的质量控制

依据所设计的配合比例进行混合料配置，原材料投入顺序为：碎石→水泥、粉煤灰和泵送剂→砂，保使水泥、粉煤灰和泵送剂的充分融合，混合料搅拌不少于65s。保证坍落度值处于180±20mm之间。材料集中拌制，再运输到现场进行浇筑。

3.2.3 钻进成孔及灌注砼

正式钻进时，先将钻头阀门關闭，将钻杆缓慢下放到钻头碰到地面的位置，然后开启马达实施钻孔。钻进时要先慢后快，从而避免钻杆晃动以及防止偏差过大。钻孔实施中，一旦出现钻杆晃动或钻进受阻，需要降低速率，防止发生桩孔倾斜、偏移。钻进达到桩长设计高度时，在钻机塔身位置做好相应的标识，为后续孔深控制工作提供便利。

钻孔完成后，进行混凝土浇筑施工，钻杆芯充实混合料后再进行拔管，禁止先拔管再进行材料泵送。拔管速度需要严格控制，一般在2～3m/min，成桩施工需要保持连续性，需要严格管控由于供料不足导致的停机现象出现。结束灌注后，利用湿黏土对桩顶进行封护。在灌注时需要保证桩体投料量充足，不能低于设计标准。桩顶标高超出设计标准不低于0.5m。此项目中的CFG桩超出设计桩顶高在5～8m，由于此施工的桩顶标高控制具有一定的难度，需要加大泵送量，另外为了保障灌注质量，需要在成桩控制中采取混凝土试块措施，提升灌注效果。

3.2.4 移机

结束上根桩体施工后，将钻机移动，开始下一环节作业。具体过程中因为CFG桩的土量大，桩位时常出现被覆盖的现象，还会由于桩位标志被钻机支撑脚遮住了，成桩位置的精确性就会受到影响，因此，移机进行下一根桩成桩作业时，需要再次测量复核中心线及各桩的位置，提高桩位的有效性。

3.3 桩间土开挖

因现场是先进行CFG桩施工，后进行土方开挖施工，此种施工方法虽后期容易造成断桩现象频发，不利于质量控制，且影响桩间土开挖进度，但根据业主进度要求和施工安排，现场将采用先成桩后进行土方开挖的施工顺序，施工过程中会严格控制施工机械开挖的准确性和桩顶土留置厚度满足对桩体的保护等关键质量保证措施，使断桩率降到最低，并符合规范要求。

桩体强度满足设计要求的70%的标准后，实施桩间土挖掘和运输，选择小型挖掘设备，并联合人工挖掘方式进行开挖，对土层进行清理的过程中要避免影响基底土，降低橡皮土问题的发生。具体过程中对标高进行严控，严禁超挖。小型挖掘针对横向开挖，临近桩体20cm需要借助人工方式进行清理。采用自卸车对清理土进行运输。

3.4 截桩头

桩头截割采用水平切割机截割，边开挖桩间土边截割桩头，以便于及时清理桩头。截割前按设计桩顶标高做一圈记号，截割时切割机要保持水平，以保证截割后的桩顶面水平。为防止破坏桩的完整性，截割时严禁用机械或大锤击打桩头。

3.5 检测、试验

基坑进行挖掘，需要及时落实检查工作，对桩位、数量、桩顶质量进行严格把控;实施单桩复合地基静载试验，对地基承载性能进行检查，抱枕其符合工程标准;实施单桩抗压静载试验，保证单桩竖向承载能力的有效性;检验桩身的完整性。

3.6 褥垫层施工

项目设计的褥垫层厚度为20cm，选择级配砂石，具体比例为石子：砂=7：3。现场可按照砂与石子体积比1：2进行掺和，其中石子应采用砾石，严禁使用卵石。石子直径宜在8～20mm之间，不应大于30mm。铺设垫层时采用静力压实法，压实系数不小于0.95。

具体过程中，先需铺设厚度为25cm的褥垫层，遵循“慢驶、多次”的原则进行压实处理，每次的碾压叠合200～250mm的距离，避免发生遗漏。针对边角位置由于较为隐蔽，因此采用人工小型设备进行碾压。压实的密实度，轮子的下沉范围要不超过10～20mm。填料施工前，对其含水率进行测试。

压实后，为了确保回填密实度达到相关设计规定的要求，应该对密实度和干容重进行试验。

4  成桩施工中的问题处理

4.1 灌桩穿透处理

发生灌桩穿透现象的原因是出现了粉细砂地层或水砂质粉土的地质条件，同时桩间距有限、混凝土浇筑压力控制不当，这一问题得不到合理处理将会造成桩体坍塌等安全事件发生。针对此问题，需要确实加强技术标准的控制，另外可以根据现实条件应用隔桩跳打施工方式来作业。

4.2 堵管处理

堵管现象出现主要是由于混凝土施工方面的原因，例如实际施工没有遵循混凝土技术方案的标准、塌落度不足、没有及时进行混凝土压罐。一旦发现安全隐患，务必予以快速处理，才能避免堵管问题发生。另外，还会因为一些外界因素的原因使得灌注施工暂停，当停歇超过2小时，极容易出现管内混凝土凝结的现象，从而造成堵管，对此需要保证施工的连续性，缩短停歇时长，假如非要长时间暂停不可，要对管内混凝土进行整理清洁，确保管内畅通。

4.3 断桩处理

实际过程中，打桩机土方挖掘环节，由于作业机械及桩机的侧压影响作用，再加上CFG桩本身的脆性原因，极易发生断裂问题，出现浅层断桩。相应的处理方式有以下几点：

其一，当断桩发生在200mm或以下位置时，将桩心作为圆心，依据断桩位置在周边开挖直径800的圆圈，人工挖掘出断桩位置以上的桩头，对桩头表层的物质进行清洁;将级配石子填充到桩顶标高设计高度，相应的配比、粒径、质量标准与项目的褥垫层相一致，也就是局部加厚褥垫层。

其二，当断桩位置是200mm以上时候，先进行位置确定和标识;然后进行基坑挖掘，采用人工方式开挖到断面一下20cm，但需要保证挖掘过程中基坑的稳定性。

再次，将断桩清除，同时对断裂面进行清洁处理，接缝面位置涂抹水泥浆;接着放置套筒，在相应的位置将3mm铁皮出制作的直径600mm套筒进行布置，且牢固;然后进行补桩，这一工序需要利用高出设计桩体一个标号的混凝土，本工程需要采用C30细石混凝土，实施有效的浇筑、振捣，直到达到设计桩顶的要求;然后进行混凝土养护，浇筑结束后拆模并养护，选择塑料薄膜覆盖方式进行保养，时间不低于7d;最后是回填施工，新补桩头周围采用级配石子回填至设计桩顶标高，级配石子粒径、配比及施工质量要求同本工程褥垫层。

5  结语

综上所述，由于地质复杂的原因，本项目选择利用了CFG复合地基技术，通过落实有效施工，经过桩体质量检验后，得到了工程所要求的地基承载标准;经过对建筑物的沉降观测，沉降变形满足设计要求，取得了预期的效果，使施工质量得到了保障。

参考文献：

[1]赵星纬，李海涛，余武术.CFG桩在高层建筑工程地基处理中的应用可行性分析[J].安徽建筑，2019，26（10）：171-172.

[2]李有凯，李敏.房屋建筑工程的地基施工技术分析[J].居舍，2019（24）：85.

[3]杨军.CFG桩复合地基技术及工程应用研究[J].工程技术研究，2019，4（08）：54-55.