CFG桩复合地基处理施工技术应用

徐朝龙 （安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前言

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是水泥、粉煤灰、碎石、石屑等混合料加水拌和在土中灌注形成竖向增强体的复合地基，适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩属高粘性强度桩，可全桩长发挥侧阻，桩端落在较好的土层时，可以很好地发挥端阻，褥垫层对桩土荷载分担比的调整作用，可以有效地提高地基承载力，减少地基变形。施工工艺主要有四种：①长螺旋钻孔灌注成桩；②长螺旋钻中心压灌成桩；③振动沉管灌注成桩；④泥浆护壁灌注成孔灌注成桩。长螺旋钻中心压灌成桩、干成孔和振动沉管灌注成桩直径宜为350mm～600mm，泥浆护壁灌注成孔灌注成桩直径宜为600mm～800mm，桩间距应根据基础形式、设计要求的复合地基承载力和变形、土性及施工工艺综合确定。沙澧连通工程位于漯河市西郊，包括新河道工程、丹江路新澧河桥、新澧河节制闸三部分。其中新澧河节制闸位于新开挖河道桩号L0+800处，采用开敞式水闸，闸轴线与新开挖河道轴线正交，闸室长20m，共7孔，单孔净宽10m，设计流量1900m3/s，采用平板钢闸门，为Ⅱ等工程，规模为大（2）型。闸基位于②层中粉质壤土、②-2层轻粉质壤土和②-3细砂层上，经设计复核天然地基不能满足上部荷载要求，需对地基进行加固处理，以满足地基承载力和抗滑稳定要求，根据地质条件及经济适用性原则，设计采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）加固处理，处理范围为闸室段、上下游挡墙段、消力池挡墙段，下面就CFG桩施工工艺做详细阐述。

1 设计参数

单桩直径为500mm，桩体强度不小于13.4N/mm2，桩顶和基础之间设厚200mm的10%水泥土垫层；上游挡墙段桩长14m，沿垂直水流方向间距为1.8m，沿顺水流方向间距为1.8m，复合地基承载力不低于190kPa；闸室段桩长12m，沿垂直水流方向间距为2.5m，沿水流方向间距为2m，复合地基承载力不低于150kPa。消力池挡墙段桩长12m，沿垂直水流方向间距为1.7m，沿顺水流方向间距为2m，复合地基承载力不低于180kPa；下游挡墙段桩长14m，沿垂直水流方向间距为1.5m，沿顺水流方向间距为1.8m，复合地基承载力不低于200kPa。

2 施工工艺选择及流程

根据工程地质条件及施工场地环境条件，本工程CFG桩选用长螺旋钻中心压灌施工工艺。工艺流程如下。

3 CFG桩基施工

3.1 施工准备

施工前按照设计及规范要求进行配合比试验，首先对混合料的原材料（水泥、砂子、石子、粉煤灰和外加剂）进行检验，水泥采用P·O42.5级，砂子采用中粗砂，石子采用二级配（5mm～20mm，20 mm～40mm），粉煤灰采用Ⅱ级，混合料施工坍落度为160mm～200mm。

3.2 试验桩

工程桩施工前，按照设计要求，在复合地基承载力特征值不同的部位各选取3根桩作为试验桩，获取不同地质部位各项施工参数（钻进速度、提钻速度），验证设计配合比的可操作性，验证复合地基的实际承载力。

3.3 工程桩施工

3.3.1 场地平整、定位放线

施工平台高程控制在桩顶高程以上0.5m，平台宽超出边桩1/2桩机宽度，将施工平台进行整平，适当碾压，即进行桩位测量放样，并打入定位木桩。

3.3.2 桩机就位、对中

桩位定好后，移动CFG桩机到达指定桩位，用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。开钻前量好钻具长度，并在机架上画上明显的进尺深度标志，保证成孔深度和有效桩长。

桩机就位必须铺垫平稳，确保在施工中不发生倾斜、移动，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位。

3.3.3 钻进成孔

钻孔开始时，必须确认桩位编号、孔口标高、孔深，准确无误后，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进，一般先慢后快，如发现钻杆摇晃或卡钻时，应放慢进尺，以事先在机架上画的进尺深度标志，作为施工时控制桩长的依据。

钻进过程中，钻机平台应保持平衡，未达到设计标高不得反转或提升钻杆，如因特殊情况要提升钻杆或反转，应将钻杆提升至表面，对钻头活门重新冲洗、疏通、闭合。

开始钻进或穿过软硬地层交界处时，应保证钻杆垂直，缓慢进入；钻进过程中，操作人员要密切注意钻进情况，如遇卡钻、钻杆剧烈抖动、钻机偏斜等异常情况，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后，方可继续作业。钻进至设计标高后方可停钻。

3.3.4 泵料、提钻、成桩

CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，压灌之前几分钟，应开动混凝土输送泵，提前将搅拌好的混合料充满输送泵的料斗，压灌时泵斗内要有一定的混凝土容量，混合料容量要高出料斗底面400mm以上，以防吸进空气。开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料，且泵送至孔底并加压后开始拔管，严禁先提管后泵料，成桩的提拔速度宜控制在每分钟2m～3m，且应保持混合料泵送量与拔管速度相匹配，实际灌注标高宜比设计桩顶高0.5m，灌注成桩完成后，用编织袋盖好桩头，进行保护，钻头提升到孔口时，应防止桩周土掉入孔内；按照施工次序，将桩机移至下一桩位施工。

3.3.5 清理桩间土及凿桩头

当桩身混凝土强度达到设计强度的70%时，可进行桩间土方的清除，土方清除采用小型机具配合人工挖除。清理完毕后，在桩身测设桩顶设计标高并标识，采用专用切割机具配合人工截除桩头，不得造成桩顶标高以下桩身断裂或桩间土扰动。

3.3.6 施工质量控制及标准

①施工前编制详细的施工方案，并履行审核审批手续，且进行技术交底；

②选用机械性能良好的施工设备，配备专业的施工队伍；

③严格把关进场原材料质量，并按规范规定取样检验；

④严格执行“三检制”，把好各道施工工序质量关；

⑤冬期施工时，混凝土泵及输送管路应采用覆盖保温材料等保温措施，混凝土入孔温度不低于5℃，施工期温度高于30℃时，应采取覆盖隔热措施；

⑥混凝土压灌充盈系数应大于1.0；

⑦成桩过程中，混合料每灌注台班应制作一组标准试块，测定其抗压强度；

⑧成桩直径不小于设计值；

⑨垂直度偏差≤1%，桩位偏差≤0.25D。

3.3.7 桩身检测

CFG桩基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束28d后进行，应抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身的完整性，并按《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012）要求进行复合地基承载力试验。

3.3.8 褥垫层施工

本工程褥垫层采用200mm厚10%水泥土垫层，水泥土采用水泥土加碎石，土类为壤土；碎石采用级配碎石，粒径不大于20mm，碎石占总质量的30%～35%；水泥占总质量的10%，强度等级为42.5级。压实度不小于0.98，水泥土采用厂拌法，自卸车运至现场，挖掘机配合人工整平，采用光轮压路机静力压实，由于层厚较薄，采用一次性摊铺、整平、碾压。

4 结语

CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基在沙澧连通工程中得到了成功的应用，经承载力检测，各部位加固复合地基承载力均能达到设计指标，加固效果明显；和其他桩基加固处理技术相比，噪音低，无水泥浆、泥浆污染，环境效益显著；施工过程中不会产生剧烈振动，对临近施工几乎不影响；施工时需人工配合较少，施工速度快，减少了人工、机械的消耗量，经济效益明显；同时为本工程积极采用新技术、新材料、新工艺、新型设备的推广应用创造了条件。