新建海堤挡墙基础处理中CFG桩的应用

陆帅君

(福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概况

福建漳州液化天然气(LNG)接收站项目防洪减灾护岸施工工程包括新建排洪渠及相关消能设施，结合(LNG)接收站项目工程建设，需要新建海堤及其附属配套设施。海堤工程位于场地南部海岸，包括长度约459.7m边坡防护、场地平整后形成边坡的支护、以及接收站北侧山体边坡支护。CFG桩基础处理设计方案：C20水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)，桩径500mm，间距1.5m，桩长6米正方形布置。总共4708根CFG桩。

图1 CFG桩平面布置图

2 地质情况

项目地处漳州龙海市隆教乡流会村，流域洪水主要为坡面汇流，内水系单一。工程区地貌主要为海岸阶地、风成砂丘、山丘陵地貌。地层主要为燕山晚期侵入混合花岗岩、侏罗纪上统凝灰岩、上第三系玄武岩、第四系地层，第四系地层主要为海积、风积、填土、坡残积层。

3 施工部署

开工前完成CFG桩基施工有关的用水、用电等管线的前期布置工作，完成三通一平及便道施工。场内道路满足机械及车辆的行驶要求。地表杂土和软土清理至作业区域外，作业场地周边做好截排水沟等导水设施，防止积水浸泡作业场地。

施工机具为2台长螺旋钻机(一备一用)、挖掘机、拌和机等。长螺旋钻机组作业设立隔离区警戒区并有专人值守，在安装有专人指挥，施工时严格按照操作规程作业。

3.1 作业条件及相关要求

1)地基加固宽度根据设计平面图确定位置尺寸，并清理施工作业范围内的腐殖土和软土。

2)根据设计桩位布置图的要求，按照桩的布置形式将桩位准确位置放到地面，为了在施工时便于找点可以在放点时采用滑石粉加钢筋(长200-300mm)在桩位处扎入深度<500mm的孔，填入白灰标识桩位。在作业区域外建立2-3个水准控制点，并用白线定出轴线位置,用经纬仪根据控制桩顶标高进行随时检查复核。

3)作业前提前做好施工人员的技术交底，对复杂地质情况、设计及规范要求、工艺要求、作业操作要点、质量要求和安全保障措施的交底，并做好安全、技术交底记录并书面签字存档。

4)做好桩基工程施工记录和隐蔽工程验收记录。

该项目桩基成孔采用长螺旋钻机取土成孔，根据设计要求于施工前在室内按照材料进行配合比试配，施工时根据配合比报告单配置桩体材料。依据设计文件要求进行试桩，确定混合料配合比、搅拌时长、坍落度大小、拔管速度等参数，同时验证设计参数和地基处理效果。

3.2 施工工艺流程

1)测量放样：施工放样前对现场区域内原地面标高进行抄平测量并将原地面碾压后测绘出每个桩位置。施工后桩顶标高控制高于设计碎石垫层底标高以上。GFC桩位置应按设计图纸位置分区分块，对每个桩位实行编码管理，实行定人定机定岗管理。

2)钻机就位：放样后的桩点经验收合格后，在移动钻机就位，确定钻杆竖向垂直对准桩位中心线，钻杆的垂直度容许偏差≤1%。通过在钻机上吊挂垂球测量方法控制垂直度。施工人员对桩基的桩位位置、桩机对中及垂直度检查验收，验收合格后方可进行钻孔。

3)钻机就位对中后，开始钻孔前关闭钻头阀门，钻杆钻头抵达到地面后在进行钻机钻进。钻杆钻进时应先慢后快，以减少钻杆的摇晃，在钻孔钻进过程及时进行纠偏。在钻进成孔中，如发生钻杆摇晃或钻进缓慢时，应放慢钻进速度，确保桩孔不产生偏斜、位移。当钻机钻进至设计桩长深度后钻机在空转清土，让桩基孔底虚土被钻出清理孔底。

4)在钻进施工时可根据桩机机架出现明显晃动，电流突然加大会，钻头进尺明显变慢来判定钻杆碰到到石层的深度。

5)钻进到设计孔底高程后，通过混凝土泵的管道把高塌落度的流动混凝土浇筑至桩孔底并提钻，桩孔底单向活门自动打开让混凝土流出，提钻时要保证钻具在混凝土内埋深0.3-1.0m内。为防止出现断桩，混凝土的泵入速度与提钻速度同步进行，灌入与提钻时间控制在2-2.5m/min，桩孔内混凝土面灌入高度比钻头位置高出0.3-1.0m。

6)移机：GFC桩施工完毕后，在进入下一根桩的施工时必须进行钻机移位，因施工时上一根桩机钻孔排出的土较多会堆放在临近的桩位上，以及钻机机身支撑振动等产生临近桩位原定位点发生偏移。为保证桩位准确，在进行下一桩前应根据轴线及附件桩的位置本次所移机施工的桩位测量复核[1]。

4 水泥粉煤灰碎石桩(CFG)施工质量控制要点

4.1 CFG桩身过程检测

4.1.1 CFC桩在施工过程时的质量检验根据验收标准，主控项目及一般项目的内容均应全部合格。

施工质量验收标准见表1。

表1 施工质量验收标准

4.1.2 施工后质量检测

GFC桩浇筑成桩后，达到28d后检测桩身完整性、复合地基检测应达到设计规范要求。

1)CFG桩身检测：桩基施工时抽样进行混合料试块制作，根据每日完成工程量最检测频率按每组(3块)15cm×15cm×15cm的试块进行标准养护，测定28d桩基的抗压强度。

2)桩身完整性检测：CFG桩试桩后采用低应变进行桩身完整性检测，二类及以上桩比例要求为100%。

3)海堤部分CFG单桩承载力根据设计规范≥490kPa，复合地基承载力≥320kPa[2]。

5 施工中常见问题及事项的分析和解决

5.1 桩基浇筑施工过程中堵管

5.1.1 原因分析

1)混凝土配合比不合理。

2)混凝土搅拌质量又缺陷。

3)施工操作不当。

4)设备缺陷。

5.1.2 预防措施

1)混凝土拌合时，配料按照配合比比例进行，配比计量偏差控制在规范允许偏差范围内。

2)对混凝土拌合进行全过程控制，拌合时间按照设计拌合时间控制，混凝土拌合上料顺序入仓。

3)基桩钻进设计深度,在进行泵送混合料施工,为防止钻头处的水泥浆液被挤出管路造成堵塞，排气阀应能正常排出管内空气，钻杆输送管内混合料时应及时同步提钻。

4)经常检查、保养设备，使设备保持良好状态。

5.2 串孔

5.2.1 原因分析

桩孔土层为粉细砂、松散饱和粉土。钻杆钻进过程对土体产生扰动、土层扰动能量的积累土体发生液化。

5.2.2 预防措施

1)采取跳桩、隔排作业的方法。

2)根据现场作业条件,加大桩距,避免打桩对周边桩位扰动。

3)加大作业区域内打桩排数间距,降低已打桩扰动能量积累。

4)合理提高钻头钻进速度。

5.3 桩头空芯

5.3.1 原因分析

钻机钻孔作业时排气阀堵塞无法将管内空气全部排出，主要表现为管内充满空气，排气阀失效引起的。

5.3.2 预防措施

桩基在钻进中定期检查排气阀使用情况,发现堵塞及时清洗。

5.4 桩端不饱满

5.4.1 原因分析

作业时钻机先提钻后灌入混凝土料引起钻头上的土及孔内土掉入桩孔。

5.4.2 预防措施

为保证桩端承载力，在钻孔混凝土灌入及提钻时工人应密切配合,同进作业要求施工。

5.5 桩体强度不均匀

5.5.1 原因分析

桩机提升速度太快造成缩颈断桩。桩体强度不均匀，桩体混凝土离析或水泥含量少或浮浆过多。主要为提升慢或留振时长过长引起。

5.5.2 预防措施

混凝土浇筑过程中钻杆提升速度控制在1.2m至1.5m/min,并使提升和混凝土灌入速度均匀一致,控制留振时间5-10s。

6 质量保证措施

1)按照设计图纸及规范要求，开工前对所有施工人员进行技术交底教育，按规范组织施工，提升质量意识。

2)施工作业配备专业的技术人员，做好每道工序质检，合格后方进入下道工序。

3)施工作业按照工艺要求及各种规范作业。

4)强化工序管理、严格工序控制。

7 结 语

怎样更好的控制CFG桩的施工质量，达到基础处理的目的，是桩基施工管理人员必须思考的问题，CFG桩施工技术的发展应用为水利工程建设提供了新思想，尤其是在水利工程基础处理得到广泛的应用。随着我们工程技术人员总结经验教训，将进一步使CFG桩成本更低、效率更快、效果更好，在水利工程发挥更好效果。