浅析长螺旋钻孔管内泵压混凝土CFG桩施工技术

浅析长螺旋钻孔管内泵压混凝土CFG桩施工技术

梁洁红

佛山市宏造建设工程监理有限公司528100

摘要：详细介绍长螺旋钻孔管内泵压混凝土CFG桩的特点、技术原理、施工工艺以及工程实例应用情况。

关键词：长螺旋钻孔管内泵压混凝土CFG桩；原理；施工技术；试验

CFG桩是CementFly-ashGravel的简写，分别代表水泥、粉煤灰与碎石。通过柔性褥垫层的设置，使CFG桩复合地基得到均匀沉降和较高的承载力，是目前多层房屋建筑加固软土地基最经济、适用、快速、可靠的一种新型灌注桩。长螺旋钻孔管内泵压混凝土CFG桩成桩原理是用长螺旋钻孔机的螺旋钻头，在桩位处就地切削土层，被切削土块钻屑随钻头旋转，沿着带有长螺旋叶片的钻杆上升，输送排出孔处，然后装载运走，混凝土由专业搅拌站生产运输到现场由泵机压入孔内，其成桩工艺可实现全部机械化。

1CFG桩的特点

（1）CFG桩具有施工不需要排泥浆，无振动，噪音低，不污染周围环境，成桩速度快。

（2）CFG桩钻进过程在回旋力作用和输土过程将部分土挤向桩周，挤密桩间土，复合地基承载力提高幅度大，沉降量小，加固地基效果显著；管内泵压混凝土充盈性好灌注质量较好，容易保证桩身质量；CFG桩具有较广泛的适应性。

（3）CFG桩体内可不设钢筋笼，节约大量钢材，大大降低了工程造价。与粉喷桩、管桩、钻孔灌注桩等比较节约桩基造价约1/3~1/4。

2技术要求

2.1桩身混凝土的原材料

（1）普硅水泥42.5R。

（2）碎石粒径5～25mm，最大粒径不超30mm，含泥量不大于2%。

（3）中砂含泥量不超过3%。

（4）粉煤灰Ⅱ级。

（5）外加剂建盛FDN-110

（6）水干净饮用水。

2.2桩身混凝土

（1）混凝土的强度等级应与地基承载力相适应，一般为C15～C25，本工程为C20。

（2）混凝土的水灰比，应控制在0.41～0.42。

（3）施工中混凝土的坍落度，一般在160～180mm。

2.3褥垫层：基础范围内铺设300厚3：7砂石褥垫层，用水冲实，用中粗砂，碎石最大粒径不超过30mm，砂石垫层超出基础边缘200mm。

2.3施工要点

2.3.1施工准备

（1）核查地质资料，结合设计参数，确定合理的施打顺序及工艺.

（2）测量放样，平整场地，清除障碍物.

（3）选择具有代表性地段进行成桩工艺性试验（每单体试桩不少于1根），以复核地质资料以及设备、工艺、施打顺序是否适宜，确定混凝土配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等工艺参数。

2.3.2钻机就位要达到钻塔轮外缘、钻头尖及桩位点三点成一线，钻杆垂直，钻头矛尖对准桩位点后固定钻机，调整钻机液压脚，保证钻机水平

2.3.3成孔

钻机就位后，启动马达，螺旋钻杆钻入地下，钻孔过程做好记录，进入地基持力层时记录钻压电流值，长螺旋钻机应匀速钻进，避免形成螺旋孔，成孔深度在钻杆上应有明确标记，成孔深度误差不超过O.1m，确保桩端进入持力层深度大于200mm：垂直度偏差小于1％。

2.3.4砼灌注

成孔至设计深度后，现场指挥员应通知钻机空钻20s，提升钻杆15cm使钻头滑瓣打开，并同时通知司泵开始灌注砼并保持连续灌注。灌注砼至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高50cm左右（至槽面上30cm左右），以保证桩顶标高和桩顶砼质量均符合设计要求。司钻和泵工密切配合，根据泵入混凝土量控制提钻速度，压灌砼时一次提钻高度小于25cm，保证钻头矛尖始终埋在混合料中1m左右，以防断桩。混凝土达不到桩头设计标高时，应及时处理，将泵管插入混合料下面50cm处补料，并振捣密实。灌注砼之前，应检查管路是否顺畅稳固；每班第1根桩灌注前，应用水泥砂浆湿润管路。现场设专人负责检查砼灌注质量及意外情况的处理：混凝土进场后应立即灌注（3小时内），严禁长时间搁置；施工过程中应认真填写施工记录，每搅拌车留取试块1组。

2.3.5清土及剔桩

施工工艺流程

（1）第一步清土在灌压桩施工完毕后在不扰乱桩的情况下将多余砼铲除；

（2）第二步在成桩后7天左右剔桩，避免因桩身强度较大时剔桩困难；

（3）清土采用小型机械设备及人工开挖、运输，避免断桩及对地基土的扰动；

（4）清土预留至少20cm人工清除，找平；

（5）清槽后人工截桩，宜用锯桩器锯桩。直至上部桩体断开，桩顶采用小钎修平；

（6）桩顶开裂、断裂，按桩基混凝土接桩规定，断面凿毛，刷素水泥浆后用高一级混凝土填补并振捣密实。

2.3.6褥垫层

（1）复合地基施工、检测合格后，方可进行褥垫层施工；

（2）褥垫层材料根据设计施工；褥垫层虚铺，采用平板振动仪振密，控制振速，虚铺厚度h按h=△H/λ控制，△H是褥垫层设计厚度，λ是压实系数，一般取0.88～0.9。

3.质量控制与要求

3.1按照试桩参数严格控制混凝土的配合比、坍落度、拌和时间，确保混凝土灌注顺利，避免堵管；同时检查设备的弯头、管接头、钻头。

3.2如有在饱和粉土、粉细砂中施工时要避免窜孔的发生。

3.3灌注混凝土之前确保钻头阀们已打开，灌注混凝土顺序为先泵后提。

4柔性褥垫层

柔性褥垫层的作用如下：①桩顶埋入柔性褥垫层，使桩间土和桩共同承受上部荷载，较好地发挥了桩间土的承载力；且褥垫层与基底的摩擦，使复合地基具有一定的抵抗水平力；②柔性褥垫层对地基的不均匀沉降，也有一定的平衡作用。柔性褥垫层位于桩顶和桩间土的上部；可用粒径5～30mm的级配碎石或者级配砂石；根据地基承载力和桩身强度等因素确定，其厚度一般取200～300mm。可采用碾压、夯实、振实等方法压实。柔性褥垫层材料应摊铺均匀，密实度必须满足设计要求。

5现场检验

（1）材料检验混凝土进场前的原材料必须具有产品合格证和材料检验报告。

（2）试块留置在灌注混凝土的施工中，应在搅拌车随机取样，由现场监理人员旁站留置试件，其数量每搅拌车不得少于1组（3块）。

（3）桩位复查基坑开挖后，应及时检查桩数、桩位和桩顶外观质量。如发现有漏桩、桩位偏差超规范等质量问题，由设计单位及时出具处理措施，监理单位现场监督施工单位实施。

（4）静载试验。检验单桩和复合地基的承载力，试验数量不少于总桩数的1%，且不少于3个检测点，以便检验单桩和复合地基的承载力。

（5）低应变动测检验桩身的完整性。除两桩承台的桩应全部检测外，其它桩的检验数量不少于桩数的20%，且不少于10根。

6、长螺旋钻孔管内泵压混凝土CFG桩工程实例成桩质量情况

三水大塘政府2008年兴建的渔民公寓和工程，总建筑面积24324.00平方米，住宅楼17栋，框架6层。采用CFG桩复合地基，桩直径为D=500mm，CFG桩为C20素混凝土桩，要求单桩承载力特征值为Ra=300KN，复合地基承载力特征值为fspk=230KN/m2。有效桩长不小于13米，桩端持力层为中密中细砂层。基础范围设300厚3：7砂石褥垫层。

工程地质概况

根据工程地质勘察报告本工程钻探孔范围内各主要土层自上而下分布如下：①、素填土：由粘土和砂土组成，欠压实，连续分布，层厚0.5m~1.4m；②、粉质粘土：层面埋深0.5m~1.4m，软塑~可塑，局部地段夹粉砂层，层厚3.0m~4.7m，fak=160kPa；连续分布；

③、淤泥质土：层面埋深4.2m~4.9m，流塑，层厚1.42~12.9m，fak=50kPa；不连续分布；④、中细砂层：层面埋深4.1m~17.1m，局部夹少量中粗砂，稍密~密实，饱和，由石英质组成，分选性好，层厚7.0~22.m，fak=180kPa；⑤、粉砂层：层面埋深18.6m~21.6m，局部夹少量中粗砂，稍密，饱和，由石英质组成，分选性好，层厚1.0~8.6m，fak=160kPa；⑥、圆砾层：层面埋深22.6m~27.2m，密实，饱和，分选性好，层厚2.7~22.m，fak=350kPa；对1~11#楼的986根桩进行统计，单机平均每天完成35根桩，桩长平均14.5米，仅有5根桩因堵塞管道、卡钻、电流值异常等原因可能造成断桩、缩径等质量缺陷进行即时复钻二次灌注，桩位偏移量较小，除3#楼一根桩平面位置偏差150mm，8#楼一根桩平面位置偏差130mm外，其它均在规范允许范围内。基桩单桩静载试验和复合地基压板试验所检测桩点沉降量均不大，且Q-s曲线平缓，无明显陡降段，s-lgt曲线呈平缓规则排列，参数结果反映出桩的承载力较高。

现随选7#、8#、9#、10#号楼的单桩静载试验和复合地基压板试验数据结果进行汇总：

采用瞬态弹性应力反射波法对CFG桩进行现场抽查检验，检测结果为：Ⅰ类桩占52.3%，Ⅱ类桩占47.7%。此结果说明桩身混凝土的成桩质量较好。

从上述施工CFG桩试验检测结果可看出，单桩承载力达到设计要求，复合地基承载力达到设计要求，动测检查桩身成桩符合要求，长螺旋钻孔管内泵压混凝土CFG桩成桩质量较好。

参考文献：

[1]JGJ94-2008建筑桩基技术规范

[2]JGJ79-2002建筑地基处理技术规范

[3]JGJ106-2003建筑基桩检测技术规范

[4]桩基工程手册.中国建筑工业出版社