CFG桩施工工艺及常见问题解决措施的探讨

（中铁八局集团昆明铁路建设有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程概况

官南路（广福路-环湖东路）改扩建工程起于广福路，止于环湖东路，道路全长约为4.67公里，抗震烈度：8度，设计年限：15年，计算标准轴载：BZZ~100，路面类型为沥青混凝土路面，设计初年每天交通流量为12000pcu/d，设计交通增长率前5年8%、中间5年5%、后5年3%。，为城市Ⅰ级主干道，设计车速为50km/h。道路红线宽度为50米，官南路沿线按双向6车道实施，加上非机动车道及人行道后路基宽度为40m。机动车道路拱横坡为2%，人行道及非机动车道横坡为2%。

2 CFG桩施工工艺

2.1 长螺旋钻管内压泵水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）施工工艺

2.1.1 成桩的顺序：对称、间隔、邻排斜向跳打，严禁从一端开始按顺序逐个施工。

2.1.2 工艺流程

桩位放点→搅拌混凝土→长螺旋钻机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆，边压灌素混凝土→成桩、桩体养护→检测→清桩间土及预留桩头→铺设褥垫层。

2.1.2.1 桩位放点按照地基处理图设计的桩位、间距、数量，从已定好的2个轴线控制点引设出每一个桩的桩位点，并撒白灰作好标识；经监理验线合格后进行下道工序。

2.1.2.2 混凝土搅拌根据设计好的配合比，混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少于1min。混合料加水量和坍落度（设计要求长螺旋钻管内泵压混合料法施工时，坍落度控制在16～20cm）。在泵送前混凝土泵料斗、搅拌机筒内应备好熟料。

2.1.2.3 钻机就位及成孔将长螺旋钻就位，调整钻机水平并固定，专人检查将钻头锥尖对准桩位中心点；螺旋钻机就位后，司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度，确保垂直度偏差≤1.0%。全部调整到位后，开始钻孔，在钻机架上预先做好深度标记，利用深度标记进行成孔深度控制，并由电流表的数值判断是否进入设计土层（大于试桩确定的160A）。钻孔过程中，一般应先慢后快，既能保证减少钻杆摇晃，又便于检查钻孔的偏差并及时纠正。当遇到圆砾层或卵石层，会发现进尺明显变慢、机架出现轻微晃动。据此可作为判定钻杆进入圆砾层或卵石层的深度特征。在施工过程中，采用双控标准控制孔深，既满足有效桩长，又保证桩端进入持力层≥500mm。钻机在钻到预定深度后空转30秒。

2.1.2.4 拔管、压灌素混凝土成桩长螺旋钻机钻至设计深度且等钻杆中孔灌满混凝土后，开始一边拔管，一边泵送素混凝土，拔管速度控制在2～3m/min。严禁先拔管后泵料。设专人指挥协调钻机操作手和混凝土泵操作手保证泵送混凝土和提升钻杆的默契配合，施工中的每根桩的投料量不得少于设计灌入量，以确保成桩质量。提钻的速率与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆孔内混凝土表面高度始终略高于钻杆底出料口。直至压灌到场地地面为止。在饱和粉土、饱和沙土段内，适当放慢提钻速度，以防流砂造成塌孔、断桩现象。拔管速度放慢，拔管过程中不允许出现反插，不允许出现供料不及时现象。成桩过程宜连续进行，避免因后台供料慢而导致停机待料，以至造成断桩或缩颈。如果不可避免则在检测报告出来后视具体情况而定是否进行补桩。

2.1.2.5 混凝土输送量控制桩顶与施工作业面平齐，桩顶浮浆厚度≤200mm。确保设计桩顶标高内无浮浆；

2.1.2.6 检测CFG桩施工完，桩体强度达到设计值后，由第三方检测单位进行检测。并根据检测报告作出相应的处理。在施工过程中作好材料的试块的取样工作，进行28天后的抗压强度。

2.1.2.7 清理桩间土和桩头检测合格后，采用钢钎及风镐等工具凿除预留桩头至设计标高。凿桩头时，钢钎水平放置，禁止竖向劈凿桩头，以防破坏桩身质量。如斜面（集水坑等坡面）按实际坡度剔除预留桩头。凿除桩头后，及时清运平整到位。

2.1.2.8 褥垫层施工CFG桩施工完后，在桩顶铺设一层30cm的褥垫层，在褥垫层上加铺一层钢塑土工格栅。褥垫层采用级配良好的碎石或砂砾，也可以采用风化玄武岩，其最大粒径不得超过30mm。虚铺厚度为25cm左右，虚铺后采用静力压实，在桩间土含量不大时亦可夯实。桩间土含水量较高时，特别是高灵敏土，应注意监测施工扰动对桩间土的影响，以避免产生橡皮土。

2.2 振动沉管灌注水泥粉煤灰碎石桩CFG桩施工工艺

2.2.1 成桩顺序：分段布置桩机，施工顺序由小里程往大里程。连续施打可能造成的缺陷是桩径被挤扁或缩颈，采用隔排跳打方式以避免发生已打桩桩径被挤小或缩颈现象。

2.2.2 工艺流程

桩位放点→搅拌混凝土→走管式沉管振动钻机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆，边压灌素混凝土→成桩、桩体养护→检测→清桩间土及预留桩头→铺设褥垫层。

2.2.2.1 桩位放点：（同长螺旋桩桩施工）

2.2.2.2 混凝土搅拌：（同长螺旋桩桩施工）振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为30～50mm。

2.2.2.3 钻机就位及成孔：将沉管振动钻机就位，调整钻机水平并固定，专人检查砼桩头安放埋入桩位中心点，桩头埋入地表下应在30cm左右；桩机就位后，司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度，确保垂直度偏差≤1.0%。

2.2.2.4 沉管：桩机就位后，开始沉管，要求沉管深度达到设计深度。当沉入深度达到设计深度时，桩机前趾上抬两次，工作电流达到100A以上仍无法下沉时，此时的沉管深度作为桩长。沉管过程中，须做好记录。终孔严则上按照地质报告入④层粉砂层≥1.0m，严格控制最后30s的电流值，根据试桩确定贯入度和电流值。

2.2.2.5 装料：为避免出现断桩、缩胫现象，首次装料应装满至沉管上口以下1米处，以后用锤击检查，使沉管内保持充足的砼量。混合料严格按照实验确定的配合比进行配制，搅拌时间不得小于1min。拌合用的碎石、砂杂质含量不大于5%。振动沉管至指定位置时，尽快投料，投料时采用料斗空中投料，以保证成桩标高满足要求。成桩桩顶浮浆厚度一般不超过200mm。

2.2.2.6 拔管：当混凝土料按照需要加完后，开动电动机，沉管原地留振10s左右，然后边振动边拔管。拔管速度应均匀控制在0.8～1.2m/min；如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度可适当放慢，控制在0.6-0.8m/min间。

2.2.2.7 褥垫层铺设做法同长螺旋CFG桩。

3 施工中常见问题及解决措施

3.1 长螺旋CFG桩施工中常见问题及解决措施

长螺旋CFG桩施工时出现桩体断桩、缩颈、不成桩或桩体上部存气等情况，主要由堵管造成。

堵管主要因混合料配合比不合理、搅拌质量有缺陷、设备缺陷、施工操作不当等因素造成。

3.1.1 混合料配合比不合理的情况，主要应严格控制细骨料和粉煤灰的掺量。当混合料中的细骨料和粉煤灰的用量较少时，混合料和易性不好，易造成经常堵管。但粉煤灰的掺量宜控制在60~80kg/m3。

3.1.2 搅拌质量有缺陷的情况，主要应严格控制混合料坍落度。当坍落度太大时，易产生泌水、离析现象，在泵管内的水浮到上面，在泵压作用下，水先流动，骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而导致堵管。当坍落度太小时，混合料在泵管内的流塑性差，也容易造成堵管。施工时坍落度宜控制在16~20cm，若混合料流塑性较差，可适量掺入泵送剂。另外也应严格控制混合料中的粗骨料粒径，避免大块粗料通过格栅混入泵管内。

3.1.3 设备缺陷主要有弯管半径不合理、弯头与钻管垂直连接、施工结束后未及时清洗泵管。此外由于管接头不牢固、垫圈破损，也会造成水泥砂浆流失，导致堵管。钻头设计不合理，密封不严，水泥浆流失，形成砂塞堵住阀门，混合料无法下落，造成堵管。

3.1.4 施工操作不当的情况，主要是在注满混合料后未及时提钻，在泵压作用下会使钻头处的水泥浆液挤出，在钻头阀门处产生干硬性混合料塞体，使泵管堵塞，混合料不能下落。

3.2 振动沉管CFG桩施工中常见问题及解决措施

振动沉管CFG桩施工中易出现出现桩体断桩、缩颈、灌量不足、成桩偏斜、达不到设计深度等情况，主要成因及防治措施如下：

3.2.1 断桩、缩颈的原因分析及防治措施

3.2.1.1 原因分析

（1）由于土层变化，在高水位的粘性土中，震动作用下会产生缩颈。（2）灌桩填料没有严格按照配合比进行配料、搅拌以及搅拌时间不够。（3）在冬季施工中，对粉煤灰碎石桩的混合料保温措施不当，灌注温度不符合要求，浇灌又不及时，使之受冻或达到初凝。雨季施工，防雨措施不力，材料中混入较多的水份，坍落度过大，从而使强度降低。（4）拔管速度控制不严。（5）冬季施工冻层与非冻层结合部易产生缩颈或断桩。（6）开挖桩顶处理不好。

3.2.1.2 防治措施

（1）控制拔管速度，一般 0.8～1.2m/min。每拔管1.5～2.0m，留振20s左右（根据地质情况掌握留振次数与时间或者不留振）。（2）出现缩颈或断桩，采取加桩处理。（3）混合料的供应采用现场搅拌，应注意季节施工。雨季防雨。冬季保温，保证灌入温度在5℃以上。（4）每个工程开工前，都要做工艺试验，以确定合理的工艺，并保证设计参数，必要时要做荷载试验桩。（5）混合料的配合比在工艺试验时进行试配，以便最后确定配合比。开挖桩顶处理要合理选择施工方案，否则应采取补救措施，开挖桩顶必须待桩体施工完毕并达到一定强度（一般7d左右）。

3.2.2 灌量不足的原因分析及防治措施

3.2.2.1 原因分析

（1）原状土（如粘性土、淤泥土等）在饱和水或地下水中，由于振动沉管过程中产生流塑状，而形成高空隙水压力，使局部产生缩颈。（2）开始拔管时有一段距离材料不能顺利流出。（3）在桩管沉入过程中，地下水或泥土进入桩管。

3.2.2.2 防治措施

（1）根据地质报告，预先确定出合理的施工工艺。开工前要进行工艺试桩。（2）同“断桩、缩颈”中的防治措施（2）、（3）。（3）克服桩管沉入时进入泥水，应在沉管前灌入一盘标号为7.5MPa粉煤灰砼，起到封底作用。（4）确定实际灌入量的充盈系数。（5）用浮标观测检查控制填充材料的灌量，否则应采取补救措施，并做好详细记录。

3.2.3 成桩偏斜、达不到设计深度的原因分析及防治措施

3.2.3.1 原因分析：

（1）场地未进行充分的平整压实。（2）桩管不合格。（3）打桩时桩位、垂直度未校正。（4）打桩顺序不合理。

3.2.3.2 防治措施

（1）施工前场地要平整压实。（2）施工前要选好合格的管桩，稳定桩管要双向校正，垂直度控制在0.5～1%。（3）桩位偏差应在规范允许范围内（10～20mm）。（4）选择合理的打桩顺序，不得从四周向内推进施工，而应采取从中心向外推进或从一边向另一边推进的方案。