CFG桩复合地基施工方法及问题探讨

孟秀英

0 引言

某办公楼位于郑州市高新技术开发区，总建筑面积23 043.52m2，地下1层，地上11层，局部地上12层，建筑高度46.35m，建筑结构安全等级为二级，地基基础设计等级乙级，抗震设防烈度 7度，建筑结构为现浇框架—剪力墙结构体系，地基采用CFG桩复合地基。工程设计 CFG桩共 1 388根，桩位布置呈矩形，桩间距为1 400mm×1 300mm和1 350mm×1 300mm，桩径400mm，施工桩长16m，有效桩长15.5m，地基承载力特征值为200 kPa，桩体混凝土强度等级为C20，复合地基承载力特征值不小于300 kPa，单桩承载力特征值为450 kN。

工程所处地貌单元属于山前冲击郑州西部倾斜平原区，CFG桩端落在粉土上，粉土层埋深为 24.50m，其下为粉质粘土。

1 施工准备

1.1 井点降水

办公楼地基基础埋深 -8.6 m。地下水埋深静止水面位于-6.0m～-6.5m之间，年变幅为2m左右，为无压潜水型。采用 12眼管井降水，分布在大楼基坑开挖线的南北向两侧，其中北侧管井的间距为18.12m，南侧管井间距为16.8m，井深为24m左右，井管选用内径为300mm的无砂滤水混凝土管，井内安装2.0寸潜水泵抽水，水位控制在-16m，每天观测 1次 ～3次管井水位。

1.2 基坑开挖

办公楼基坑开挖长102m，宽40.6m，采用分层开挖，先开挖至-5.629m处，进行CFG桩施工;CFG桩基施工完成后进行降水并进行第二次开挖。在基坑四周轴线以外留置 2.5m宽的工作面，便于打桩机械就位施工。开挖采用两台履带式 1.5m3反铲挖土，配以 6台自卸汽车运土。根据土质情况，按照 1∶1.25的放坡系数放坡，并辅以人工修坡，当挖至离基底标高 50mm时用人工挖除剩余土方。

1.3 设备与材料

主要设备为2台SZKL600BB型步履螺旋钻机、2台JS-500型混凝土搅拌机、2台 HBT-40A型混凝土输送泵。桩基混凝土等级为C20，5mm～25mm碎石，砂子为中砂，32.5普通硅酸盐水泥，水胶比为0.51，其坍落度控制在160mm～200mm。

2 施工方法

2.1 施工工艺

测量放线→钻机就位→钻孔至设计标高→泵送混凝土充满钻杆芯→边提升钻杆边泵送混凝土→成桩→钻机移位打下一根桩→清理桩间土→桩头处理→验桩、验槽→褥垫层施工及验收→CFG桩复合地基检测验收。

2.2 施工过程

2.2.1 测量放线

在挖好的基坑里按照桩位平面图实地测放桩位，不同部位桩间距分别为1 400mm×1 300mm，1 350mm×1 300mm，打入地下30 cm并灌入白灰，插上钢筋，便于找桩，编写测量放线记录。

2.2.2 钻孔

钻机就位时要求平整、稳固，钻头对中，与地面保持垂直，误差控制在规范要求范围内，钻机钻架垂直度偏差控制在 1%以内，按梅花形的布孔用长螺旋钻机钻进。为保证桩孔垂直度，开孔时轻压慢转，控制好钻杆的倾斜度，采用正常钻进参数钻进。施工中经常检查钻头直径，以防磨损而减小桩身直径。钻头直径控制在不小于400mm，达到设计深度16m后成孔完成。

2.2.3 混凝土灌注及拔管

CFG桩成孔达到设计标高后停止钻进，用混凝土泵车向钻管内灌注 C20混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后开始拔管，严禁先提管后泵送，提升速度不能大于混凝土的泵送速度，成桩的拔管速度控制在1.2m/min～1.5m/min，成桩过程要连续进行，避免停机待料的情况发生。每根桩在加料时，比设计长度所需混凝土量多加0.5m～0.8m桩长混凝土量，成桩后桩顶浮浆厚度控制在 200mm以内。成桩后用水泥袋盖好桩头，加强保护。

2.2.4 移管及清桩

当上一根桩施工完毕后，移机进行下一根桩施工，按照梅花形的顺序进行施工。施工时及时清理打孔排出的土，并对需施工的桩位进行测量复核，确保施工桩位准确。在CFG桩全部施工完成 28 d后，进行桩间土清理开挖。采用 2台小型挖机和 2台小型自卸汽车进行开挖和土方运输，人工配合开挖，采用分区、分段、分层开挖。严格控制超挖，不得扰动建基面以下的原状土，当挖至高于设计高程50 cm时，采用人工开挖。

2.2.5 桩头处理

用水准仪将设计桩头标高标在桩身上，在同一水平面同一角度对称放置 2个或 4个钢钎，用大锤同时击打钢钎截断多余的桩头。钢钎不能向斜下方或单方向击打，避免桩体承受弯矩造成桩体断裂或产生裂缝，桩顶标高控制偏差0mm～20mm。

当断桩或标高不够时，将断桩挖出，挖至断裂部位后，清除桩头松动混凝土及泥土，用水冲洗干净后凿毛，按 400mm直径用钢板立模、支撑固定，用C20混凝土浇灌至设计标高，桩的外围采用与褥垫层相同的砂石进行回填压实。

2.2.6 砂石褥垫层施工

砂石褥垫层中碎石掺量不小于 50%，碎石粒径小于 30mm，砂∶石=3∶7(体积比)。褥垫层虚铺厚度为225mm，压实系数控制在0.87～0.9，每边宽出基础周边 400mm，垫层采用小平板振压 2遍～3遍达到密实，压实后褥垫层厚度为 200mm，砂石的最佳含水率控制在 8%～10%，当达不到时适当洒水或晾晒。

需下挖的电梯井和集水井处，其斜边的褥垫层部分，采用 C15素混凝土，厚度为50mm。电梯井、集水井坑上部与正常褥垫层交界处，用混凝土砌块砖砌筑，高度为200mm。

2.3 质量控制

测量放线要准确，桩位偏差控制在 0.4倍的桩径，施工的垂直偏差控制在 1%;做好水泥、砂、石、外加剂等材料检测试验;浇筑过程中监控混凝土质量，确保混凝土的和易性和坍落度;施工时每工作日制作一组混凝土试块，做好记录和养护;钻头提升保持匀速，提升速度不得大于混凝土浇筑速度。

3 问题探讨

3.1 缩径或断桩

拔管速度太快或是泵送混凝土不连续时，会产生缩径或断桩;提钻速率过低，会出现高压管路堵塞甚至管路崩开等故障，造成桩身混凝土质量缺陷，甚至产生断桩。因此，要控制拔管速度(1.2m/m in～1.5m/min)，每拔管1.5m～2.0m，留振20 s。当出现缩径或断桩时，可采取扩径方法，如复打法、翻插法或局部翻插法，也可以进行加桩处理。

3.2 桩身混凝土离析

混凝土坍落度较大，在泵压作用下，骨料与砂浆分离，会造成泌水、离析;混凝土泵送不连续，在饱和砂土、饱和粉土层中停泵待料时易造成混合料离析。要控制好混凝土坍落度(160 mm～200mm)，保证混凝土浇筑连续。当因混凝土离析造成桩身质量缺陷时，采用复打、翻插等扩径方法处理。

3.3 桩体裂缝

桩体裂缝一般发生在离桩顶 1m左右的位置。主要原因是: 1)在进行凿桩头处理时，用大锤横向锤击力量太大;2)桩间土机械开挖过程中碰撞桩体;3)桩体尚未达到一定强度，机械行走挤压使桩体裂缝;4)桩顶混凝土密实度不够也易产生裂缝。故凿桩头时用力不可过大，采用小型机械或人工开挖桩间土，在桩体尚未达到一定强度时尽量避免桩体附近的机械行走。当桩体出现裂缝时，采用灌注水泥浆或凿除接桩处理。

4 结语

CFG桩复合地基广泛应用于各种建筑地基，在工程开工前，要做工艺试桩，以确定合理的施工工艺，并按照设计混合料的配合比在工艺试桩时进行试配，以确定最优配合比。施工时严格按照工艺要求施工，加强施工过程控制，做好施工记录，避免或减少问题的发生。

[1] JGJ 94-94，建筑桩基技术规程[S].

[2] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范[S].

[3] 阎明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京:中国水利水电出版社，2001.

[4] 习先萍.浅谈CFG桩复合地基的设计与施工[J].山西建筑，2010，36(2):153-154.