CFG桩在南水北调中线工程中的应用

□付 军 □鞠向楠

(南水北调中线干线工程建设管理局河南直管项目建设管理局)

1.工程概况

南水北调中线一期工程总干渠沙河南～黄河南郑州一段1标设计桩号 SH（3）201+000～SH（3）206+000标段长 5 km，标段内共有各种建筑物12座，其中两座较大的贾鲁河倒虹吸、贾峪河倒虹吸，按南水北调中线一期设计要求和施工期限要求，施工方需要对其软基要求采用CFG桩处理，并且包含CFG在冬季施工。

2.C FG桩施工主要工艺流程详情

CFG桩简称水泥粉煤灰碎石桩 (Cement FⅠying-ashGravelpile)，由水泥、粉煤灰、石屑或砂、碎石、加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。本标段的CFG施工工艺流程为：场地平整—测量定位—钻机就位—钻到设计孔深—停钻—泵送混合料—边灌料边提钻至设计要求—移至下根位置。包括以下具体的施工步骤和技术要求。

2.1 钻机就位

在场地平整好并测量定位后，将长螺旋钻机就位，使钻杆垂直对准桩位中心，桩位偏差应控制在20cm以内，钻杆的垂直度控制采用在钻架上两个相互垂直的方向上挂垂球的方法测量。每根桩施工前均要由旁站人员进行桩位对中及垂直度的检查，确保CFG桩垂直度偏差≤1%。检查合格后才可开钻，并记录好桩位偏差值和垂直度。

2.2 混合料搅拌要求

混合料的搅拌要求应按配合比进行配料，计量要准确，上料顺序为，先装碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加剂，量后加砂。使水泥、粉煤灰和外加剂夹在砂、石之间，不易飞扬和粘附在筒壁上，也易于搅拌均匀。每盘料搅拌时间不应＜60s,混合料的塌落度控制在16～20cm,在泵送前混凝土泵料斗、搅拌机搅拌筒应备好熟料。运输采用混凝土罐车运输到施工现场，在运输过程中泵送车必须慢速旋转，严禁停转，在每次卸料前必须采用运输车强制搅拌30s，防止混凝土发生离析，在施工过程中安排专人及时对原材料进行检测其含水量并及时调整施工配合比，并对混凝土进行和易性检测，满足要求后方可进行现场施工。

2.3 钻进成孔关键技术

钻孔开始时关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。一般应先慢后快，这样既减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔的过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆及钻具损坏。钻孔的深度应比设计深度超出0.5m即进入砂卵石层0.5m为准。当钻头到达设计桩长预定高程时，于动头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标志，作为施工时控制桩长的依据，并还需考虑施工工作面的标准高差，做相应增减。

2.4 拔管压灌成桩

长螺旋钻机至设计深度后应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与提拔管速度相配合，遇到饱和砂土和粉土时，不准停泵待料。停止钻进，向钻杆芯管泵送混合料灌注，当钻杆芯管中孔充满混合料后，开始提升钻杆，压灌混合料。一边泵送，一边拔管，严禁先提管后泵料。混合料灌注过程中应保持混合料面始终高于钻头面约15～25cm，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min。用秒表控制拔管速度，并做好记录。每根桩的投料量不小于设计灌注量。施工桩顶高程一般应高出设计高程50cm，灌注成桩后桩顶盖土封顶进行养护。

2.5 移桩注意事项

弃土清运：采用人工清运，将弃土装推车运至集渣点后由1m3挖掘机装15t自卸汽车运至指定弃渣场。

其下保护层50cm采用人工开挖，开挖时不得扰动基底土层，防止形成橡皮土，并严格控制标高，不得超挖和回填。

桩头处理：保护层清除后将桩顶设计标高以上桩头截断，具体要求如下：找出桩顶标高位置，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时打击，将桩头截断。严禁用钢钎向斜下方向击打，以免桩头承受一定的弯矩，造成桩身断裂。桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高。（桩顶标高允许偏差0～+20mm）

2.6 褥垫层的铺设

桩间土保护土层和CFG桩完毕并满足设计要求后，可进行褥垫层的铺设施工。褥垫层的材料多为粗砂、中砂或碎石，最大粒径≤20mm，因卵石合力弱不宜选用卵石。施工扰动容易使褥垫层厚度不均匀。褥垫层的设计厚度一般为20cm。施工时先虚铺，并用平板振捣器振实，对干的砂、石材料虚铺后可适当洒水再进行振实。

3.C FG桩的冬季施工关键技术

3.1 施工前场地要求

场地要求平整、预留的保护层需大于冻结深度，最小保护层≥50cm，通往场地的道路和坡道需采取防滑措施。

3.2 对材料的要求

水泥：应优先采用水化热较高的普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。骨料：要求清洁、质地坚硬，各项物理指标均符合规范要求，不得含有冰雪和冻块。外加剂：所拌制水泥和粉煤灰碎石桩的混合料加入适量的外加剂，可防止混合料早期受冻。亦可在使混合料在负温条件下硬化，常用的冬季施工外加剂有氯岩类粉剂防冻剂。施工时按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入进行搅拌均匀。保温材料：保温材料应根据工艺特点、施工条件、气温情况进行选择，并优先利用地方材料：如草帘、草袋、锯末、膨胀珍珠岩等。

3.3 拌合要求

对原材料进行加热，应优先加热水即将拌和用水加热到40℃，而砂、石不加热，泵送能正常进行，混合料的入孔温度可达到5℃，并适当延长搅拌时间。

3.4 运送的要求

混合料采用泵送。泵管线应保温，刚性管多采用保温材料覆盖进行保温，现场应采用多层草袋包扎或覆盖管线。弯头可采用岩棉管或塑料布外裹包扎进行保温。

4.C FG桩施工的质量控制要点

在拔管泵送混合料的过程中，钻杆必须停止转动，严禁边拔管边转动。施工过程中随时观察混合料的塌落度，记录针对不同塌落度的灌注情况。在试桩过程中，抽样做混合料试块，每根据做一组（3块）试块，标准养护28 d后测其抗压强度。清土和截桩，不得造成桩顶以下的桩身断裂和扰动桩间土。在混凝土灌注前检查运输车辆的油量，不能满足要求的不能进行灌注作业，避免出现灌注过程中停工待料的现象，保证一台钻机两辆罐车。在地下水比较丰富的地段，提钻前需开动混凝土输送泵，将管内的混凝土填充满。提钻的过程中严禁旋转钻头，避免泥土掉入桩中形成断桩，提至桩顶后亦需停置10～30 s，泵送混凝土保证桩头质量。首次提钻的高度在0.5 m左右，必须在此位置停置10～30s，待管道内混凝土填满后再匀速提钻灌注。在提钻灌注过程中，提钻放料和混凝土泵的配合要协调，统一指挥，三者之间要有必要的联系工具，以保证配合一致。

5.结语

南水北调中线许多建筑物工程中使用CFG桩，其施工工序多，工艺复杂，因此在施工过程中必须深入研究其工法，加强现场施工管理和质量控制。目前CFG桩处理的该段地基效果较好，未出现超出设计的沉降指标，可为类似工程借鉴。