某长螺旋CFG 桩施工出现的问题及采取的处理措施

李亮

(1.山东省鲁南地质工程勘察院，山东 济宁 272100；2.山东省华鲁工程总公司，山东 济宁 272100)



某长螺旋CFG 桩施工出现的问题及采取的处理措施

李亮1,2

(1.山东省鲁南地质工程勘察院，山东 济宁 272100；2.山东省华鲁工程总公司，山东 济宁 272100)

本文结合某工程实例，介绍了长螺旋CFG桩施工过程中由于地层情况、施工工艺、人员操作等原因造成出现桩径缩径、部分为缺陷桩等问题，通过检测、分析提出处理方案采取适当处理措施，解决了施工中的问题。

长螺旋；CFG桩；问题；处理

1 工程概况

某工程位于山东省聊城市阳谷县祥光工业园，采用筏板基础，筏板下采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)对地基进行处理，CFG桩设计有效桩长14 m，桩径400 mm，总桩数2514根。采用长螺旋成孔，设计砼强度C20，设计(桩间距1.2 m×1.2 m)复合地基承载力特征值为385 kPa，设计(桩间距1.2 m×1.4 m)复合地基承载力特征值为347 kPa，设计(桩间距1.2 m×1.5 m)复合地基承载力特征值为331 kPa，设计(桩间距1.2 m×1.6 m)复合地基承载力特征值为315 kPa，设计增强体单桩承载力特征值不小于518 kN，桩端以⑥层粉砂层为持力层，桩端进入持力层≥2 m。该项目设计单位为重庆大学建筑设计研究院有限公司，勘察单位为聊城市规划建筑设计院有限公司，监理单位为山东天柱建设咨询有限公司，我单位负责CFG桩施工。

2 工程地层情况

3 工程桩施工出现的问题

由于工期比较紧，工程桩施工前未进行试桩施工。工程桩于2016年4月28日开工，施工过程中投入了2台长螺旋钻机昼夜不停连续作业，于5月26日正式完工。间歇期满足要求后，总承包方组织人员、设备进行土方开挖，开挖后，发现从总体看，桩头质量控制尚可，但部分桩的桩顶处表观质量较差，上大下小，凿除桩头后，有的CFG桩的桩顶直径不足400 mm，达不到设计要求，最小的桩顶直径只有320 mm，另有个别桩从桩顶标高处下挖1 m后，桩径才符合设计要求。针对上述情况，业主代表会同设计、监理及施工单位相关人员研究后决定，立即进行复合地基的检测工作，特别是桩径不符合设计要求的区域要重点进行检测。按照设计图纸要求，复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验的数量不少于总桩数的1%，且每个单体工程的静载荷试验数量不少于3点，桩身完整性检测，要求抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力测试。

检测单位由业主选定，检测结果如下：

(1)复合地基承载力检测共抽检16组，特征值均满足设计要求；

(2)竖向增强体单桩静载荷试验共抽检19组，有3组未满足设计要求(480#、2382#、2197#的单桩竖向抗压极限承载力为777 kN，承载力未满足设计要求)，对3根竖向增强体检测静载不合格的桩进行了低应变检测，桩身完整性良好，其余16组的单桩竖向抗压极限承载力为1036 kN，承载力满足设计要求；

(3)通过桩身完整性试验，确定共检测262根桩，89根桩为桩身完整I类桩，167根桩为轻微缺陷II类桩，6根桩为严重缺陷IV类桩。

对于低应变检测的IV类桩，现场进行了开挖检查验证，经分析认为是在清槽时被机械设备碰断所致。根据业主要求，后期又增加了6根桩的低应变检测，桩身完整性良好。

4 原因分析

经相关人员综合分析，出现上述问题的原因确定如下：

4.1 工程桩施工前未进行试桩施工

由于工期较紧，本工程未做试桩。按照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第7.2.8条规定：复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。该条款为强制性条文。如果本工程严格按照规范要求进行施工，即工程桩施工前先进行试桩施工，那就有可能提前发现问题，并及时采取相应措施。因为岩土工程强调理论与实践相结合，强调概念设计、综合判断，试桩就是在不熟悉的、复杂的地层中进行施工时，为全面了解地层情况、选用适宜的钻进技术参数而采取的施工经验积累的一种有效方式。

4.2 地层情况原因

从工程地质勘察报告可以看出，地层中存有多层粉质黏土层，特别是设计桩顶标高位置正处于黏土层，另外该地区地下水位较高，受地下水的长期浸泡，黏土更容易发生收缩，造成桩径变细。实践证明，在膨胀性地层中施工，桩体很容易发生缩径现象，这就要求施工人员在施工前对地层情况要有一个基本了解，并提前制定出有针对性的技术措施并在施工中付诸实施，同时要及时检查实施的效果，根据实施效果决定是否对技术措施做相应调整，以确保工程质量。

4.3 人员操作原因

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002第4.13.2条规定：提拔钻杆(或套管)的速度必须与泵入混合料的速度相配，否则容易产生缩径或断桩，而且不同土层中提拔的速度不一样，砂性土、砂质黏土、黏土中提拔的速度为1.2～1.5 m/min，在淤泥质土中应适当放慢。桩顶标高应高出设计标高0.5 m。由沉管方法成孔时，应注意新施工桩对已成桩的影响，避免挤桩。实际施工，前台钻机操作人员和后台司泵工应当配合密切，司钻人员应掌握好提钻速度，而且对地层情况要熟悉，不同地层提钻的速度应不一样，同时对混合料要注意振捣，司泵人员对泵压及停泵时间一定要把握好。本工程桩顶出现缩径现象，原因之一就是司钻人员提钻过快，混凝土振捣不到位；原因之二就是司泵人员停泵时间过早，停泵时混合料自身压力不够，致使桩头发生缩径。

4.4 施工工艺原因

本工程桩间距多为1.2 m×1.2 m和1.2 m×1.4 m，桩间距较小，在饱和软土中成桩时，由于刚施工完毕的桩尚未成型，易出现新施工的桩对已打桩进行挤压导致已打桩发生变形，造成缩径的现象。所以施工过程中尽量采用隔行跳打的方法，随后再隔行补打另外的部分。要提前安排好作业顺序，并做好详细的记录，保证已打桩达到一定强度后再打另外的部分。

4.5 其他方面原因

低应变桩身完整性检测发现有6根桩为严重缺陷IV类桩，经分析为机械设备挖土方时造成，所以开挖基坑时为保证开挖质量，在距桩底1 m的范围内采用人工挖土的办法，或使用小型挖掘机配合人工进行挖土，尽量避免挖土机械与CFG桩身接触、碰撞，造成断桩。

5 处理方案的确定

测桩结果出来后，业主立即召集勘察、设计、施工、监理等单位相关人员到施工现场召开座谈会，对CFG桩检测结果进行专家论证。为尽快将问题圆满解决，把对工程进度影响的不利因素降到最低，业主还特地邀请了当地有丰富设计经验的某建筑规划设计院的2名资深设计人员一起参加座谈。

5.1 施工单位代表的意见

(1)对现场缩径达不到设计要求的桩开挖后进行修补、接桩处理；

(2)从检测报告结论来看，复合地基承载力满足要求，可认为本工程CFG桩施工符合设计要求。

5.2 勘察单位代表意见

按要求应做26组复合地基和增强体单桩试验，现场实际做了35组，已满足要求。对3根竖向增强体检测静载不合格的桩进行了低应变检测，桩身不存在严重缺陷，再进行复合地基承载力检测后，结果能满足设计要求，综合分析，认为能满足设计要求。

5.3 某建筑设计研究院有限公司代表意见

(1)对低应变检测为IV类的桩要下挖，按接桩进行处理，同时建议加大低应变检测范围；

(2)对缩径桩要下挖进行探明缩径程度，并相应进行处理；

(3)对3根竖向增强体静载荷检测不合格的桩要进行加强处理。原因是：虽然旧的规范对复合地基单桩检测未做要求，现行的《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002也未做明确要求，但新的设计规范和新的建筑地基处理技术规范均做出了明确要求，并且是强制性条文，要求对复合地基单桩承载力进行检测。《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第10.2.10条规定：复合地基应进行桩身完整性和单桩竖向承载力检验以及单桩或多桩复合地基载荷试验，施工工艺对桩间土承载力有影响时还应进行桩间土承载力检验；《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012第7.1.3条规定：复合地基承载力的验收检验应采用复合地基静载荷试验，对有黏结强度的复合地基增强体尚应进行单桩静载荷试验。所以现有3组单桩承载力不能满足设计要求，应该采取相应的处理措施。

5.4 监理单位代表意见

从规范规定上要考虑单桩承载力是否合格，从工程实际应用上主要应考虑复合地基承载力是否满足设计要求。

5.5 业主特邀的当地设计人员意见

(1)低应变检测6根桩为IV类桩，对此可下挖至断面，按接桩进行处理，IV类桩的数量占2%，且已初步查明为机械设备挖土方造成，非施工方原因，考虑CFG桩主要解决竖向承载力问题，不考虑解决水平力问题，建议不再增加低应变检测数量；

(2)虽然新的规范对复合地基单桩静载荷检测提出了明确要求，但是《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012第A.0.8 条规定：同一土层参加统计的试验点不少于3点，各试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取该平均值作为处理地基的承载力特征值，当极差超过平均值的30%时，应分析极差过大的原因，需要时应增加试验数量并结合工程具体情况确定处理好复合地基的承载力特征值，3根竖向增强体检测静载试验不合格，但极差小于平均值的30%，可取平均值作为设计调整依据。根据检测报告提供的数据，按照平均值计算法进行统计计算，复合地基单桩静载荷试验的合格率=(777×3+1036×16)/(1036×19)=96.1%，即不合格率约为4%，可以视同本工程复合地基单桩静载荷试验是合格的，而且本工程是复合地基，是桩和土共同受力，不必独立考虑桩和土是否分别合格，复合地基检测合格即能满足工程使用要求；

(3)如果从整个复合地基沉降的均匀性考虑，可以考虑采取相应的处理措施，因CFG桩是土与桩的共同作用，且复合地基承载力检测是合格的，建议适当调整褥垫层厚度，使缺陷桩处的地基土承担较多的荷载。

5.6 处理方案

经过讨论，处理方案确定如下：

(1)对低应变检测不合格的桩开挖到断面，按接桩方案进行处理，把桩身缺陷部位以上部分混凝土挖出凿除，将桩身断裂处凿磨清洗干净并涂抹水泥浆，桩身断裂面以下200 mm内的桩周土也要挖除，以便桩头外露，把桩径扩大至600 mm，然后用高于C20标号的混凝土振捣回填至基槽底标高后养护并加以覆盖；

(2)对增强体单桩试验检验不合格的3根桩采用局部加厚筏板、增加钢筋的方案解决，具体尺寸方案由设计单位出具；

(3)对西半部区域可进行下一道工序施工，东半部区域局部桩径达不到设计要求的桩应进行开挖，探明桩径情况，如下挖深度较浅时，可按修补或接桩方案处理(如图1、图2)；如开挖较深桩体直径仍不能满足设计要求，要通知相关单位进行解决。

最终，按照设计单位出具的处理方案，本工程出现的问题得到了及时、妥善的处理。

图1 需进行修补、下挖处理的部分桩顶现状

图2 下挖后需接桩处理的部分桩顶现状

6 结语

(1)工程桩施工前进行试桩施工非常有必要，特别是在地层情况比较复杂地区。

(2)在有膨胀性的地层中施工时操作人员应提前收集、掌握详细的地层资料，在不同地层采用不同的提钻速度，选用合适的泵压，并确保混合料振捣到位。

(3)现场条件允许的情况下，对于早期施工的CFG桩，在桩身混凝土凝固后，结合工程地质勘察报告，有选择性的提前开挖几根桩至桩顶或桩顶以下有疑问的部位，检查是否存有异常现象，做到心中有数。

(4)施工过程中司钻人员与司泵人员一定要密切配合，不同地层选用不同的技术参数，这是确保工程质量的关键。

(5)对于桩间距较小的CFG桩项目，尽量采用间隔跳打法进行施工，并要做好详细、准确的记录。

(6)发现问题后应立即通过正常渠道与设计人员沟通，以确保出现的问题能够得到妥善、及时的解决。

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2017-01-09

李亮(1971-)，男，高级工程师，主要从事桩基施工与管理工作，山东省济宁市兖州区建设东路272号，Tel：13696371606,E-mail:liliang2882@163.com。

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