郑州某工程CFG桩施工技术

何俊照 金玉玲 梁 东 丁占稳 罗旭涛

(1.河南省地矿建设工程(集团)有限公司，河南 郑州 450007； 2.河南省地质环境勘查院，河南 郑州 450007； 3.河南省地矿局测绘地理信息院，河南 郑州 450007)

1 概述

随着我国基本建设的城市化建设大力发展，各地高层建筑大规模开发，绝大数建筑均需要采用桩基础或复合地基以满足其强度和变形的要求。经过近二十年的工程实践对比，CFG桩复合地基因其较高的承载力、便捷的施工工艺、良好的技术性能、合理的经济造价，得到了广泛的应用。尤其在河南地区，民用建筑住宅中小高层、高层除极个别外，均大规模普便采用。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，桩、桩间土与褥垫层共同构成复合地基[1]。其通过褥垫层与基础连接，不管桩端位于一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩将承受的荷载传向深部土层，大大减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，而且CFG桩桩身材料采用水泥粉煤灰碎石混凝土，并不下放钢筋笼，工程造价大大降低，性能比非常高。其广泛适用于处理黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素填土地基[2]。

2 工程概况

郑州大学师生周转房CFG桩基工程位于河南省郑州市高新开发区，牡丹路与丹杏路东北角。本次工程10号楼、13号楼、17号楼基础均采用CFG桩进行地基处理，桩端持力层为第⑦粉土层，桩端进入持力层不小于0.6 m。设计要求本工程复合地基承载力特征值不小于320 kPa,要求单桩竖向承载力特征值不小于525 kN。基础平面内共布置素混凝土桩10号楼340根，13号楼340根，17号楼340根，桩间距1 300 mm～1 500 mm、桩径均为400 mm，有效桩长19 m,19.5 m两种，素混凝土等级为C20。设计桩顶标高10号楼为-5.670,-7.270,-6.270，13号、17号楼为-5.570,-7.170,-6.270，施工时桩顶标高高出设计桩顶标高500 mm。

3 工程前期准备

工程施工前首先进行施工现场准备，因场地原来有临时堆土，先用铲车平整施工场地，并修整出施工便道，保证进场道路畅通，现场做现场水通、电通、路通、通讯畅通和场地平整四通一平，为冲刷泵送混凝土的高压管，需将水源接至施工现场，可施工一眼施工临时用井。按布置图布设临时用水、用电管线。根据工程平面布置和现场情况搭设临时建筑，合理布置现场料、具堆放场地。

然后做好必要的技术准备，组织技术人员对施工图纸及有关资料进行熟悉，组织进行图纸会审并详细复核，编制详细实用的施工组织设计方案，对施工图纸上每栋楼上的每根桩均按数字做出统一编号，对不同桩顶标高、不同桩长的桩型分区标出，确保施工时便于操作掌握，编制详细的进度计划及质量、安全、文明施工保证措施，在施工全过程严格执行，编制关键点、难点应对措施，并根据现场施工情况实时调整。施工前召开技术交底会，向现场技术人员及钻机施工班组进行详细技术交底，做到完全熟悉掌握现场情况、工程参数、施工工艺及突发问题处理措施。然后做好场地测量控制，场地内先在建筑物外部空地通视良好的稳定地面上埋设混凝土土墩，墩深不小于1.5 m，在其顶部埋入钢钉，建立场地内平面坐标控制网，并同时引入水准坐标控制，经复核无误后建立闭合的场地高程控制系统。

4 CFG桩基施工

根据场地地层特点、本工程特点，并结合以前施工经验，综合确定本工程工程桩采用长螺旋钻成孔，混凝土输送泵泵压混凝土成桩的施工工艺，工艺流程图如下：施工准备→场地平整→桩位测量放样→长螺旋钻机进场→钻机安装调试→钻机就位对中→钻进成孔排土→施工钻进至预定深度→停钻→泵送混凝土及提钻→灌注成桩→钻机移机。

4.1 桩位测量放样

按现场已建立的平面坐标控制网用全站仪按照桩位平面图实地测放桩位，先放出各纵横轴线并做好标记，然后利用各轴线交点采用全站仪局部配合钢尺进行桩位放样，桩位采用长筷子插入地面以下25 cm以上并灌入白石灰粉，便于钻进施工时寻找和验证。测量放样必须经复核合格后，方可进行下一步施工。

4.2 钻机进场安装

根据现场CFG桩参数，综合考虑采用ZKL-26长螺旋钻机成孔，电控卷扬机，动力头输出轴为中空式，采用整机拖挂运输，进场院后自行起落折叠桩架进行安装，安装钻机要平整、稳固，采用HBT60A混凝土输送地泵并用高压管连接至钻机，钻机安装完毕后在施工前先进行调试。

4.3 现场施工顺序

本工程3栋建筑均为长方形，根据施工现场条件、地质情况及工程平面布置，现场施工由边线开始，施工顺序为沿着纵向轴线(数字轴)打，逐步向另一侧展开施工，因场地部分地层较软，局部采用施工一根间隔一根跳打或施工一根间隔两根跳打，每栋楼均采用2遍～3遍施工，直至施工结束。

4.4 桩机就位

施工开始前，将钻机移至具体桩位上方，并使钻头尖端对准具体桩位中心点，确保钻尖与桩点偏移量不大于1 cm，关闭钻尖开启阀门，保证阀门内无土进入。钻头对准桩位以后，进行桩位调平，利用钻塔上正侧面的铅锤居中度调整钻塔垂直度，完全居中符合要求后，钻机调平完毕，钻机司钻操作钻机下钻。施工前应按图纸要求确定该类桩型钻进深和空喷高度，在钻塔上做出明确标志。刚开始钻进时速度要慢，钻进过程中，一般不得反转或提升钻杆。

4.5 钻进成孔

根据本工程桩型参数、场地现场情况及地层地质情况，合理制定钻进参数；钻进开始时要用慢速，严格控制钻杆跳动与机架摇晃，以免桩的垂直度不够造成孔斜及扩孔，影响桩身质量；施工时钻进速度控制在3.0 m/min左右，直至孔底。钻进时随时检查钻杆的垂直度与孔位,垂直度允许偏差小于1%。穿过软硬土层交界处时，应缓慢进尺，保持钻具垂直。钻进中遇蹩车，不进尺或钻进缓慢时，应停机检查，找出原因，采取措施，避免盲目钻进，导致桩孔严重倾斜、垮孔甚至卡钻、折断钻具等恶性孔内事故；采用钻杆标记的方法验证孔深，桩长允许偏差不大于100 mm。钻进至设计孔深后，应停钻等待泵送混凝土输送到孔底后，方可提钻，始终保持钻头位于混凝土面以下，严格防止桩孔底部虚空，影响成桩质量。

4.6 混凝土泵送及提钻成桩

钻至设计孔深后才可输送混凝土，混凝土须先作坍落度试验，满足18 cm～20 cm的要求后方可灌注。用罐车将商品混凝土运送至场地并注入混凝土地泵中，开始施工，合理安排时间，既要保证混凝土供应的连续性不能断供，又要保证混凝土在场地内等待时间不能过长，以免离析初凝影响混凝土质量。提钻时地泵通过高压管将混凝土注入充满中心管，利用管内混凝土冲击力将钻尖开启阀门打开，并观察混凝土输送地泵压力是达到要求(4 MPa)后及中心管顶部泄气阀泄气后等混凝土埋住钻头时才开始提升，控制提升速度保持在2.0 m/min～3.0 m/min左右，确保成桩桩身质量，钻机司钻与混凝土输送地泵操作人员紧密结合，有效指挥泵送人员开、关泵，避免造成堵管现象或超灌、灌入量不够情况。成桩时间一般为10 min，若无混凝土输入时，后盘应及时提示，停止提升，直至灌注至设计标高，超灌高度控制在0.5 m，以确保凿除桩头后，桩头混凝土强度满足设计要求。

5 施工关键工序及难点控制措施

5.1 防止桩头下沉(负桩)及窜孔质量控制方法

由于场地部分地层较软，出现有桩头下沉现象，施工期间还发现部分桩孔有窜孔现象，造成桩头下沉较大，施工中采用两种方法积极应对：一是采用三遍跳打，施工一根桩间隔两根桩进行再施工下一根桩，最终打三遍，即第一遍先打1号，4号，7号，10号桩…，第二遍再打2号，5号，8号，11号桩…，最后再施工3号，6号，9号，12号桩…；二是现场焊制探杆在跳打第一遍时每施工完一根桩1 h～2 h后现场探测桩头位置，发现窜孔下沉严重及时补桩，由于组织处理得当，整个工程仅有两个桩出现窜孔下沉现象并得到了及时处理，取得了良好的效果。

5.2 防止堵管控制及应对措施

钻机司钻、混凝土输送地泵操作员要严格遵守施工要求及操作规范，熟练操作、紧密配合，还要保证商品混凝土的和易性各项参数满足要求，才能保证其不易堵管。有效的控制堵管现象的发生。若钻进及混凝土泵送过程中确实发生了堵管应及时处理，如桩身混凝土灌注完毕可直接清理钻机，进行下一根桩施工；如桩身混凝土未灌注完毕发生堵管需提钻清理时，应将钻杆提出钻孔后将废料排出，清理钻杆后，然后重新钻进施工至混凝土面以下不小于1.0 m，重新提升钻杆并灌注混凝土，以免断桩，确保成桩质量。

5.3 防止缩径、夹泥、断桩的保证措施

施工中如钻头磨损严重而没有及时更换修补，易产生桩身缩径现象。而成桩深度范围内存在较软弱的地层如淤泥质地层、稍密粉土、砂层和可塑粘性土地层，CFG桩施工过程中如处理不当也易产生缩径、夹泥、断桩现象。为确保杜绝以上情况，施工中首先要保证钻头的直径尺寸满足要求，每施工50根桩进行现场量测检查，如有磨损不符合要求及时修补或更换；其次要严格控制提钻速度，每分钟提升2 m～3 m左右，提升至软弱地层时要放慢提升速度，并确保钻头始终位于混凝土面下方，严格禁止钻头拔出混凝土面；还要严格控制混凝土和易性等各项参数满足要求，严格控制商品混凝土在现场的等待时间，现场实时测定混凝土坍落度，如不符合要求及时更换。

5.4 防污染措施

加强施工管理，强化环境保护意识。据施工现场情况及工程特点，制定专门的环境保护措施，处置好设备及材料的存放，保持现场整洁和道路畅通。商品混凝土运送时，对工地大门围墙处及施工便道实施喷淋。对场地内存放的材料及时遮盖，如有需要及时洒水，防止扬尘。CFG桩成桩过程中，要排出废土，待桩基成桩后，混凝土凝固后，要根据现场情况将废土清除，拉运到指定地点进行处理。

6 结语

CFG桩复合地基因其施工便利、安全经济，近年来得到了广泛的应用，但施工工程中如控制不当易出现下沉、窜孔、缩径、断桩、夹泥等问题，郑州某大学师生周转房CFG桩工程，采用长螺旋钻进成孔，施工过程中严格按照施工工艺要求，制定了关键工序及难点控制措施，桩基检测各项结果优良，取得了良好的效果。