CFG桩施工方法及问题处理措施

刘冰（中铁建大桥局集团第四工程有限公司，黑龙江哈尔滨150000）

本工程位于陕西省榆林市，是典型的黄土高原，地基承载力差。项目建设内容：库区为单层钢结构厂房、边跨根据受力特点，选用钢框架承载的结构形式；地基基础设计形式为独立基础，在一些特殊部位，采用筏板基础形式施工。根据项目工期要求和地质特征，结合现有施工设备，经过施工方案比选，最终确定采用现有KL600B/C型长螺旋钻孔机进行桩基施工。在钻孔达到要求深度以后，停止转进,并保持钻杆在原位不拔出，其后利用钻杆中空管道进行混凝土的灌注。使用高压泵通过泵端连接在钻杆顶端的管道把普通细石混凝土传送到钻杆内部,通过泵压流到钻头处流出,完成钻孔中混凝土浇筑。在压灌同时根据计算提升钻杆，持续到整根桩浇筑完毕为止。该CFG桩施工工艺具有噪声小、振动少、没有泥浆污染且施工效率高等特点，较其他成桩施工方法具有多方面的优势。

1 CFG桩施工

1.1 测量放线

根据甲方部门提供的标桩标线及控制点，以及施工图纸标注的放样尺寸进行施工放样。具体过程包括：①测定控制点定位轴线：先测定控制点高程,再根据复核好的主控制点按照设计要求采用全站仪等测量仪器进行定位；②引出控制点标记：为保证控制点的有效性,根据相关要求，把控制点设置在相对稳定的部位，避免外界因素导致破坏，在施工过程中要注意控制点保护，直至工程完工验收；③量测具体桩位点：根据复验合格后的控制点，利用轴线进行桩位施工放样，具体放样时可以根据实际情况，为保证桩位测量误差精度要求,可以采用双控法；④在每次桩位施工放样结束，应按要求完成自检，若有问题及时处理,若自检合格,报监理复核。每次测量完成后，应及时绘制测量放线单，及时报监理签认。

1.2 CFG桩孔钻进工艺

组织施工机械和施工人员进场，依据图纸测定场地标高，安放机具，确定桩机作业时入土深度和压灌混凝土有效长度。在施工中，为确保施工后成桩有效长度达到设计要求，按地面起伏情况调整钻进深度，相应调整压灌混凝土深度[1]。为保证桩位位置和标高的要求精度，利用3根以上附近桩进行校核。

最初钻进采用电动的电机带动钻杆钻进，使旋转的螺旋叶片进入土层开始切削土体，土块会随叶片旋转上升，经排土器将土块排出。在钻进同时，应严格控制钻进的速度，开始采用高转速、慢钻进的方式进行，以保证输土效率。在钻进中，钻杆晃动会影响成孔质量，所以应控制钻杆晃动幅度，造成成孔孔径扩大，产生浪费。

工作过程中，钻机应保持水平，避免倾斜导致钻杆垂直度发生变化。按规定要求时间间隔检查钻杆的垂直度，发生倾斜及时修正；检查钻进时钻头到达地层岩性，根据岩质软硬选择相应钻进速度和螺旋叶片转速，使切削土块可以顺利地被螺旋叶片输送到地表，以达到要求的成孔速度和质量。当成孔达到深度要求时，应首先进行自检，合格后方可报监理进行复检，监理检测合格后，进入下一道工序施工。

1.3 CFG桩压灌混凝土

当钻进到规定深度后，应终止钻进，做灌注准备，将混凝土输送软管两端分别接至钻杆顶部接口和混凝土输送泵接口处。使用普通混凝土灌注方法是，由压力输送泵按要求压力将混凝土通过输送管、钻杆中心管孔压灌，避免了提杆后灌注步骤[2]。首根桩灌注时，应先使用同混凝土配合比相同的砂浆进行预输送，再使用要求配比的灌注混凝土灌注。输送泵泵送压力调至10MPa～12MPa，提升钻杆速度根据计算设定在1.2m/min～1.5m/min。

在灌注混凝土时，要边灌注边提升钻杆。钻杆每次提升的高度和提升快慢程度，需要通过计算提升前混凝土灌注高度达到的埋杆深度和提升后的埋深确定。使提升前后钻杆埋深在要求范围内，严禁钻头拔出混凝土和过速提钻，直至灌注混凝土达到设计的桩顶标高。施工过程中过速提钻，会使钻头拔出混凝土，导致灌注后有夹泥、断桩和缩颈等质量问题，特别是通过砂层时尤其要注意。

为保证桩头达到设计要求质量，在设计桩顶标高以上，应超高灌600mm的混凝土，在进行下一施工过程前进行破除，达到设计桩顶高程。

重复上述步骤，继续下一根桩的施工。

2 常见问题预防及处理措施

2.1 进尺困难

追求钻进速度，使用进尺速度过大，造成来不及排除钻下土时引起憋钻，此时应降低钻进速度，提高钻杆旋转速度，降低扭矩减少进尺的方式。土在螺旋叶片之间保持有一定空间，以保证起到自动输土作用，减小钻进阻力，提高成孔速度的效果[3]。发生进尺困难时应立即停止钻进，查看原因，若是叶片夹土导致的应将钻杆提出，清理钻杆叶片间的夹土，然后重新钻进。钻进时，依据电流显示情况，多次分段循环钻进，过程中应采用一次少钻进、多次拔出清土的钻进方式。动力不够，钻头和转速选择不合适：根据土层的地质条件情况，选择功率合适的机械，搭配适应的钻头，调整适宜钻进转速。钻进遇异物或坚硬土层：异物应清除后再钻进，土层变化导致钻头不适合应及时更换钻头后钻进。

2.2 堵管

堵管是常见的问题，导致其发生的因素较多。在检查清楚产生原因后，根据具体情况处理。若是混凝土质量不好，应检查混凝土配合比、和易性等情况。严格按规定配合比要求选择骨料最大粒径，限制超逊径，尤其超径骨料，避免由于骨料粒径过大堵管。配合比配料精度要到达要求，严把混凝土质量关。

钻头密封不好，导致在钻进时外部地下水流入钻杆，在压灌混凝土时，水混入混凝土，使混凝土产生离析，进而造成堵管。在出现钻杆堵管时，应立即提出钻杆，确定堵塞部位，进行堵管部位清理。为避免钻头磨损较严重造成的堵管，在钻头磨损严重时应及时更换。钻前应检查钻头的封闭情况，出现问题及时处理。

2.3 混凝土停留输送管道时间过长

设备故障导致不能正常灌注，使混凝土达到了初凝，应在施工前及时保养维修设备，使设备处于良好状态，避免施工过程中出现问题影响施工。若发生设备问题，应及时维修并评估修理所需时间，在混凝土初凝前不能达到正常运转时，应及时将管道中混凝土清除干净，避免混凝土凝固在管中。钻机移位钻下一个孔时，因钻进时间过长，导致管内混凝土初凝，开工前应认真分析研究地质情况，清除障碍物，选择合适的钻机功率及钻头，对不可遇见难钻孔位,应暂时撇开，改钻别孔，待查清原因后再重新钻进[4]。若实际发生，应抓紧时间彻底清除管道内的混凝土。

2.4 串孔

在地层土质软弱地带，桩间距较小时，施工过程使用的泵送压力过大会造成串孔。当发生串孔时，应增加串孔部位混凝土灌注量，以达到桩身的整体性。发生原因不同，应区别对待，在桩间距离较小时，利用跳打方式或隔排进行跳打避免串孔。无法进行跳打时，采取前一根桩灌注混凝土产生一定强度时，再进行附近桩施工[5]。采取的泵压较大，使冲压进的混凝土在孔中产生较大的挤压力，使孔壁坍塌，出现串孔，应根据地质地层情况，采取适宜的设备及压力[4]。钻杆提升缓慢，与混凝土泵送量不匹配，应及时采取措施，选择同混凝土输送泵灌注速度相适应的提升速度，并在规范要求的提钻速度范围内。

2.5 缩径

在灌注混凝土时，当实际灌注量同计算量对比偏小时，可以推定出现了缩颈问题。当有缩颈发生时，根据产生原因，及时处理。原因主要有以下几个方面：①钻杆提升过快导致：计算混凝土单位时间灌注量，匹配相应的提升速度；②混凝土灌注压力过低导致：应提高泵送压力，使其满足灌注要求；③土质软弱导致：在软弱地层中要严格控制提升速度。施工前认真勘探地下地质情况，针对不同地层采取措施控制钻进及灌注混凝土，防止缩颈问题出现；④钻头直径过小导致孔径不足：分阶段检查钻头情况，测量钻头直径满足要求后使用，不达标及时更换新钻头。

2.6 扩径

当出现单桩实际灌注混凝土量远超出设计要求需要量值时，应初步判断可能是桩身出现了扩径。如果出现扩径，但是影响较小，对临桩不构成危害的情况下，无须处理此桩。为避免问题再次出现，应及时查清产生原因并采取措施。若存在地层松软情况，应认真分析研究地质资料，采取方法减小松软层坍塌扩径，以保证灌注混凝土不出现扩径。若泵压较高，应施工前选择适宜的混凝土输运泵。

3 总结

总之，在钻进之前，完成好测量放线，认真研究地质情况，选择适宜的设备，确定合理的施工工艺及施工方法[6]，操作时认真慎重，确保造桩的顺利进行。结合规范，按照要求在施工现场混凝土灌注时进行混凝土试块装模、送实验室养护室养护至规定龄期后检测各项指标。成桩完成后，认真做好施工过程和管理记录。