浅谈CFG桩施工工艺及质量控制措施

浅谈CFG桩施工工艺及质量控制措施摘要：cfg桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基为近年来广泛应用的一种地基处理方案，该工艺施工简便、进度快、质量便于控制。本文介绍cfg桩几种成桩施工方法，主要阐述振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的工艺流程，并对施工中常遇的质量问题提出有效的控制措施。关键词：cfg桩施工工艺质量控制1.cfg桩简介cfg桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是一种由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌制而成的高粘结强度桩。该桩通过桩顶与基础之间铺设一定厚度的褥垫层，使桩身、桩间土共同受力形成复合地基，从而提高整个地基的承载力。根据成桩工艺不同，一般有三种施工方法：1)振动沉管灌注成桩法：由配重铁块结合弹性动力头作用，将沉管插入地下并挤压周边土体成孔，通过沉管灌注、振密混合料成桩的施工工艺。2)长螺旋钻孔灌注成桩法：由双动力电动机带动螺旋钻杆，在动力头及钻杆重力作用下，通过螺旋钻杆返渣成孔，然后灌注混合料成桩的施工工艺。3)长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩法：成孔工艺同上，利用混凝土输送泵及长螺旋内管泵压混合料成桩的施工工艺。cfg桩成桩工艺分析表成桩工艺适应地层优点缺点振动沉管灌注成桩粉土、砂性土、粘性土、素填土、淤泥质土、松散砂层。1.通过振动挤压周边土体，提高天然地基承载力；2.利用沉管振密混合料，可选塌落度较小混合料(3~5cm)，节约水泥用量。1.振动噪声污染严重，对周边环境影响较大；2.挤压已打桩体，容易造成缩径或断桩。长螺旋钻孔灌注成桩地下水以上的粉土、粘性土、素填土、中等密实以上砂土。1.无振动、低噪音、环境影响小；2.施工进度快、效率高。1.只能适应地下水以上地层，施工条件存在极限性；2.孔底有虚土、沉渣，影响桩端承载力；3.孔壁自稳性差，容易导致缩孔或塌孔，影响成桩质量。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩粉土、砂性土、粘性土、素填土、淤泥质土、砂砾石层、卵石层。1.无振动、低噪音、环境影响小；2.施工进度快、效率高、成桩质量便于控制。1.混合料和易性要求较高、塌落度大(16~20cm),施工成本增大；2.管路较长，弯头多，容易发生堵管现象。2.施工工艺流程cfg桩最常用的成桩方法有振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩两种方法，现对两种施工工艺分述如下：2.1振动沉管灌注成桩施工工艺流程1)桩位放样：根据设计桩位图采用全站仪测量放样，经监理工程师复核后施工，桩位偏差≤10mm。2)桩机就位：桩机就位后机座铺设平稳，对中桩位，沉管垂直度偏差≤1%。3)振动插入沉管：沉管过程中保持桩机稳定,防止因振冲挤密地基产生沉降而引起机身倾斜或错位，沉管插入设计深度后及时灌注混合料。沉管插入遵循隔孔跳打的施工顺序。4)拌制混合料：按设计配合比配制混合料，混合料搅拌须均匀，搅拌时间不得少于2min,坍落度为30mm～50mm。5)灌注混合料：将混合料灌入管内，直至混合料面与进料口齐平。6)振动拔管：开机后，留振5～10s开始拔管，拔管速度匀速上升，拔管速率控制在1.2～1.5m/min，如遇淤泥质土等可液化地基，拔管速度应适当放慢。在拔管过程中，应对管内补充灌入混合料。2.2长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工工艺流程1)桩位放样：根据设计桩位图采用全站仪测量放样，经监理工程师复核后施工，桩位偏差≤10mm。2)桩机就位：桩机就位后支座铺垫平稳，对中桩位，然后通过机架对中器校正钻杆垂直度，垂直度偏差≤1%。3)长螺旋钻孔：关闭钻头阀门并检查其密封性，向下移动钻杆至桩位点，启动电机，将钻头旋转至设计标高。成孔过程应先慢后快，避免钻杆摇晃导致桩位偏差过大。4)拌制混合料：按设计配合比配制混合料，混合料和易性良好，坍落度控制在160mm～200mm。5)泵压混合料：钻孔达到设计标高后，开始泵压混合料，泵送混合料应连续进行。6)拔管：当混合料灌入管内，继续泵送2～3下即可拔管，拔管速度应与混合料泵送相配合，以避免桩体缩径、断桩和超浇混合料。反之，当排气（浆）阀溢出水泥砂浆时，为避免超浇混合料应暂停泵送，且继续拔管（拔管高度按内管填充量与桩身体积换算，预留桩身充盈系数）。在拔管过程中，应及时对管壁残留渣土进行清理，防止渣土高空掉落，确保施工安全。3.质量控制措施3.1振动沉管灌注成桩质量控制措施1)缩颈和断桩：振动沉管灌注桩施工特点是挤土成孔灌注成桩，在施工作业中，新打桩对已打桩有挤压作用，容易造成已打桩缩颈或断桩。另外沉管提升速度太快也易造成缩颈或断桩，经过大量工程实践认为：拔管速率控制宜为1.2～1.5m/min。2)桩体强度不均匀：在成桩过程中，为控制平均速度，一般采用提升一段距离，留振一段时间，在非留振时拔管可能影响桩体的强度。另外桩端混合料容易产生离析或浮浆过多造成强度不够，影响桩端承载力。实际施工中，对第一桶混合料可适当增加水泥用量、加大塌落度等措施进行控制。3.2长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩质量控制措施1)堵管：它是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇的问题之一，炎热天气尤为突出，既影响施工进度，又造成材料浪费。主要原因及预防措施如下：①在硬管上铺设麻袋或稻草，并浇水保养，减少高温天气下管内混合料失水。②经常检查钻头阀门密封情况，避免钻头漏水引起混合料离析造成堵管。③经常敲打硬管接头，特别是钻杆顶部的180°弯头，避免混合料在阻力集中的管路发生结块。④控制混合料的和易性，坍落度要求在160mm～200mm之间。坍落度太大，混合料易产生泌水、离析现象，骨料与砂浆分离，阻力加大，导致堵管；坍落度太小,混合料流动性差,也容易造成堵管。⑤钻孔进入设计标高后，开始泵送混合料，若拔管较晚，则在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，混合料对钻头阀门冲力减弱，导致阀门无法打开造成堵管。⑥清洗管路时，通过敲打硬管的声音判断结块位置，并及时清理。2)窜孔：在松散地层或可液化地层中，应采取隔孔跳打的施工顺序。3)桩端缺陷：钻孔进入设计标高后，若在泵送混合料前拔管，则桩端灌水导致混合料离析或桩端存在虚土，这将影响cfg桩的桩端承载力。为防止桩端发生质量缺陷，应在确认混合料灌入管内，并继续泵送2～3下后拔管。4)缩径、断桩：拔管速度过快，混合料充填不足，将造成缩径或断桩，施工中应观察排气阀的排浆情况，协调泵料与拔管速度的一致性。4.结语cfg桩复合地基作为一种新型的基础处理工法，具有施工简便、进度快、质量便于控制、沉降变形小等特点。它能大幅度提高地基承载力，适用于水利工程、工业厂房和民用住宅的地基处理和加固，具有广泛的经济效益和社会效应。