CFG桩工法

1CFG桩地基处理施工工法袁国民曹树春史加华赵永勇江苏省苏中建设集团股份有限公司GF(JG)/32062140108-01-05CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。桩身强度等级多在C15-C25之间。一、特点与应用范围（一）、特点1、荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。增加软弱地基承载能力。2、缩短施工周期，施工速度快。3、施工机械噪音低，设备行走灵活。4、减少泥浆、污水等环境污染。5、易保持孔型完整，精度较高。6、劳动强度低，工效高。（二）适用范围适用于各种工业与民用建筑的地基处理，大量用于高层和超高层建筑地基的加固。长螺旋钻孔机成孔、管内泵压混合料成桩，适用于新近沉积土、粘性土、粉土、砂土、人工回填土等地基，以及对噪音及泥浆污染要求严格的场地；二、工艺原理CFG桩地基工程处理，是通过长螺旋钻孔机成孔，输送泵自身压力输2送砼到孔中，成型、硬化，使CFG桩与天然地基融合一起，承受上部荷载作用。当基础承受垂直荷载时，桩和桩间土都要发生变形。桩的强度及模量远比桩间土的大，桩的变形远比桩间土的变形小。但由于基础下面设置了一定厚度的褥垫层，桩体除向下刺入外，还可以向上刺入，伴随这一变化过程，垫层材料的流动补偿使之不断调整补充到桩间土上，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终参与共同工作。三、用具及材料准备1、施工准备（1）建筑物场地地质勘探报告（2）CFG桩布桩图以及设计说明（3）水准控制点和坐标控制点等资料（4）具备”三通一平”条件（5）基坑开挖至预留土层标高，基槽内桩位定位并撒上白灰。（6）场地内地下构造物、高压电缆、通讯电缆和上下水管线等障碍物的已调查清楚。2、用具：长螺旋钻孔机、砼运输车（现场砼搅拌台）、砼输送泵、Φ60插入式振捣器、铁锹、大锤、Φ16钢筋铁钎。3、材料：水泥宜用P.032.5水泥、中砂、10～20mm的碎石、粉煤灰、水、砼泵送剂、少量白灰。四、施工工艺及操作要点（一）、工艺流程3定位放线→基坑开挖至槽底预留土层→测放桩位→试桩施工→桩基顺序施工→清槽、剔凿桩头→检测→褥垫层施工。单桩施工工艺流程：钻机就位→钻孔→钻孔至设计深度→压灌砼→提钻并压灌砼至孔口。（二）、操作要点1、定位放线：根据拟建建筑物的控制坐标确定外墙轴线及基槽开挖控制线，根据水准控制点确定基槽开挖深度。2、基坑开挖：采用机械挖土至槽底标高上50cm处，整平基坑底面。3、测放桩位、材料准备：在整平的基坑底面放出的外墙轴线或外墙皮线，四周交点用钢钎打人地下。按照桩位布置图测放桩位线，桩位中心点用Φ16钢钎打小孔，深度在约在50mm左右，并在孔内灌上白灰明示，桩位偏差小于2cm。4、就位试桩：桩机进入现场，根据设计桩长，钻杆入土深度确定机架高度和钻杆长度。桩机就位，调整钻杆与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。为检验CFG桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，在工程桩施工前，先做2根试验桩，以复核地质资料以及设计、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。5、桩基顺序施工：（1）、试桩完成后，确定桩基施工的顺序。选用一台钻机时宜从一侧向另一侧顺序进行，选用两台钻机时宜将两台钻机从中间向两边后退施工。（2）、钻机就位，按试桩参数调整钻4机的垂直度，钻杆上做好深度标记，钻头对准桩位白灰点，开始钻孔。钻孔达到设计深度时，钻机必须空运转二～三转，以清除桩底的虚土。钻孔施工的允许偏差成孔方法桩径偏差（mm）允许垂直偏差（%）桩位允许偏差（mm）条形复合地基沿垂直轴线方向和群桩复合地基中的边桩条形复合地基沿轴线方向和群桩复合地基中间桩长螺旋钻-20170150钻孔的控制深度端承、摩擦桩保证设计桩长及桩端进入设计持力层的深度（3）、孔内压灌砼。采用商品砼浇灌时，坍落度控制在16～20mm；采用现场搅拌砼的，按设计配合比进行现场搅拌，拌和时间不得少于1分钟，如粉煤灰用量较多，拌和时间还要适当放长，坍落度控制在16～18mm；成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜。砼通过输送泵、长螺旋钻孔机管内的运输，到达已经钻好的孔内，形成砼桩。（4）、提钻并压灌砼至孔顶。开始压灌砼后，启动马达，留振5-10秒，开始拨管。拨管速度与砼泵输送量成正比，一般为1.2-1.5米/分钟（拔管速度为线速，不得过快提拔钻杆）如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率还可放慢。拨管过程中不允许反插，如上料不足，须在拨管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求，成桩后桩顶标高应考虑另加保护桩（50cm）。56、钻管拨出地面，用Φ60插入式振捣器对桩顶2～３m进行振捣。确认成桩符合设计要求后，用粒状材料（湿粘土）封顶，钻机移位至下一桩位进行施工。7、成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组(3块)试块（边长为150mm的立方体），标准养护28d，测定其抗压强度；8、清槽、剔凿桩头。复合地基的基坑可采用人工或机械、人工联合清土。机械、人工联合清土时，予留人工清土厚度应为200cm，以避免机械清土造成桩的断裂、桩间土的扰动。待桩体砼强度达到50%以上（一般3-7天），就可以清桩间土和剔凿桩头（在成桩后5天左右剔桩，避免因桩身强度较大时剔桩困难）。桩间土清完后，根据标高用水准仪对桩顶进行测量，用笔做成记号，确保桩顶高度一致。然后用切割机根据标高线，对桩头进行周圈切割。最后用小钢钎沿桩径对向楔入桩头切口，直至桩头断开，桩顶用小钢钎修平。因剔桩造成桩顶开裂、断裂，按桩基砼接桩规定，断面凿毛，刷素水泥浆后用高一级砼填补并振捣密实，接桩时切勿扰动桩间土。69、检测：为检验CFG桩施工工艺及复合地基加固效果，取得设计和施工的技术数据，一般进行“一点三桩复合地基”和“三根单桩”静荷载试验，参数与工程桩相同。桩身结构完整性试验依据《基桩低应变动力检测规程》检测总桩数的20%。10、褥垫层施工：桩头切割结束，待桩的检测符合设计要求后，进行褥垫层的铺设。褥垫层所用材料为级配砂石，最大粒径不超过3厘米。褥垫层一般厚度10～30厘米，虚铺后采用静力压实（采用平板振动器振密，平板振动器功率大于1500W，压振3--5遍），振实后的厚度与虚铺厚度之比小于0.93，干密度不做要求。褥垫层宽度应宽出基础宽度，其宽出部分不小于褥垫层的厚度。五、注意事项1、土方施工时应预留桩头保护土层，一般为500mm左右。2、钻孔深度达到设计深度时，必须空转二～三圈，防止孔底有虚方。桩位放线后，应由甲方、乙方、监理共同验收，并检查基础轴线、基7准标高、桩位的排列数量等是否符合设计要求。3、钻机自开钻到砼灌注结束的全过程必须有专人记录开钻时间与灌注结束时间，以便掌握每一个桩的工作时间，控制质量。钻机进场组装就位，要有足够的长度，满足桩长变化的要求。桩机就位后，进行垂直方向的调整，满足桩的垂直度。4、砼灌注前要对每一根桩砼数量进行计算，砼灌注过程中，钻机提拔速度与砼输送泵的输送量要一致，而且砼灌注量要与计算的一致。5、桩施工完毕，待桩基达到设计强度的50%（一般3～7天）后可进行清土，土方清理时不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损坏，严禁扰动桩间土。6、剔除桩头时，一定要用切割机沿标高线四周进行切割，然后再用小钢钎对称剔凿、找平，确保桩顶平整，这样才能保证桩的完整性。不得用锤子直击桩身和用小钢钎单边剔凿。7、如果在基槽开挖和剔除桩体时造成桩体断至设计标高以下时，可用比桩体强度高一级的砼接桩至设计桩顶标高，接桩过程中保护好桩间土。六、劳动力组织及安全技术1、劳动力组织：以商品砼供应为例，采用一台钻机施工共需8人组成一个操作班组。其中：钻机操作工1人，砼泵操作工1人，砼卸料工1人，基坑内出土、浇灌砼、振捣5人。按此配备的班子每12小时可30根桩（桩径400mm，桩长16m）2、安全技术：A、电器系统设专人负责，配备电器保护装置，随时检查。8B、设备定期检修，钻机，混凝土泵，搅拌机等必须由专职人员按操作规程操作。C、施工人员进入现场必须戴安全帽。D、施工前对施工人员进行专项交底。E、现场设专职安全员，负贡现场安全施工。七、质量标准及质保体系1、引用的规范及标准：建筑地基基础础工程施工质量验收规范（GB50202—2002）建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300—2001）建筑地基处理技术规范（JGJ79—2002、J220—2002）建筑桩基技术规范（JGJ94—94）基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93—95）2、CFG桩的检验一般在桩身强度达到设计强度后，即桩成型结束后2~4周进行复合地基检测。单桩承载能力、复合地基承载能力的检测多采用静载荷试验方法，按《建筑地基处理技术规范》JGJ79—2002执行。桩身完整性检测多采用低应变动力检测法进行，按《基桩低应变动力检测规程》JGJ/T93—95的规定执行。水泥粉煤灰碎碎石桩复合地基质量检验标准项序检查项目合格标准检查方法主控项目1原材料资料完整，试验项目符合要求产品合格证书、抽样送检验2桩径—20mm用尺量或计算填料量3桩身强度满足设计要求28天试块强度4地基承载能力满足设计要求按规定的办法一般项目1桩身完整性按桩基检测技术规程按桩基检测技术规程92桩位偏差满堂布桩≤0.40D条基布桩≤0.25D用尺量，D为直径3桩垂直度≤1.5%用经纬仪测钻杆4桩长+100mm测钻杆长度或垂球测孔深5褥垫层夯实度≤0.93用钢尺量对不符合项目的处理按照《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300—2001的规定进行3、质保体系：成立以项目技术负责人为组长，质检员、砼浇灌班长参加的质保小组。施工前进行详细的技术交底，操作前先做两根试桩，确定操作参数。操作过程中严格各施工工艺的自检、专检、交接检制度，实行质量否决制。质检员跟踪检查、质保小组下班前进行验收签认，钻机开始至桩成型的时间进行书面记录，砼实际浇灌量与砼桩体积的计算量进行对比，成桩完成后进行成品保护。八、应用实例及效益分析应用实例：近2年来，该技术已在河北地区的高层建筑地基处理中应用，仅在石家庄市我公司已有近20多栋12-32层的高层建筑采用了CFG桩地基处理技术，承建的方北新村1#楼、卓达D栋商务大厦、中华商务广场、东方时空大厦等项目采用CFG桩施工手段，取得了良好的社会及经济效益。由于该技术具有施工速度快、工期短、质量容易控工程造价低廉等特点，目前已成为河北地区应用最普遍的地基处理技术之一。效益分析：与桩基相比，由于CFG桩桩体材料利用工业废料粉煤灰作为掺和料、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力。工程造价一般为桩基的1/3—1/2，经济效益和社会效益非常显著。与人工挖孔桩相比，以方北新村1#高层住宅为例比较如下：10方北新村1#高层住宅，位于河北省石家庄市体育南大街与裕华东路交叉口东南角，地下二层，地上二十六层，全剪力墙结构，总建筑高度：86.8M。总建筑面积为：40978.9M2。基础底板面积为：1608.5M2。方北新村1#高层住宅地基处理对比表：CFG桩地基基处理人工扩底桩地基处理项目名称单位数量单价（元）合价（元）项目名称单位数量单价（元）合价（元）机械土方M3174051.9590393.00人工土方M3221274.41164594.92C20砼M31740282.60491724.00护壁C15砼M31167322.16375960.72机械进退场费元43054305桩C25砼M31045292.15305296.75桩根数根1002钢筋T46.5213650.00169801.65根数根136合计586422.00合计1015654.00二OO五年一月十八日