CFG桩在河流冲积-海积平原黏质土地层地基处理中的应用

1、CFG 桩在河流冲积 -海积平原黏质土地层地基处理中的应用摘要主要介绍了 CFG 桩在河流冲积海积平原黏质土地层地基处理中的应用，并根据不同地质情况，通过工艺性试桩，确定了施工方案和施工工艺， 总结 CFG 桩在高速公路黏质土地层地基处理中的施工经验；针对施工中遇到的质量问题进行了原因分析，并提出了有效的预防措施。关键词CFG 桩黏质土层地基处理试桩质量问题措施Abstract ： thispaper mainly introduces the CFG pile in river alluvium, alluvial plain cohesive soil ground processing

2、application, and according to the different geological condition, through the process of pile testing, determine the construction scheme and construction technology, the summary of CFG pile in cohesive soil layer foundation treatment in expressway construction experience; according to the quality pr

3、oblems encountered in construction the causes are analyzed, and puts forward the effective measures of prevention.Keywords ：CFG pile of slime；soil foundation；treatmenttest pile； quality中图分类号： TU4 文献标识码： A 文章编号：1 工程概况京津高速公路工程为国家重点工程，本工程起点里程为 K27+979.956 、终点里程为 K34+900 、线路全长 6.92 公里，特殊路基处理2.55 公里，属华北平

4、原北部，为河流冲积-海积平原，地面大沽南标高一般为2.79 4.33m，地下水埋深一般为0.2 1.7m。地质情况按沉积时代成因类型划分为七层： 填土层、 上部陆相层、 第一海相层、 中部陆相层、第二海相层、下部陆相层、第三海相层。软土路基占全线30%。部分路基采用了CFG 桩技术。 CFG 桩呈正三角形布置， CFG 桩桩间距 1.35m，桩径 0.4m，桩长 11m，桩身 28d立方体抗压强度平均值不小于15Mpa ，单桩竖向承载力特征值 538.85627.69kN 。 2 施工工艺流程CFG 桩是在素混凝土桩基工艺上发展起来的新型桩体，施工工艺流程见图1。3、操作要点31、施工准备清除

5、障碍物，标记处理场地范围内地下够造物及管线，处理完后整平。定出控制轴线、依据设计文件确定打桩场地边线并标识。测定桩体位置， 桩位用白灰或木桩标识。按 CFG桩施打顺序放样：横向从线路中心向两侧顺序横向推进，纵向从有结构物或分界点顺线路方向纵向推进。32 钻机就位通过悬挂在钻杆导向架侧面的垂球及在导向架上标出的对照线位置调整钻机的水平和钻杆的垂直度。垂直度的容许偏差不大于1% 。同时在钻进过程中，随时注意观察垂球，确保钻机的垂直度。满足要求后方可开钻。33 试桩为检验 CFG 桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，在工程施工前，应先做不少于2 根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝

6、土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺。可采用每100m 地段试钻 23 根。34开钻关闭钻头阀门，移动钻头至桩位处，驱动马达钻进，钻进速度一般要先慢后快，钻进过程中要随时检查钻杆的垂直度，不能晃动，钻位不能偏移，如果有异常情况，必须马上调整，放慢钻进速度，否则会使钻杆、钻头损坏，钻出的孔位也偏斜。根据设计桩长和地面标高、桩顶标高推算出钻孔深度，在钻杆上作出标记。钻到标记处停钻，准备灌注混凝土。钻进检查详见图2。35 钻进成孔35 1 当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求

7、。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。35 2 螺旋钻初钻给进量每转控制在10 30mm,正常后可提速为临界转速的1.2 1.3 倍，砂土中取高值、粘土中取低值， 所以尽量采用中、高转速、 低扭矩、 少进刀的工艺，使得螺旋叶片之间保持较大空间，提高成孔效率。36 混合料搅拌按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间控制在60120s，塌落度控制在160 200mm。具体搅拌时间根据试验确定，电脑控制和记录。 在泵送前混凝土泵料斗应备好熟料。3.7 灌注及拔管：38 1 钻到设计标高后，停钻准备灌注，当混凝土充满钻管内后开始拔管，严禁先拔管后泵送混凝土。拔管时钻杆停止转动， 严禁边拔管边转动

8、，边灌注边提钻， 均匀提升，拔管速度控制在2.3m/min 左右。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。38 2 提拔钻杆要采用静止提拔，在特殊情况下采用边旋转提拔，同时通过混凝土输送泵的泵送次数来确定实际投料量，保持混凝土面始终高于钻头面，钻头低于混合料面15 25cm。确保钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续；3.8 桩头控制为了防止桩头表层呈砂浆或纯水泥状态，而造成桩的混凝土强度达不到设计和规范要求，在灌至桩顶时采用钢筋制成的探灰器进行量测，按设计和规范要求，预留不低于500mm 的浮

9、浆层。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。3.9 钻机移位灌注完成后钻机后退移至下一桩位钻孔。施工时由于CFG 桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，下一根桩施工时，根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。3.10 挖除桩顶土挖除桩顶土首先测定地面标高，并作出标记，计算挖土深度，用小型挖机将土挖至设计桩顶标高以上20cm 处，剩余 20cm 人工清底挖除。3.11 桩头处理人工配合小型机具开挖基坑，截除保护桩头（50cm），凿除时要避免扰动桩头以下的桩身。用水准仪将设计桩顶标高打在桩身上。 桩头截除完后

10、， 平整桩顶面， 清理场内余土。桩头处理效果详见图3。3.12 CFG 桩检测CFG 桩施工完成后28d 进行检测。用小应变仪检测，静载试验抽样复核，小应变仪随机抽检10%，主要检测桩长、桩身是否完整、有无缩颈等现象。CFG 桩单根桩承载力应不小于500KN ，试验桩数为总桩数的3%，且每工点不小于3 点。3.13 铺设褥垫层：褥垫层厚度宜为150 300mm ，具体由设计确定。 施工时虚铺厚度 （ h）：h=H/ 其中为夯填度，一般取 0.87 0.90。虚铺完成后宜采用静力压实法至设计厚度；当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法。对较干的砂石料，虚铺后可适当洒水再进行碾压或夯

11、实。4 施工中成桩工艺试验结果41 工艺性试桩根据设计文件要求，原设计桩径0.4m，桩长 11m，桩间距 1.35m，呈正三角形分布。采用长螺旋钻钻孔管内泵压混凝土灌筑成桩法。配合比选择水泥：粉煤灰：细骨料：粗1：粗 2：减水剂：水 =1：1：5.74：2.76：3.36：0.016：0.69，混凝土28d立方体抗压强度平均值不小于15Mpa ，坍落度控制在160180mm ，对于所用的水泥和粗细骨料品种、规格及质量应符合设计要求，混凝土严格按照试验配合比采用强制式搅拌机拌和。41 1 第一次试桩本次共试验 10 根桩，按梅花形布置，在施工中采用隔桩跳打，横向按隔一孔跳打，顺线路方向按隔一排跳

12、打，桩间距 2.7m，呈正三角形分布。详见试桩布置图4。试桩结果一： 理论混凝土用量14.66m3，实际混凝土用量 24.1m3，充盈系数 1.64，混凝土输送泵泵压 68Mpa （泵管长度为 27m），做试件 3 组，电流为 80110A 。在试桩过程中出现施工新的 CFG 桩时，前面已完成的相邻 CFG 桩顶部混凝土外溢的情况。根据第三方检测单位检测结果，本次试桩10 根，其中3 根类桩； 5 根类桩； 2 根类桩。通过试桩检测结果及施工过程中出现的混凝土外溢状况得出本次试桩未成功，需改进施工工艺。41 2 第二次试桩本次共试验 7 根桩，按梅花形布置，在施工中采用隔桩跳打，横向按隔两孔跳

13、打，顺线路方向按隔两排跳打，桩间距 4.05m，呈正三角形分布。试桩结果二：理论混凝土用量10.8m3，实际混凝土用量 18m3，充盈系数 1.67，混凝土输送泵泵压 68Mpa（泵管长度为 54m，且增加软管 5 节 15m），做试件 3 组，电流为100110A 。本次试桩过程中未再出现混凝土外溢状况，根据第三方检测单位检测结果，本次试桩 7 根，检测 6 根，其中 5 根类桩； 1 根类桩。通过两次试桩检测结果第二次试桩成功，施工可采用第二次试桩工艺参数。42 试桩结论通过以上两次长螺旋施工工艺进行 CFG 桩试桩工作得到如下参数如表 1：在施工中采用隔桩跳打，横向按隔两孔跳打，顺线路方

14、向按隔两排跳打，桩间距4.05m，呈正三角形分布（原设计桩径 0.4m，桩长 11m，桩间距 1.35m，呈正三角形分布） 。注意：第一个循环施工 CFG 混凝土强度达到设计强度 75%且不小于 7d 后进行下一个循环 CFG 桩施工。在流塑状黏土地层长螺旋钻机拔管速度控制在 34m/min ，其他地层内拔管速度不小于 3 m/min 。混凝土输送泵采用 HBT60 以下的型号，接管长度不小于 54m，且泵管至少采用 5 节软管，压力易控制在 6 8MPA 。混凝土坍落度易控制在 160200mm 之内，尽量取下限。钻机在钻进过程中，电流值保持在 50A ，钻机钻进至持力层时电流值猛增至 10

15、0A ，并持续钻 J 进 10min 。长螺旋钻机施工工艺 CFG 桩充盈系数较大， 两次试装充盈系数平均为 1.66。5.劳动力组织劳动力使用计划见表 2，应根据工程进度、 工程量等的需要进行增减。7.主要成桩质量问题及控制措施7.1 堵管造成断柱71 1 操作人员精力不集中。在泵送施工中时刻注意泵送压力表的读数，一旦发现压力表读数突然增大，立即反泵 23 个行程， 再正泵， 堵管即可排除。 否则及时拆管清洗。71 2 泵送速度选择不当。首次泵送时，由于管道阻力较大， 此时低速泵送， 泵送正常后， 可适当提高泵送速度。当出现堵管征兆或某一车混凝土的坍落度较小时，低速泵送。71 3 混凝土的坍

16、落度过小。当发现有坍落度很小，无法泵送时，及时将混凝土从料斗底部放掉，切忌在料斗中加水搅拌。71 4 停机时间过长。停机期间，应每隔510min ，具体时间视当日气温、混凝土坍落度、混凝土初凝时间而定开泵一次，以防堵管。对于停机时间过长，已初凝的混凝土停止，及时拆管清洗。72 缩颈处理严格控制拔管速度，尤其是饱和黏土、地下水丰富的孔位，且送料、拔管连续均匀，随钻随灌，防止停工待料。当钻头磨损严重时及时加焊或更换钻头。73 桩端不饱满在施工过程中，为了方便阀门的打开，先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响 CFG 桩的桩端承载力。 为杜绝这种情况， 施工前、后台应密切配合，保证提钻和泵料一致。74 桩头破坏桩头损坏一般都是在清理桩间土时不小心人为造成的，也有破桩头的方法不当造成的。采用小型挖机和人工配合清理桩间土，破桩头严禁使用凤镐、放炮和使用大型号机械，采用环型砂轮片切割机进行切割。74 桩头空芯产生桩头空芯的主要原因是排气阀不能正常将管内空气排出所致。为避免桩头空芯，施工中要经常检查排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。8 结语综上所述，在河流冲积 -海积平原，呈流塑状黏质土地层中采用长螺旋钻孔管内泵压混凝土施工方法，该方法具有 CFG