CFG桩地基处理工程应用一例
[摘要]CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩Cement Fly-ash Gravel Pile），是在碎石桩基础上加石屑、粉煤灰和少量水泥拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，也称低标号混凝土桩。施工过程中影响CFG桩质量的因素很多，要根据不同情况采取相应措施保证质量。
[关键字]CFG桩 地基处理 工程应用
1 引言
在建设工程施工中，地基基础处理非常重要。地基处理方式有多种，具体方法应根据地质情况、工程要求、经济效益等多种因素选择。长螺旋钻孔压灌CFG桩作为地基基础处理的一种，优点如下：
1）适应性强：该桩型适用于粘性土，粉土，填土等各种土质，能在有缩径的软土、流沙层、沙卵石层、有地下水等复杂地质条件下成桩。
2）桩身质量好：由于混凝土是从钻杆中心压入孔中，混凝土具有密实、无断桩、无缩颈等特点，并对桩孔周围土有渗透、挤密作用。
3）单桩承载力高：由于是连续压灌超流态混凝土护壁成孔，对桩孔周围的土有渗透、挤密作用，提高了桩周土的侧摩阻力，使桩基具有较强的承载力、抗拔力、抗水平力，变形小，稳定性好。
4）采用干成孔的长螺旋钻机无振动排土钻进，无需泥浆护壁，因而无泥浆污染。
5）采用泵送混凝土，边提钻边压灌混凝土，提钻与成桩同步进行，大大加快了施工速度。
6）成桩时采用压力浇灌混凝土，既改善了桩周土体性能，又保证了桩身质量，避免了缩颈、断桩现象，提高了单桩承载力，保证了该工艺既能在易坍塌的土层成孔成桩，又能在地下水丰富的土层中成孔成桩，避免了水下浇筑混凝土质量难以保证的缺点。
2 工程概况
穿黄河工程南区工程是南水北调东线工程从东平湖至黄河以北输水干渠的一段输水工程，是南水北调工程的重要组成部分，是南水北调东线的关键控制性项目。该工程按一、二期结合过100m3/s的规模进行建设，位于山东省东平和东阿两县境内、黄河下游中段。
出湖闸为穿黄河工程南区工程的重要组成部分，位于东平湖西北玉斑堤内堤脚处，距斑鸠店镇魏河村约100m，玉斑堤宽厚，堤顶高程47m左右，堤高约7.5m，玉斑堤内外属山间冲积平原及湖边滩地，地势较平坦，多为耕地，地面高程40m左右。
闸室段分布为第四系全新统松散土层，现代河流冲积层厚5～6m，层底高程34～35m，岩性主要为壤土和砂壤土，土层自上而下稍湿～饱和，可塑～软塑。第四系全新统冲积湖积层岩性为粘土和砂壤土，砂壤土，中密，可塑～硬塑状；粘土淤泥质，饱和，可塑～软塑，该层中部高程28.5～22.5m分布粉细砂夹层，松散饱和状。地下水为第四系松散土层孔隙水，埋藏壤土、砂壤土及砂层中，埋深高程35.0m～36.0m，土的渗透系数（2.0～4.0）×10-5cm/s。工程区地震震动峰值加速度为0.10g，基本烈度Ⅶ度，冲积湖积层粉细砂和砂壤土为可液化土层。
本工程采用长螺旋钻孔压灌CFG桩进行地基处理，Φ60水泥粉煤灰碎石桩570棵，其中16棵桩长13.2m，其余桩长均为12.5m，共7140m。本工程施工采用长螺旋管内泵压砼施工工艺，桩身强度等级为C15，复合地基承载力不低于180kPa，粉细沙层标贯击数不低于6击。
3 质量要求
4 施工具体措施
为保证长螺旋钻孔压灌CFG桩质量，本工程施工中采取了多种措施，保证了施工的顺利进行和质量达到要求。
4.1 长螺旋钻孔机
本工程采用CFG履带式系列长螺旋钻机（GZL60型），带硬质合金钻头。钻孔机采用履带式行走。钻具采用长螺旋钻具，其常规直径为Φ600，它与普通钻具相比有以下不同点：①该钻具有中心管内灌注混凝土的功能，且其顶部设有泄气阀，中心管直径为156 mm。因为混凝土输送软管内径为125 mm ，为了使输送到钻顶中心管中的混凝土能自由下落，并冲开底部的活瓣，同时，保证自落后的混凝土将中心管内的空气排到顶部泄出，因此中心管直径需大于125 mm ，为156 mm。②中心管的底部（即钻头处） 有混凝土出口，出口处有两片可开闭的活瓣。钻具开始钻削土体之前，将活瓣闭合，以防止土、砂或水进入中心管内，泵输送混凝土时将活瓣打开。③动力部分为双电机。采用双电机主要是为了预留输送混凝土的中心管，双电机功率为2 ×75 kW。
4.2 输送泵及输送管
与长螺旋钻具中心管相匹配，现场采用混凝土输送泵和Φ125 输送管。工作泵压一般为4 MPa～6 MPa。Φ125 输送软管与长螺旋钻具中心管相连，既可方便钻机移动，又可保持搅拌后台位置的相对稳定，无需多次移位 ，混凝土的搅拌选用现场搅拌。通过混凝土泵料斗输送到钻机中心管提钻成桩，完成混
凝土的灌注施工工作。
4.3 其它措施
为防止偏桩、夹层或断桩，施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；放桩位时认真仔细，严格控制误差。桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。保持砼灌注的连续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措施。严格控制提速，确保中心钻杆内有0.1 m3 以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。
为保护成品，施工完后，经7d达到一定强度后，方可进行基础开挖。设计桩顶标高不深（小于1.5m），宜采用人工开挖，大于1.5m方可采用桩机械开挖，但下部预留500mm用人工开挖，以避免损坏桩头部位，不可用重锤或重物横向击打桩体。 桩头剔至设计标高，桩顶表面应凿至平整。桩顶混凝土密实度差，强度低，采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。开挖时要采取有效措施防止桩身断裂。机械、人工联合开挖时，预留人工开挖厚度要由现场试验开挖确定；机械开挖造成桩的断裂部位不得低于基础底面标高，桩间土不能受扰动。
5 结语
CFG桩桩距大、桩长大、施工工艺简单、成桩速度快，并且强度高、成本低、不污染环境，近年来在工程建设中得到了越来越多的应用。CFG桩施工过程中，影响质量的因素有很多，要相应的控制措施，以保证施工质量。施工控制措施要贯穿施工的全过程，包括施工前的场地平整、测量定位、原材料检测等施工准备，施工中的各项技术指标，和成桩后的保护。
本工程根据设计要求和工程实际，采取了多种措施进行CFG桩的质量控制。施工28天后进行试验检测，静力载荷试验所测CFG桩复合地基2点，单点承载力实测值为204.5kPa，满足180 kPa设计要求。低应变所测35棵工程桩，桩身完整，满足设计要求。经分析，该桩基的工程造价比粉喷桩或碎石桩节省了1/3投资，在出湖闸工程建设中取得了良好的经济效益和社会效益，对同类工程有一定的借鉴作用。
