ＣＦＧ桩在复合地基处理中的应用 ｊ三航江苏分公司 顾克喜 三航交建分公司 许高利 １工程概况 １．１设计参数 连盐铁路在部分松软路基的基础处理中 采用ＣＦＧ桩复合地基形式，设计桩身强度 Ｃ１５，桩径 ０．５ｍ，桩间距１．７～１．８ｍ，正方形 布置，桩长１７～２２ｍ。单桩承载力设计值不小 于３５０ｋＮ。桩顶设置Ｃ１５钢筋混凝土桩帽， 直径 １．０ｍ，桩顶以上厚度０．５ｍ。桩顶以上 铺设０．５ｍ厚碎石垫层．垫层内夹铺１层双 向经编土工格栅。 １．２地质资料 （１）地层 工点位于滨海平原区、地势宽广平坦，工 点内地层为第四系全新统冲积、海积和第四 系上更新统冲洪积黏性土、淤泥、粉土、砂类 土等地层。典型地质情况见表１。 表１ 地质情况表 土层名称 层厚（ｍ） 承载力（ｋＰａ） 粉土 ２．６～５．０ ８０ 粉质黏土 １．０～２．０ ６０ 淤泥质粉质黏土 ｌ１．３～ｌ５．３ ４０ 粉质黏土 ０．８～２．２ ８０ 粉土 ０－２．２ ８０ 粉质黏土 ｌ＿６～７．９ １５０ 粉：Ｌ ４．４～ｌ２．５ １５０ （２）水文地质条件 地下水主要为孑Ｌ隙潜水，贮存于第四系 地层中，水量较小，地下水埋深０．８～１＿８ｍ。本 工点地表水不具氯侵蚀：地下水具氯盐侵蚀 性，环境作用等级为Ｌｌ级。 （３）地震基本烈度 地震动峰加速度０．０５ｇ，相当于地震基本烈 度Ⅵ度。地震动反应谱特征周期分区为３区。 ——４６—— ２ ＣＦＧ桩工艺试验 ＣＦＧ桩施工前按照设计要求进行试桩， 以复核地质资料以及确定成桩方式、施工顺 序、钻进速度、成桩电流、确定配合比、塌落 度、充盈系数、拔管速度等作业要求，以便指 导ＣＦＧ桩大面积施工作业。 本次试桩共１２根，为避免钻孔过程中产 生的挤土效应引起对周围桩造成破坏，钻孑Ｌ 按照相邻、隔一、隔二、隔三跳打４种工况进 行施工，混合料配合比按照抗压强度Ｃ１５选定 为：水泥：河砂：碎石：粉煤灰：Ｊ＇ｔ，ＤＮＴ￣０：水＝ｌ：４．５４： ６．８２：１．２２：０．０２８７：０．９６，坍落度为１６０～２００ｍｍ， 现场试桩参数见表２。 按要求对１２根试桩进行了低应变检测。 检测结果表明，桩身完整性较好，全部为Ｉ类 桩。 现场抽取桩号２号一ｌ２、６号一ｌ０、ｌ３号一 １ｌ共３根桩进行了单桩承载力试验．试验结 果表明，原单桩２８ｄ以上设计承载力不小于 ３５０ｋＮ，实测承载力均为７００ｋＮ。 成桩２８ｄ后，在６号一１１、ｌ４号一１２、２ 号一ｌ３、３号一１３试桩的１／４桩径处全桩长范 围内钻孑Ｌ取芯，观察其完整性、均匀性，取不 同深度的３个试样进行无侧限抗压强度试 验，无侧限抗压强度检测结果见表３，钻芯后 的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。 根据上述检测结果，经讨论研究．得 以 下参数总结： （１）在该地质条件下，ＣＦＧ桩采用长螺 旋钻孔管内泵压桩体材料灌注成桩方式符合 要求： （２）施工中采用隔一跳打的顺序，施工 顺序从线路中心向两侧顺序推进，成桩电流 为２００Ａ： 港工技术与管理２０１６年第２期 表２ 桩位编号 成孔时间 开始 ｌ号一ｌｌ ２号一１２ ２号一ｌ３ ３号一ｌｌ ３号一ｌ３ ０７：２５ ０７：５２ ０８：５６ ０８：２１ ０９：２５ ＣＦＧ桩试桩参数表 灌注时间 开始 ０７：３０ ０７：５８ ０９：０２ ０８：２５ ０９：３１ 桩长（ｍ） 设计 １７ １７ ｌ７ １７ １７ 提升速率 （ｍ／ｍｉｎ） １．５ ｌ＿５ １．５ １．５ １．５ 终止 ０７：３０ ０７：５８ ０９：０２ ０８：２５ ０９：３１ 终止 ０７：４２ ０８：１０ ０９：１４ ０８：３７ ０９：４３ 实际 １７．５ １７．５ １７．５ １７．５ １７．５ ４号一１２ ５号一ｌ３ ０９：５４ １０：２３ ０９：５９ １０：２９ ０９：５９ １０：２９ １０：１１ １０：４１ １７ １７ １７．５ １７．５ １．５ １．５ ６号一１０ ６号一ｌ１ ｌ０号一１１ １３号一ｌｌ ｌ４号一ｌ２ １０：５３ １５：４２ ｌ１：４２ １５＂００ １４：３０ １０：５８ １５：４８ １１：４８ １５：０６ １４：３５ １０：５８ １５：４８ １１：４８ １５：０６ １４：３５ ｌｌ：ｌｌ １６：０１ １２：０１ １５：１９ １４：４８ １９ １９ １９ １９ １９ １９．５ １９．５ １９．５ １９．５ １９．５ １．５ １．５ １．５ １．５ ｌ＿５ 表３ 取芯桩号 桩长 龄期 （ｍ） ６号一ｌｌ １９ （ｄ） ＞２８ ＞２８ ＞２８ ｌ ３０．８ ３１．８ ３０．１ 无侧限抗压强度检测结果表 ２８ｄ无侧限抗压强度（ＭＰａ） ２ ３１．９ ３１．２ ３０．５ ３ ３０．３ ３０．５ ３１．４ 平均值 ０－２ｍ芯样呈块状，胶结良好；２．０～１９．０ｍ左右芯 ３１．０ 样完整骨料分布均匀，１９．５ｍ见淤泥质黏土。 ，备注 ｌ４号一ｌ２ １９ ２号一ｌ３ １７ ０～２．５ｍ芯样呈块状，胶结良好；２．５～ｌ８．０ｍ左右 ３１．２ 芯样完整骨料分布均匀，１９．６ｍ见淤泥质黏土。 ，０－３ｍ芯样呈块状，胶结良好；３．０～１７．５ｍ左右芯 ３０．７ 样完整骨料分布均匀，１７．５ｍ见淤泥质黏土。 ，３号一１３ １７ ＞２８ ３１．５ ３０．９ ３１．７ ０－３ｍ芯样呈块状，胶结良好；３．０～１７．０ｍ左右芯 ３１．４ 样完整骨料分布均匀，１７．５ｍ见淤泥质黏土。 ，（３）根据无侧限抗压强度测试结果，混 合料的配合比确定为：水泥：河砂：碎石：粉煤 灰：夕 加齐０：水：１：４．５４：６．８２：１．２２：０．０２８７：０．９６， ３．２施工准备 （１）平整场地，整平标高为设计桩顶标 高以上５０ｃｍ处，清除路基基底范围内的垃 圾、障碍物及表层富含植物根须的种植土，对 坍落度为１６０～２００ｍｍ； （４）根据现场试验效果及检测结果，提 钻速度确定为１．５ｍ／ｍｉｎ； 影响桩机作业的松软地段进行压实处理，同 时做好场地内的防排水措施。 （５）１７ｍ桩长理论混合料用量３．３４ｍ３， 平均单根的实际用量约为４．１ｍ。，充盈系数 （２）测量放线，使用全站仪精确放样桩 位中心并用钢钎打入土中３０ｃｍ深度处后灌 入白灰，白灰中插入竹签进行标识。 １．２３：１９ｍ桩长理论混合料用量３．７３ｍ３，平均 单根的实际用量约为４．５ｍ。，充盈系数１．２１。 （３）根据试桩确定的参数进行施工，本段 采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注方法，施 ３ ＣＦＧ桩施工工艺 ３．１施工流程（图１） 工顺序从线路中心向两侧顺序推进。 ３．３钻机就位 一４７— 原地面处理 测量放样 钻机就位 １ｒ 钻杆垂直度检查与调整 钻进至设计深度并停钻 泵送混合料 恒 均匀拔管至桩顶 清土 １ｒ 钻机移位 桩间土开挖 桩头处理 成桩质量检验 图ｌ施工流程图 钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左 右的垂直标杆检查导杆，校正位置。使钻杆垂 直对准桩位中心。并经测量复核无误，确保 ＣＦＧ桩垂直度容许偏差不大于１．５％．桩位偏 差不大于５０ｍｍ。每根桩施工前配专人检查 桩位对中及垂直度，满足要求后，方可开钻。 开钻前用泵管把混合料输送泵和钻机芯管连 接好。 ３－４混合料搅拌、运输 混合料搅拌按试桩确定的配合比进行配 料。每盘料搅拌时问、坍落度按照工艺要求进 行控制，且拌合时间控制在９０～１２０ｓ，坍落度 控制在１６０～２００ｍｍ。搅拌的混合料必须保证 混合料能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管 和变径管到达钻杆芯管内。混合料搅拌好后 ——４８— 用混凝土运输车运至施工现场。 ３．５ 钻进成孑Ｌ 钻孔开始前，按设计预定的标高在钻机 塔身处作醒目标记，作为施Ｔ时控制桩长的 依据。钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动 钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。先慢 后快，同时检查钻孑Ｌ的偏差并及时纠正。在成 孑Ｌ的过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进 尺，防止桩孔偏斜、钻具损坏。根据钻机塔身 上的进尺标记，成孑Ｌ到达设计标高时，停止钻 进。钻进过程中将注浆软管摆放平顺，避免软 管自由下落出现折角，造成堵爆管事故。 ３．６灌注及拔管 ＣＦＧ桩成孔到设计标高后立即停止钻 进，开始泵送混合料，当钻杆芯管内充满混合 料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提 拔速度控制在１．５ｍ／ｍｉｎ．成桩过程宜连续进 行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。施 工中每根桩的投料量不得少于设计确定的灌 注量。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封 顶，进行保护。 ３．７移机 当上一根桩施丁完毕后．钻机移位，进行 下一根桩的施工。施工时，由于ＣＦＧ桩的土 较多，经常会覆盖临近的桩位，有时还会因钻 机支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移 动。因此，在下一根桩施工时还应根据轴线或 周围桩的位置．对需施工的桩位进行复核．保 证桩位准确。 ３．８清除桩间土及破桩头 当桩身混凝土强度达到设计强度的７０％ 时，可进行桩间土方的清除，土方清除以人工 配合小型作业机械为主要方式，采用小型机 械清除时，要保证桩周围有２０ｃｍ的保护层， 然后再用人工清除。清理完毕后用专用切割 机械在设计标高处沿桩头切割一圈，要求切 人深度不小于１０ｃｍ，然后用电钻打４个眼后 用钢钎截断桩头。之后，用钢钎、手锤将桩顶 从四周向中间修平至桩顶设计标高。 港工技术与管理２０１６年第２期 ３．９桩基检测 要求。 成桩２８ｄ后对ＣＦＧ桩进行检测，检测前 按照试验要求将桩顶打磨平整，检测包括低 应变检测、取芯检验和静载荷试验。 （１）按设计要求低应变检测取桩总数的 １０％，经现场检测：Ｉ类桩７６根。占本次检测 的１００％，无Ⅱ～Ⅳ类桩，满足设计及相关规范 （２）成桩２８ｄ后，在６号一ｌ２、１２号一９、６ 号一２０桩的１／４桩径处全桩长范围内钻孔取 芯，观察其完整性、均匀性，取不同深度的３ 个试样作无侧限抗压强度试验，无侧限抗压 强度检测结果见表４，钻芯后的孔洞采用水 泥砂浆灌注封闭。 表４ 取芯桩号 龄期 （ｄ） ６号一１２ ２８ 无侧限抗压强度检测结果表 ２８ｄ无侧限抗压强度（ＭＰａ） １ ２ ３ 平均值 桩身质量评价 １６．９６ １６．９６ １６．９４ １６．９５ 混凝土芯样连续、完整，胶结较好，芯样侧面表面 ｌ２号一９ ２８ １６．８４ １６．９５ １６．９７ １６．９２ 光滑、骨料分布均匀、芯样呈长柱状、断口吻合， 芯样侧面仅见少量气孔 ６号一２０ ２８ １６．９２ １６．９５ １６．９４ １６．９４ （３）静载荷试验取桩总数的２％０，且不 ６常见问题及处理措施 少于３根，检测结果表明，原单桩２８ｄ设计承 载力不小于３５０ｋＮ，实测承载力均为６９０ｋＮ。 ４桩帽施工 ６．１堵管 堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌 注成桩工艺常遇到的问题之一。它直接影响 ＣＦＧ桩的施工效率，增加工人劳动强度，还 会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，会 待桩身检测合格后，进行桩帽施工，桩帽 直径Ｏ１．０ｍ，采用Ｃ１５混凝土现浇．浇筑后 及时进行覆盖养护。桩帽模板拆除后桩帽四 周回填与垫层同种类碎石。 ５褥垫层施工 使已搅拌的ＣＦＧ桩混合料失水或结硬，增加 再次堵管的几率。 产生堵管的原因有以下几点： （１）混合料配合比或塌落度不符合要求 当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少 时，混合料和易性不好，常发生堵管。在ＣＦＧ 桩施工中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高 褥垫层用碎石最大粒径不大于５０ｍｍ． 含泥量不大于５％，先在桩帽顶铺设０．２５ｍ厚 碎石垫层。碾压密实，其上铺设一层抗拉强度 强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内，坍落度 太大的混合料，易产生泌水、离析，在泵压作 用下，骨料与砂浆分离，摩擦力加剧，导致堵 不小于２００ｋＮ／ｍ、延伸率不大于ｌ０％的双向 经编土工格栅，再铺设０．２５ｍ厚碎石垫层． 格栅每侧回折不小于２ｍ，碾压密实后施工 上方填土 管。坍落度太小，混合料在输送管路内流动性 差，也容易造成堵管。因此，要注意混合料的 配合比，坍落度控制在１６０ （下转第６Ｏ页） 一４９— 基处理中的应用［Ｊ】．山东建筑工程学院学报，２００４ （９） ２张志铁．地基处理【Ｍ】，１９９２ ３地基处理手册（第 版），２００８（６） ４港口工程地基规范．ＪＴＳ１４７—１—２０１０ （上接第４９页） ２００ｍｍ之间 （２）施工操作不当 钻孑Ｌ进入土层预定标高后，开始泵送混 合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆内管及 输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时 间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被 挤出，容易造成管路堵塞。因此，应加强施工 管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决 问题 （３）管道原因 施工中如管道变径或弯折过大，混合料 输送不畅，容易造成堵管，因此要保证管道布 置平顺，避免弯折过大。另外混合料输送管要 定期清洗，否则管路内有混合料的结硬块，也 会造成管路的堵塞。 ６．２桩头空芯 主要是施工过程中排气阀不能正常工作 所致。钻机钻孑Ｌ时，管内充满空气，泵送混合 料时，排气阀将空气排出，若排气阀堵塞不能 正常将管内空气排出，就会导致桩体存气，形 成空芯。为避免桩头空芯，施工中应经常检查 排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。 ６．３桩端不饱满 主要是因为施工中为便于阀门开启、先 提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上 的土掉人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，施工中 一６０一 ５郑虹．王成华．以水泥搅拌桩做支护结构的基坑边 坡整体稳定性研究【Ｊ】．岩土工程师，２０００（４） ６水运＿［程塑料排水板应用技术规程．ＪＴＳ２０６—１— ２００９ 前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的 一致性。 ６．４断桩 （１）浅层断桩 断桩的部位多位于桩顶０．５～１．５ｍ范围 内，主要原因是在进行桩顶范围内开挖土方 时使用大型挖机开挖，触碰桩身导致断裂。另 外在截除桩头时环切深度不足，然后直接使 用挖机横向敲打桩身进行截桩，也容易导致 桩身断裂。因此在进行桩问土开挖时禁止使 用大型挖机，在使用小型挖机开挖的同时应 在桩周围预留２５ｃｍ采用人工清除土方。另 外桩头截除要求使用专用切割机械，保证切 入深度不小于１０ｃｍ，然后用电钻沿桩周打３ 个眼用钢钎进行截断。断桩发生后，应进行接 桩，接桩采取扩大桩头法处理。 （２）深层断桩 主要原因是拔管速度太快．因此在拔管 过程中应控制好速度，基本保持在１．５～２．５ｍ／ ｍｉｎ。 ６．５桩位偏差 主要原因是在进行ＣＦＧ桩施工过程中 弃土较多，如弃土不能及时清运，随着弃土的 增加，施工中难以找到已定桩位的标志，导致 钻机定位不准，造成成桩偏位。通过远距离参 照定位来解决，在弃土外找到与施工桩位在 同一直线上的２个定位点，以确定施＿丁桩位。 港工技术与管理２０１６年第２期
