CFG桩施工质量控制及措施

CFG桩施工质量控制及措施

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,一般有三种成桩施工方法:振动沉管灌注成桩(适用于粉土、粘性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土)和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩(适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。CFG桩复合地基,通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比,能使复合地基承载力幅度的提高有很大的可调性。它具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛地用于工业厂房和民用住宅的地基处理和加固。CFG桩最常用的成桩施工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。

1 施工工艺流程

长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工工艺流程

1.1钻机就位

将长螺旋钻就位，调整钻机水平并固定，专人检查钻头锥尖对准桩位中线，螺旋钻机就位后，司钻人员根据钻机架上的铅垂调节钻机垂直度，确保垂直度偏差≤1%。开钻前对桩位进行复核，桩位点偏差不得大于30mm。

控制要点：

（1）现场控制采用桩架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。

（2）每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查，满足要求后方可开钻。

（3）每工班要有专人对钻杆、钻头的直径进行检查，避免因钻杆、钻头的磨损，而造成桩径达不到要求。

1.2钻进成孔

钻孔开始前，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触地时，启动马达钻进，先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。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，当动力底面达到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。

控制要点：

（1）在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止钻孔偏斜、位移和钻具损坏。

（2）根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。

1.3混合料搅拌。

混合料搅拌必须集中拌合，按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制。

控制要点：

（1）对每盘混合料，实验人员都要进行塌落度的监测，合格后方可进行混合料的投放。

（2）在成桩过程中抽样作混合料试块，每台班做1组（3块）试块，测定其28天抗压强度。

（3）按设计配比配制混合料,混合料坍落度宜为160mm～200mm。

1.4灌注及拔管

长螺旋钻机钻至设计标高，停止钻进，泵车开始送料，管内空气从排气阀排出，待钻杆芯管及输送管充满拌合料且呈连续体后，应及时提钻保证拌合料在一定压力下灌注成桩。一边泵送，一遍拔管，严禁先提管后泵料和边泵送边旋转提钻。桩顶与施工作业面平齐，灌注完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。黏土厚度应满足防冻和养护的要求。每根桩的投料量符合设计灌注量。

控制要点：

（1）设专人指挥协调钻机操作手和混合料泵操作手，保证泵送混凝土和提升钻杆的默契配合，以确保成桩质量。

（2）施工中应保证排气阀正常工作，施工中要求，没工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥堵塞。

（3）在正常情况下，成桩的提拔速度宜控制在2m/min～3m/min,在含水砂层段内，适当放慢提钻速度，以防流沙造成塌孔、断桩现象。

（4）提钻的速率与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆孔内混合料表面高度始终略高于钻杆底出料口

（5）提钻泵送过程中，旁站人员要经常敲打输送管，确认管内混合料是否充实，以保证桩体密实。

（6）料泵操作手应根据现场施工情况调整最佳泵料的高度。

（7）钻杆应采用静力提拔，保证连续提拔，严禁出现超速提拔。

（8）在灌注混合料时，对于混合料的灌入量控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投放量。

1.5移机

当上一根桩施工完毕后，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，应根据灰桩或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

控制要点：现场技术人员应现场抽检桩的高度是否达到要求，不合格的应及时要求重钻。

2 成桩常见施工质量问题和控制措施

长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工质量问题和控制措施

2.1 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主要问题之一。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,使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬,增加了再次堵管的几率,给施工带来很多困难。产生堵管的原因有以下几点:

（1）混合料配合比不合理。

当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,当混合料中的粗骨料粒径过大时，常发生堵管。因此，要实验人员要严格控制混凝土配合比。

（2）混合料和易性不好,常发生堵管。可以通过控制混合料的拌合时间来实现，一般拌合时间控制在90-120秒，具体搅拌时间根据实验确定。

（3）混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。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。混合料坍落度宜为160mm～200mm。

（4）输送管道泌水性不好。

输送管道泌水性不好，弯头或接口常会因漏浆而导致堵管。施工前应进行泌水性实验。

（5）混凝土输送管设置不合理。

根据工程实际情况当泵送距离较远时，应对混凝土输送管进行固定，防止在泵送过程

中混凝土输送管的来回震动造成堵管现象的发生。

（6）输送工作不连续。

当因故间歇时，应每隔5分钟将混凝泵正反转2-3圈，同时开动料斗搅拌器，防止料斗中的混凝土离析。常温下间歇时间不宜大于30-40分钟。当间歇时间过长或浇筑工作结束时，应将管内的混凝土排空，并予以清洗。

（7）施工操作不当。钻孔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。

（8）冬期施工措施不当。冬期施工时,混合料输送管及弯头均需做防冻保护,防冻措施不力,常常造成输送管或弯头处混合料的冻结,造成堵管。冬施时,有时会采用加热水的办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好不要超过60℃,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。

（9）设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,还会造成管路的堵塞。

2.2断桩

断桩按部位可分为浅层断桩和深层断桩；按形式可分为一般性断桩和操作失误性断桩。主要有以下几点：

（1）施工机械的钻头和钻杆直径不能同时保证设计要求，在施工过程中应力的重新分配和调整可能造成钻孔缩径。

（2）对于地下水位埋深较浅的地层施钻，在提钻的同时很可能形成负空隙水压或真空现象，于是同时形成压差地下水产生流动可能造成钻孔缩径或塌孔。

（3）对于砂土地层进行施钻，由于砂土的粘聚力很小，在钻进过程中的扰动以及钻具的垂直度、钻头阀门开启方式等问题都可以造成孔壁的不稳定或坍塌。

（4）截桩方式不当造成的断桩。这部分断桩绝大部分是浅层断桩。

（5）混凝土量灌注不足造成的断桩。

断桩的预防措施：

（1）所有的施工机械必须满足设计的技术参数要求，特别是钻头和钻杆直径和钻具的垂直度要求，最好采用双开门的钻头。

（2）成桩过程应连续，避免中途停机，尤其是在饱和砂土、松散砂土、粉土层内停机。

（3）严禁先拔管后泵料，拔管速度控制在2-3m/min。泵料要连续，严禁间歇式泵料。

断桩的处理工艺：

（1）对于现场技术人员发现未达到要求的桩，判断其未达到凝固时，采用原地移机到不合格的桩孔位，重新钻到原设计深度后，按要求灌注混凝土至孔口。

（2）对于检测阶段发现的深层断桩，一般要求在发现的断桩旁边进行补桩。

（3）对于浅层断桩，桩顶高程低于施工图设计高程时，采用开槽或剔除桩头，将混凝土面清洗干净后进行接桩，可采用比桩体强度高一个等级的混凝土，接桩至施工图设计高程，其戴帽的嵌入深度大于100mm，直径比桩设计直径大200mm，施工中注意保护好桩间土。

（4）对于桩头在20cm以内的桩，破桩后由监理工程师和技术员共同检查，如认为存在质量隐患的，剔除桩头混凝土至密实段，然后进行接桩。

2.3 窜孔。在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况,打完X号桩后,在施工相邻的Y桩时,发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落,当Y号桩泵入混合料时,X号桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。

发现窜孔的条件有如下三条:

（1）被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;

（2）钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;

（3）土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。

由于窜孔对成桩质量的影响,施工中采取的预控措施:

（1）采取隔桩、隔排跳打方法，但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。

（2）设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰动。

（3）减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累。如将一次打好几排改为2排或1排，尽快离开已达成的桩。

（4）改进钻头、合理提高钻头钻进速度。

2.4 桩头空芯。主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,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。

2.5 桩端不饱满。这主要是因为施工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,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。