CFG桩复合地基施工与常见问题处理

CFG桩复合地基施工与常见问题处理

王睿

西北综合勘察设计研究院陕西西安710000

摘要：CFG桩复合地基具有施工简便、造价较低、承载力较高、沉降变形小等优点，近年来发展迅速，因此本文对CFG桩复合地基施工与常见问题处理进行了分析。

关键词：CFG桩复合地基；施工；问题；处理

很多情况下，天然地基难以满足承载力要求，这时就需要对地基进行处理。CFG桩复合地基是由水泥、粉煤灰、砂、石形成的单桩与桩间土、褥垫层共同构成的地基。相比一般桩基，CFG桩复合地基具有施工简便、造价较低、承载力高、沉降变形小等优点，因此，在土木工程领域获得广泛应用[1]。

1CFG桩复合地基施工技术

1.1CFG桩复合地基施工工艺类型

CFG桩成桩方法分为振动沉管灌注成桩法、长螺旋钻孔灌注成桩法、长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩法、泥浆护壁钻孔灌注成桩法等类型。振动沉管灌注成桩法适用于松散的饱和粉细砂、粉土地基的处理，通过成桩挤土挤密来加固地基，在硬土层、砂卵石层中难以穿透，在饱和黏土层中容易挤断已打桩，所以这些地层不适合采用振动沉管法。长螺旋钻孔灌注成桩法适于地下水位以上的多种土层处理，例如黏性土、粉土、中等密度的砂土、素填土等。长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩法与长螺旋钻孔灌注成桩法类似，属于非挤土成桩工艺，无振动、低噪声、穿透力强。泥浆护壁钻孔灌注成桩法适于夹杂砂层的地基，噪声小，穿透力强，但有泥浆污染问题。下面以长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩法为例说明。

1.2施工方法与工艺

1.2.1施工准备

包括材料、设备和现场的准备。CFG桩成桩材料包括水泥、粉煤灰、砂、石和外加剂。水泥采用普通硅酸盐水泥，应使用新鲜无结块水泥，不要使用过期水泥。粉煤灰质量应符合《用于水泥和混凝土的粉煤灰》（GB/T1596-2017）F类、Ⅲ级以上粉煤灰。砂采用中粗砂，要求含泥量不超过5%。石采用碎石或卵石。外加剂主要是泵送剂。设备采用步履式长螺旋钻机和混凝土输送泵。场地整平，降水至基底标高0.5～1.0m。根据设计图纸要求施放桩位。同时准备施工用水、电等。

1.2.2钻机就位

钻机运至现场就位后要调校钻杆垂直度，并使钻尖对准桩位中心。一般要求钻孔垂直度偏差不超过1%，钻尖与桩位中心的偏差不超过1cm[2]。

1.2.3钻进成孔

钻孔前将钻尖阀门关闭，避免钻尖中挤进泥土。如果桩间距较小，应采用跳打方式成孔。使钻杆向下移动至钻尖触地，然后启动钻机钻进。钻孔时，应由慢到快，开始1～3m慢进，随后再提速至3～4m/min。发现钻杆摇晃难进时，应当放慢进尺，避免钻孔偏斜甚至损坏钻杆和钻具。

1.2.4混凝土配制

无论采用自配混凝土还是商品混凝土，都对混凝土制备有一定要求。通常，CFG桩设计强度为C15～C20，水泥掺量控制在30%左右，粉煤灰最佳掺量为20%～30%，泵送剂掺量必须严格按要求掺加，不允许超量掺加。混凝土坍落度一般控制在16～20cm。

1.2.5混凝土灌注

当钻进深度达到设计要求后停转，开始泵送混凝土。泵送混凝土拔管需满足以下条件：一是泵压力达到4MPa，二是中心管顶部的排气阀排气。不允许先提管后泵料。拔管速度应控制在2～3m/min。成桩开始应连续进行下去，确保供料及时。到达设计桩顶后应超灌0.5m。

1.2.6移机

完成1根CFG桩的灌注后，移机至下1根桩的桩位。由于钻孔排出的土可能影响临近桩位的标志，所以在施工下1根桩之前，应重新复核桩位。

1.2.7清土

当已施工的CFG桩身强度达到一定要求（通常7d后），可开槽清土。由于清土工作量较大，一般采用小型挖掘机与人工联合清运方式。挖掘机不能在成桩工作面上行走，并预留50cm土层由人工清除。同时人工挖除桩顶上面保护桩长部分，仅预留30cm保护桩长在桩头处理时截断。

1.2.8桩头处理

清土完毕，可将桩顶超灌部分截除。截断前，测量放出设计桩顶标高线。截桩时，首选截桩机截桩，人工截桩可在圆周均布4个点，插上4根钢钎，同时击打截断桩头。截断桩头后修平桩顶，要求桩顶标高与设计标高的偏差不超过±10cm范围。

1.2.9质量检测

施工结束28d后进行复合地基承载力试验、低应变动测试验、混合料试块强度试验等。检测方法及数量可按照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）第3.3条的规定进行。

1.2.10褥垫层处理

完成CFG桩复合地基的质量检测，并且满足设计要求后，再做褥垫层施工。通常，褥垫层材料采用碎石、中粗砂或细石混凝土，褥垫层厚度一般为桩径的40%～60%，通常取15～30cm，碎石粒径应控制在8～20mm。

2CFG桩复合地基施工中常见问题处理

2.1堵管

堵管是指灌注混凝土的泵送管路堵塞，主要原因包括混合料配合比不合适、坍落度不合理、设备缺陷、操作失当、冬季保温处理不当等。当混凝土中粉煤灰太少、砂率过小或商品混凝土中掺入石粉时，混合料和易性较差，容易发生堵管，所以应严格控制混合料配合比，控制砂率，粉煤灰不得少于70～90kg/m3。坍落度太大易离析，太小流动性差，所以应控制在16～20cm。设备管路曲率半径过小或弯头、钻杆连接缺乏过渡、接头不牢等，应检查设备并改进。操作时应根据下料情况及时提钻，提钻不及时混合料出现离析而堵管。冬季施工要对管路和接头进行保温，温度太低混合料会冻结，温度太高混合料会早凝，都会发生堵管。

2.2串孔

串孔是指在饱和粉土、粉细砂地层中钻进1个以上桩孔时，先前桩孔结硬桩顶突然下落，其混合料流入了后打桩孔内，造成这种现象的原因是饱和粉土、粉细砂土层容易液化。防止串孔，可采取以下措施：一是适当加大桩距；二是采用隔排、镉桩跳打方式；三是改进钻头结构，采用快速钻头快速钻进；四是降低饱和粉土、粉细砂地层中的水。

2.3钻尖阀门无法开启

在成桩过程中可能遇到钻尖阀门无法开启的现象，主要原因有以下两点：一是钻头构造存在缺陷，例如阀门盖板采用内嵌构造，砂、石卡住了阀门。二是桩端正好位于透水性好、水头高的砂石地层内，阀门外侧受到水压作用而无法开启，往往提管到一定高度，内侧压力超过外侧压力后，阀门突然打开。为避免这种情况出现，一是应将钻头更换为下开式；二是穿过沙土层进入黏土层再灌注混凝土。

2.4断桩

断桩是指桩身开裂，一般是由于提管太快，管内空气未完全释放而致桩身开裂；另外一个原因是清土或处理桩头不慎碰断桩身，这种情况通常是浅层断桩。对于前一种原因，应经常检查排气阀，确保排气阀正常工作，防止桩身存气。浅层断桩需单独处理，清理掉上部断桩，再补桩。

2.5缩颈

缩颈是指桩身上某段直径突然变细，可能是以下两个原因造成的：一是在饱和软土层成桩时，已打桩尚未硬化，新桩对已打桩挤压成缩颈；二是灌注混凝土时拔管太快。对于前一原因，应待已打桩硬化后再打新桩或隔排、隔桩跳打方式。对后一原因，应控制拔管速度。

3结语

CFG桩复合地基在处理黏性土、粉土、砂土和已固结素填土等地基优势明显，由于不需要配筋，桩体材料中掺加粉煤灰，使得工程造价显著降低，因而CFG桩复合地基具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。施工中应加强质量控制，使这种技术优势能充分发挥出来。

参考文献：

[1]杨志强，乔来军.卵石层CFG桩复合地基设计与施工分析[J].洁净煤技术，2018，24（S1）：62-65.

[2]谌霞，刘建涛.CFG桩复合地基在郑州逸泉国贸酒店高层建筑中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2018，45（9）：89-92.