CFG桩加固施工实例分析

　　摘要：本文结合作者施工经验，分析了路基加固CFG桩的施工方法，指出了施工中常见的问题及解决办法。
　　关键词：CFG桩；施工工艺；路基加固；应用
　　通过严格的工艺和质量控制，所施工的CFG桩（CementFly-ashGrave，水泥粉煤灰碎石桩）经检测均达到设计要求，为以后类似工程施工积累了一定的经验。
　　1工程实例
　　1.1工程简述
　　2009年11月，黔江西互通立交K42+200～K42+230左幅沥青路面出现裂缝。自K42+240.5车行道涵背起，从中央分隔带边缘斜向穿过超车道、主车道路面，并向前延伸，裂缝与路面夹角约30°～50°，最大宽度已近10mm。
　　1.2地质状况
　　沿裂缝发育带布孔探得：本段路基下卧深厚层软土，自B区至A区增厚，最大厚度达16m，其中B区范围内局部软土层缺失。
　　2施工方案
　　采用长螺旋钻机钻孔，隔排跳桩施工，现场搅拌机搅拌混合料，砼搅拌运输车运输，地泵输送混合料，长螺旋钻机压灌成孔。为了检验CFG桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，提供必要的工程施工参数，在工程桩施工前，先做不少于2根试验桩，确定了提钻速度、混合料施工配合比、坍落度、搅拌时间、钻机拔管速度等各项工艺参数。根据发现的问题，修正了施工工艺，为工程桩施工提供了参数依据。在监理工程师审核同意后，再进行工程桩的施工。
　　3施工工艺
　　本管段内的CFG桩桩径均为0.5m，根据地质情况桩长4～10m长短不等，桩间距1.5～1.7m，正方形布置。桩顶设C25砼扩大桩帽，桩帽顶面设0.5m厚碎砾石垫层,内铺设一层双向土工格栅，每侧回折不小于2.0m,抗拉强度不小于110KN/m。桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥混合而成，按C15混凝土配合比设计，采用长螺旋取土工艺法施工。混合料28天龄期标准试块抗压强度不小于15MPa。
　　3.1施工准备
　　3.1.1平整场地：清除路基基底范围内的生活垃圾、工业垃圾、障碍物及表层富含植物根须种植土；标记并处理场地范围内地下构筑物及管线。对于池塘地段，将淤泥和水清理完毕后，采用素土层层夯实，每层不大于30cm。回填至设计标高后方可进行地基处理。纵向高差不得大于2m（困难地段），相邻截面高差大于2m的加设一道不少于2m的台阶衔接，减少高差再进行CFG桩施工。
　　3.1.2修施工便道：修好混凝土运输通道，便道宽度6m，厚0.6m。底层采用0.5m建筑垃圾，顶层采用0.1厚泥结碎石，两侧挖0.4×0.5m的排水沟。
　　3.1.3放线测量：技术员放出CFG桩桩位，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示，桩位偏差小于50mm，开钻前用尺量复核桩位。
　　3.1.4拌制混合料：采用搅拌站集中拌和，配合比采用C15混凝土配合比，并通过试桩最终确定最佳的施工配合比。
　　3.2施工步骤
　　3.2.1钻机就位
　　平整场地达到施工要求后，将长螺旋钻机就位，调整钻机水平并固定，技术人员负责将钻头锥尖对准桩位中心点；螺旋钻机就位后，司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度，确保垂直度偏差≤1%。使用反差大的反光贴条每0.5米进行标识，粘贴在钻机导向架上，利于夜间记录人员识别读数。
　　3.2.1混合料搅拌
　　混合料搅拌按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间控制在90秒，电脑控制和记录。CFG桩桩身混合料28天龄期标准立方体设计抗压强度不小于15MPa。
　　3.2.3钻进成孔
　　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。一般应先慢后快，钻进速率控制在0.5m～1.2m/min。这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则会导致桩孔偏斜、位移，甚至损坏钻杆、钻具。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，桩顶标高应高出设计桩顶标高不少于0.5m,垂直度偏差小于1﹪。如遇因地质原因桩长打不到设计长度或桩底土质与设计不符时，应立即通知监理、设计单位现场核实，并拿出处理方案。
　　3.2.4拔管、压灌成桩
　　长螺旋钻机钻至设计标高，停止钻进，提拔钻杆20～30cm后开始泵送混合料灌注,当钻杆中孔充满混合料后，开始提升钻杆、压灌混合料。一边泵送，一边拔管，严禁先提管后泵料。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。在正常情况下，钻机的提升速度控制在2-3.5m/min。提钻的速度与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆内混合料表面高度始终略高于钻杆底出料口。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。黏土厚度应能满足养护的要求，每根桩的投料量应符合设计灌注量。
　　3.2.5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，有时还会因支撑钻机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，确保桩位准确移位。
　　3.2.6清桩间土及破桩头
　　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，土方清除采用人工配合小型作业机械为主。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。清理完毕后用电镐凿平桩头至设计标高，如桩头仍有浮浆，应凿除做接桩处理。
　　3.2.7桩基检测
　　先把桩顶按照试验要求打磨平整，再进行桩身质量、完整性检测，检测采用低应变方法。检验根数为桩总数的10%。复合地基承载力、变形模量检测根数为总根数的2‰，检测方法为平板载荷。
　　3.2.8扩大桩头及碎石垫层
　　待桩身检测合格后，采用人工开挖，将施工范围内的土清除完毕，并达到设计标高。对桩头的截取采用环切法工艺施工。应保留15cm桩头嵌入桩帽，并对桩头进行凿毛。扩大桩头可分段集中进行施工，施工完毕后铺设0.5m厚砾石垫层，内铺设一层双向土工格栅，每侧回折不小于2.0m，抗拉强度不小于110KN/m。
　　3.3工艺流程图
　　长螺旋钻机管内泵压混合料灌注CFG桩施工流程图
　　
　　4施工常见问题和解决方法
　　4.1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。产生堵管的原因有以下几点:
　　4.1.1坍落度控制不好。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。应控制混合料的坍落度在160mm～200mmm之间。
　　4.1.2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。
　　4.1.3设备缺陷。弯头曲率半径匹配造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接，也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗，管路内若有混合料的结硬块，会造成管路的堵塞。解决方法：在施工工程中除加强过程控制外，需在管内加设一定尺寸的过滤栅，一旦出现堵管现象，可加入适量的泵送剂清除堵管现象。
　　4.2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A号桩后，在施工相邻的B桩时，发现未结硬的A号桩的桩顶突然下落；当B号桩泵入混合料时，A号桩的桩顶开始回升；此种现象称为窜孔。出现窜孔的条件有如下三种情况:被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂；钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。
　　预控对策：采取隔桩、隔排跳打；采用桩距较大的设计方案，避免打桩的剪切扰动；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；合理提升钻头钻进速度。
　　4.3桩头空芯。主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。解决方法：施工时要经常检查排气阀是否发生堵塞，若发生堵塞，必须及时采取措施加以清洗。
　　4.4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。解决方法：必须按工艺及规范施工，施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。
　　
　　参考文献：
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