CFG桩复合地基施工技术总结.docx

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CFG桩复合地基施工技术总结

CFG桩复合地基施工技术总结

[摘要]：

结合xxx安居小区二期17#~20#，26#~28#，30#~32#楼CFG桩复合地基施工实例，对CFG桩设计原理、地质构造、桩基施工的特点、方法和质量控制要点进行描述，特别是桩基施工过程中的桩机就位、泵送砼灌注、断桩处理方法等施工经验进行总结，为其他类似工程施工提供了较好的参考。

[关键词]：

CFG桩复合地基；施工工艺；质量控制；接桩；

1、设计概况及理念

1.1设计概况

Xxx安居小区二期17#~20#，26#~28#，30#~32#楼采用CFG素混凝土灌注桩复合地基，桩径400mm，正三角形布桩，桩中心距1400mm，成桩工艺采用长螺旋成孔内泵压混合料灌注成桩，桩身混凝土等级：

工程桩：

C25，试桩C30。

试桩21根，18#~20#，30#~32#楼有效桩长17m，17#、27#、28#楼有效桩长14m，26#有效桩长15m。

水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG桩），是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高粘结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。

CFG桩的骨干材料为碎石，粗骨料；石屑为中等粒径骨料，以改善桩体级配，增强桩体强度；粉煤灰是细骨料，又有低标号水泥的作用，可使桩体具有明显的后期强度。

具有施工速度快、工期短、质量易控制及工程造价低廉等特点。

1.2、设计理念

1.2.1、CFG桩基地基加固方法吸取了振冲碎石桩和水泥搅拌桩的优点。

其一，施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样，工艺简单，与振冲碎石桩相比，无场地污染，振动影响也小；其二，所用材料仅需少量水泥，便于就地取材；节约材料；其三，受力特性与水泥搅拌桩类似。

1.2.2、CFG桩复合地基具有沉降变形小、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,是一种有效的复合地基处理技术,非常适用于高层建筑的地基处理,得到越来越广泛的应用。

1.2.3、CFG桩复合地基一般适用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土地基；既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。

当CFG桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密作用又有置换作用；当CFG桩用于挤密效果差的土时承载力的提高只与置换作用有关。

与其他复合地基的桩型相比，CFG桩由于桩体材料较轻，置换作用特别明显。

就基础形式而言，CFG桩复合地基既适用于条形基础（有地梁）、独立基础，又适用于筏基、箱型基础。

1.2.4根据地勘报告可知：

场区地层在75.0m深度范围内主要由①耕土、①-1素填土、②-黄土状土、③-中细砂、③-1粉质粘土、④-中细砂、④-1粉质黏土、⑤-粉质黏土、⑥-中粗砂、⑥-1粉质粘土、⑦-粉质粘土、⑦-1中粗砂、⑧-中粗砂、⑧-1粉质粘土、⑨-粉质粘土、⑩粉质粘土等地层构成。

各层地基土主要特征如下：

①耕土:

黄褐~深褐色，土质疏松，含有大量的植物根系，少量砖瓦碎块。

层厚0.30~0.80m，层底埋深0.30~0.80m，相应层底标高381.6~384.07m。

①-1素填土：

黄褐色，土质疏松。

含有大量砖瓦碎块。

层厚9.6~9.6m，层底埋深9.6~9.6m，相应层底标高347.36~347.36m。

②-黄土状土：

黄褐色~灰褐色，含有云母片，蜗牛壳、少量钙质条纹及少量氧化铁等。

可塑~软塑，具轻微湿陷性，属中压缩土，局部具高压缩性。

本层中局部夹粉土、粉砂薄层或互层。

层厚3.3~7.9m，层底埋深3.7~8.3m，相应层底标高375.12~378.54m。

③-中细砂：

灰黄色~灰褐色，矿物质成分以石英、长石为主，暗色矿物质次之，含较多砾石。

局部夹粗砂层级粉质粘土薄层。

级配较好。

稍湿。

中密~密实。

本层顶部以粉细砂和粉土过度。

层厚2.4m~8.4m，底埋深11.3~13.6m，相应层底标高369.21~372.51m。

③-1粉质粘土：

灰褐色~灰黑色，土质不均，含云母片、粉砂粒、蜗牛壳等。

夹粉土、粉砂薄层。

软塑，中等压缩性。

层厚0.3m~3.6m，底埋深5.30~9.60m，相应层底标高374.40~377.30m。

④-中细砂：

灰黄色~灰褐色，矿物成分以石英、长石为主，暗色矿次之，含较多砾石。

级配较差。

稍湿~饱和。

密实。

层厚1.60m~14.80m，底埋深14.00~31.00m，相应层底标高353.15~370.40m。

④-1粉质黏土：

灰褐色，土质不均，含云母片、粉砂粒、蜗牛壳等。

可塑，中等压缩性。

层厚0.20~12.30m，底埋深14.00~24.80m，相应层底标高359.36~369.60m。

⑤-粉质黏土：

灰褐色，土质较均匀。

含少量氧化铁、铁锰质斑点，偶见云母片及蜗牛壳残片。

局部夹粉土薄层。

可塑，属中压缩土。

厚0.80~9.40m，底埋深22.90~39.40m，相应层底标高344.76~361.26m。

⑥-中粗砂：

灰~灰褐色，矿物成分以石英、长石为主，暗色矿物次之，含砾石。

级配较好。

饱和。

密实。

该层局部夹砾砂薄层或透镜体。

厚4.10~11.90m，底埋深35.20~44.80m，相应层底标高339.35~347.90m。

水文地质特征：

属潜水类型，主要由大气降水补给为主，并通过自然蒸发和地下径流排泄。

场区地下为埋深介于14.00~14.90m之间，平均水位标高为368.57m潜水位年变化幅度大于2.0m。

土壤冻结深度为小于0.60m。

由此可见，桩基处多为硬土层，单纯使用振动沉管机施工，会造成对已打桩形成较大的振动，从而导致桩体被震裂或震断。

对于灵敏度和密实度较高的土，振动会造成土的结构强度破坏，密实度减小，引起承载力下降。

故不能简单使用振动沉管机。

本工程采用长螺旋桩基，避免了已打桩被震坏或扰动桩间土导致桩间土的结构破坏而引起复合地基的强度降低。

2、CFG桩施工工艺

2.1、施工工艺流程图

2.2、CFG桩施工方案

2.2.1、施工准备

平整场地：

首先将施工场地开挖到设计要求的宽度及预定的标高（主楼基础开挖标高，用推土机推平，压路机压实，并建立完整的排水系统；

桩位放样：

按桩点设计布置图放样，本工程的CFG桩按等边三角形布置，间距为1.4m。

控制桩使用全站仪进行定位，其它桩根据桩距进行排布，使用白灰撒点，并在白灰上使用筷子定点，桩基最外围容易扰动，使用钢筋下点，控制桩基下点打桩。

2.2.2、钻机就位

钻机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。

采用在钻架上挂垂球的方法，在钻架上刻上明显的对照位置线，每根桩施工前都有专门的人员进行桩位对中及垂直度检查，满足要求后，方可开钻。

2.2.3、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。

先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。

在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进尺，防止桩孔偏斜、钻杆位移、钻具损坏等。

2.2.4、灌注及拔管

灌注及拔管：

成孔到达设计桩底，停止钻进，泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，不可先拔管后泵料。

混合料的泵送量与拔管速度相匹配，拔管速度控制在1.5m/min左右。

成桩过程须连续进行。

施工桩顶标高宜高于设计标高67cm。

灌注成桩后，恰好使用桩间土覆盖桩头，进行保护。

在施钻的同时,搅拌站按工地试验室确定的配合比搅拌水泥、粉煤灰、砂、碎石混合料，并检查其坍落度。

用砼罐车运到工地后，再次检查混合料的坍落度，符合要求后向管内泵送混合料。

2.2.5、移机

上一根桩施工完毕，钻机头进行保护，移位，进行下一根桩的施工。

2.2.6、现场试验

对于每车混凝土，试验人员都要进行坍落度的检测，合格后方可进行混凝土的投料，在成桩过程中抽样做混凝土试块，每50m3做1组试块，测定其28天抗压强度。

3、主要施工机具及人员配置

3.1施工机具

序号

机械设备

规格类型

单位

数量

备注

1

长螺旋钻机

SZKL600B

台

1

90KW

2

装载机

ZL50

台

1

山东

4

挖掘机

EX200

台

4

5

混凝土罐车

陕汽

台

8

混凝土施工设备

6

混凝土拌合机

JS75

台

1

7

混凝土输送泵

方圆HBTB-60

台

4

8

发电机

瑞典300KW

台

4

9

小推车

辆

5

10

捣固棒

台

4

11

串筒及漏斗

套

1

3.2人员配置

人员配备工种数量：

螺旋钻机手2人，泵送机手4人，装载机手1人，挖掘机手1人，混凝土罐车8人，其他机械及电工2人，普工3人，技术负责人1人，施工负责人1人，现场施工记录人员8人，试验人员2人，测量人员3人。

4、施工注意事项

4.1、混凝土灌注时钻杆提拔速率和输送泵的泵送量要密切配合，钻杆静止提拔，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔及先提管后泵料。

4.2、当混凝土充满钻管内后方可开始拔管，严禁先拔管后灌注混凝土，拔管时钻杆必须停止转动，严禁边拔管边转动，拔管应连续，混凝土灌注也必须连续。

4.3、CFG桩施工时从一边向另一边推进，采用隔桩跳打，邻桩施工间隔时间＞7天，以免窜孔或影响桩身强度增长。

每桩快速施工完，以防缩径、断桩。

4.4、由于电梯井四周为斜坡，在保证有效设计桩长的情况下桩基上部则须分层切割。

保证电梯井下地基承载力能达到设计要求。

如下图

5、质量检验标准

5.1、所用的水泥和粗骨料品种、规格及质量应符合设计要求。

5.2、CFG桩混合料强度应符合设计要求，混合料的坍落度应控制在180-200mm，现场每台班检验不少于3次。

5.3、CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。

5.4、CFG桩施工中，每台班均须制作一组检查试件（3块），成桩28d后进行单桩承载力或复合地基承载力试验。

5.5、每根桩的投料量不得少于设计灌注量。

5.6、CFG桩顶端浮浆应清除干净，直至露出新鲜混凝土面，清除浮浆后的有效长度应满足设计要求。

5.7、桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。

5.8、褥垫层厚度和密实度应符合设计要求。

5.9、成桩28d后应及时进行低应变试验检测CFG桩桩身完整性，按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根；承载力采用复合地基平板载荷试验，其承载力、变形模量应符合设计要求，按总桩数2‰抽样检验，且每检验批不少于3根。

CFG桩施工允许偏差表

序号

项目

允许偏差

施工单位检验数量

检验方法

1

桩位（纵横向）

50mm

按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根

经纬仪或钢尺丈量

2

桩体垂直度

1%

经纬仪或吊线测钻杆倾斜度

3

桩体有效直径

不小于设计值

开挖50～100cm深后，钢尺丈量

6、质量控制要点及质量问题的预防措施

6.1、桩长的控制

在桩基钻杆上用红线画出钻机下孔深度标高线，当红线到达开挖地面时，停止钻孔

6.2、混合料的质量控制

严格控制进场材料的质量，严格按照试桩确定的配合比进行混合料的拌和。

6.3、灌注过程中的质量控制

灌注砼的过程中，通过拌和站的拌和数量拖泵的泵送次数，确定每根桩的实际混合料用量，与计算混合料进行比较。

6.4、堵管

堵管是指在CFG桩灌注过程中，混凝土凝固在输送泵管中，使混凝土不能正常输送。

引起堵管的原因主要为：

1、洗泵砂浆搅拌不均匀，未能起到润滑管道的作用；2、管道密封不严密，混凝土中的水分流失过快，造成混凝土的塌落度下降，流动性太差形成堵管；3、混凝土塌落度不符合标准；4、管道未能清洗干净；5、混凝土供给不及时。

堵管是长螺旋管内泵压灌注CFG桩最常见、最令施工作业人员头痛的事情，堵管后需要大量人工拆除并疏通输送泵管道，然后重新安装。

堵管不仅影响施工进度，还要影响灌注的CFG桩的质量，甚至损坏钻机。

堵管后，①已经灌注了一部分的CFG桩的混凝土凝固，安装好输送泵管道后，再继续灌注，有可能造成断桩；

②如果是遇到液性指数较大与粘聚力较大的粉土或粉砂层，钻杆停止转动会出现抱钻现象，使钻杆无法拔出；

③已经搅拌的混凝土因时间较长而终凝，不能再使用。

总之，堵管会造成较大的经济损失。

处理办法：

⑴立即查明原因找出堵管的位置，采取人工敲打疏通导管，若此法无效接下来将导管拆掉将管内的混合料清理干净。

及时组装好导管恢复作业。

⑵严格控制混合料的坍落度、和易性及混凝土灌注温度，混合料输送管连接顺畅。

6.5、抱钻

抱钻是指在长螺旋钻管内泵压灌注CFG桩，钻孔灌注过程中，钻杆被土层紧紧粘住，无法转动也无法拔出，需要使用其它设备才能拔出，甚至钻杆永远无法拔出，造成较大经济损失。

产生抱钻现象的主要原因是，钻孔区域有很厚的处于流塑状态的饱和土，土液限指数和粘聚力都很大；或者是钻孔过程中由于机械故障或电力供应中断，使钻机停转时间较长，钻杆无法转动。

当发生抱钻现象后，使用小挖机对钻杆处进行开挖，取出钻杆，后进行补桩。

6.6、断桩原因分析及其解决方法

断桩，是指CFG桩成桩后，桩身混凝土面不连续，中间有垂直于桩中心轴线的开裂或间隔。

断桩是CFG桩最大的质量事故。

断桩的原因有很多，主要有：

1）施工保护不够，有大型工程机械在强度未达到的CFG桩区域运行，使桩被压断或把桩头压碎；

2）长螺旋钻机的排气阀设置不当；

3）灌注混凝土时，混凝土灌注供应不及时；

4）地质原因，地下水丰富，易产生断桩；

5）拔管和泵送混凝土配合不和谐；

6）截除桩头时人为的遭到破坏。

6.6.1、防止断桩的方法

1）对于施工保护不足造成断桩，最有效的方法是加强已经灌注CFG桩区域的保护，用钢管或其它较结实的材料将场区围护起来，严禁一切大型机械进入。

2）对于排气阀设置不当造成断桩的解决办法，一般在钻机在出厂时排气阀位置已经设置的很好，不需要作改进，只有极少数的钻机才出现这种问题，要经常检查排气阀，并将包裹排气阀的混凝土凿除。

3）混凝土供应不及时造成断桩，加强混凝土调度，及时供应CFG桩混凝土，保证混凝土连续供应，就可以防止因混凝土供应不及时造成断桩。

4）对于地质原因造成的断桩，施工中是很难控制的，对流塑状和地下水丰富的地质情况应对CFG桩处理进行适应性论证。

5）对拔管和泵送混凝土配合不和谐造成的断桩，应寻求操作人员之间的默契配合。

6）对截除桩头时人为遭到破坏的情况，必须用锯石机切割，可有效地避免断桩。

6.6.2、接桩方法

断桩大部分出现在浅层，因而断桩可以作接桩处理。

接桩用混凝土和原桩混凝土等级相同或提高等级，直径比原CFG桩直径加大20cm,即在桩头四周加宽10cm。

接桩的方法有两种，一种是浅部断桩，在断桩位置挖一个比设计CFG桩直径大20cm的圆坑，圆坑和CFG桩同心，挖至断桩面下10～20cm处，灌注混凝土至设计桩顶标高；另一种是断桩位置较深，须扩孔下挖，支模板浇注混凝土，模板直径比CFG桩直径大20cm,安装与CFG桩同心，下部比断桩面低10～20cm，拆模板后用原土夯实回填。

如图。

CFG接桩示意图

7、安全保证的主要措施

7.1、配电箱、开关箱内的电器必须可靠、完好，应有漏电保护器，严禁使用破损不合格电器，打桩机使用的配电箱、开关箱应能防雨、防尘，现场使用的电线应架空，严禁乱拉乱绑，随意扯线。

7.2、施工机械的使用严格按照有关操作规程规定执行、实行专人专机，无关人员严禁使用。

7.3、钻机应放置平稳，安装后钻杆中心线的偏斜应小于全长的1%。

7.4、钻孔中如遇卡钻，应立即切断电源，停止下钻，在未查明问题前不得强行启动。

7.5、钻孔过程中遇有机架晃动、移动、偏斜应立即停钻。

7.6、泵管铺设尽量减少弯头，支撑应牢固，接头处应连接可靠。

7.7、严禁将垂直管道直接设在混凝土泵输出口上，输出口应有不少于10m长的水平管。

7.8、泵送时料斗内应保持一定量混合料，不得吸空。

7.9、清洗泵管时，出口前方10m内不的有人。

7.10、软管与混合料泵管、钻机连接处一定要连接牢固紧密。

7.11、钻机作业中施工人员必须佩戴安全帽。

7.12、钻孔使严禁用手清除螺旋片上的泥土，要使用铁锨清除，在清除泥土时，应水平清除，不可随螺旋片旋转上升清除，以免发生意外。

7.13、导杆升到75度时，必须拉紧溜绳；待导杆竖直装好撑杆后，溜绳方可拆除，移动塔式桩架时，禁止行人跨越车组。

一根钢丝绳头不准同时绕在两个甏头上，若发生克索，应立即停车反转解除；绕甏头应戴帆布手套，手距甏头不得小于60厘米。

移动桩架和停止作业时，桩锤应放在最低位置。

7.14、插桩时，手脚严禁伸人桩与龙门之间；用撬棍或板舢等工具校正桩时，用力不宜过猛。

打桩时应采取与桩型、桩架和桩锤相适应的桩帽及衬垫，发现损坏应及时修整或更换。

锤击不宜偏心，开始时落距要小。

如遇贯入度突然倾斜、位移、桩头严重损坏、桩身断裂、桩锤严重回弹等情况时，应停止锤击，经采取措施后方可继续作业。

7.15、钻孔灌注桩浇注混凝土前，孔口应加盖板，附近不准堆放重物，施工灌注桩时，桩管沉人到设计深度后，应将桩帽及桩锤升高到4米以上锁住，方可检查桩管或浇注混凝土。

送桩拔出后，地面孔洞必须及时回填或加盖。

7.16、耳环及底盘上骑马弹簧螺丝，应用钢丝绳绑牢，防止折断时落下伤人；耳环落下时必须用控制绳，禁止让其自由落下。

8、工程实例

以17#为例：

待土方开挖完毕，场地整平后试桩结束后，2013年12月21号开始施工工程桩，平均每根桩开钻到灌桩历时7分钟，灌桩到成桩历时6分钟。

共计打桩661根桩，有效桩长14m，实际桩长14.67m，2013年12月29号施工完毕。

以下各图分别为桩基施工、挖桩间土、切割桩头、施工完毕后地基图

CFG桩钻孔施工

切割桩头

CFG桩成品图