CFG桩地基处理技术-盘古文库

CFG桩地基处理技术

来源：盘古文库

作者：火烈鸟

2025-09-16

CFG桩地基处理技术（精选10篇）

CFG桩地基处理技术第1篇

大同至西安铁路客运专线站前工程Ⅴ标段位于晋中市平遥县、介休市、灵石县境内, 线路北起平遥东站, 向南跨越在建汾平高速, 设介休东站, 出站后线路跨越大运高速公路, 设灵石东站, 进入清阡洼隧道群, 标段全长49.582km。路基16.203Km, 占线路总长度的32.87%, 其中区间路基11.915km、站场路基4.384km, 最大路基填高11.5m, 区间路基土石方718m3, 其中挖方630万m3填方88万m3, 填方为改良土、AB组填料和级配碎石。本段设计为软土路基, 长度405m, 采用CFG桩进行加固, 桩径西50m, 桩长8.5～17.5m, 桩身为C15混凝土, 桩尖为C35钢筋混凝土。

2 CFG桩的作用机理和特点

CFG桩是水泥、粉煤灰、碎石桩的的简称, 它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩, 桩和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础相连, 无论桩端落在一般土层, 还是坚硬土层, 均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大, 在荷载作用下, 桩顶应力比桩问土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样, 由于桩的作用使复合地基承载力提高, 变形小。CFG桩既不配筋, 又利用工业废料———粉煤灰, 与其他种类的桩比, 可降低造价1/4～1/2, 经济效益和社会效益显著。

3 CFG桩施工

3.1 工作垫层

工作垫层的材料采用C组以上填料, 其粒径不大于30mm, 以免在沉桩过程中发生挤压造成偏桩或引起管桩断裂。

3.2 分区与编号

为使软基加固施工均衡有序进行, 首先应对软基加固区进行分区。并对每一根桩进行编号, 以便于施工过程的统一管理。

3.3 桥涵构筑物结合部软基施工

为避免桥涵基础施工扰动造成桥涵两侧已施打桩体的倾斜与破坏, 在施工顺序上应先安排桥涵基础的施工, 待其承台竣工后方可进行桥涵两侧加固桩的施打。同样为避免地面隆起引起桥涵基础的破坏, 桥涵侧的加固桩应从桥涵由里向外推进施工。

3.4 桩顶标高的确定

桩顶标高由一个区段的CFG桩全部施工完毕后根据现有工作垫层的平均标高、桥涵等构筑物重新分批确定, 同一批CFG桩的桩顶标高应一致, 不宜形成横坡或纵坡。

3.5 振动沉管桩机施工CFG桩

3.5.1 测量定位

由测量人员用测量仪器在铺好的工作垫层上放出CFG桩边线、两侧路肩边线及线路中线, 用石灰打出网格并由专业技术人员进行复核。

3.5.2 桩机安装就位

采用YZ160型静压振动沉管桩机, 在组装完毕就位后, 应使桩机保持水平、稳固, 调整沉管与地面垂直, 确保垂直偏差不大于1%。

3.5.3 桩尖的预制与埋设

由于桩尖外形特殊, 采用钢模结合地模进行预制。桩尖的锥体部分埋人地模, 柱体部分外露采用钢模, 避免桩尖脱膜时地模受到破坏。为提高桩尖预制进度, 一般要在桩尖混凝土内掺人早强剂。当桩尖达到设计强度后, 方可用小型挖掘机配合人工按放样位置进行埋设。桩尖应埋人地表下300mm左右, 平面位置偏差控制在50mm之内。

3.5.4 成孔

(1) 启动马达静力沉管, 沉管速度先快后慢, 到第一持力层当出现静力“抬架”时, 开启振动锤振动沉管。持力层不到2m, 很快穿透, 然后关闭振动锤。 (2) 再次静力沉管, 当出现“第二次”静力“抬架”, 进人持力层后, 启动振动锤振动沉管, 直至“抬架”静止没有下沉。 (3) 当沉管至设计标高并确保沉管进人持力层不小于2m时, 方可终孔, 经现场测量, 比设计深度深6.8m左右 (设计深度11.5～12m, 实际深度为18.35m) 。

3.5.5 混凝土的材料、配比要求

(1) 水泥采用32.5级的普通硅酸盐水泥, 水泥进场时应有出厂合格证并有现场见证抽验报告。 (2) 采用细度不大于25%的Ⅱ级或Ⅱ级以上的粉煤灰, 必须有合格证并有现场见证试验报告。粉煤灰应具有一定的抗腐蚀能力。 (3) 碎石粒径采用20～40mm级配, 含泥量不大于3%且符合国家现行标准JGJ53 (普通混凝土用碎石或卵石质量标准检验方法》的规定。 (4) 石屑粒径2.5～20mm, 含泥量不大于5%, 细度模数符合中砂要求。当石屑缺少时, 可采用中砂或粗砂代替。 (5) 为控制成桩后桩顶浮浆厚度不超过200mm, 混凝土的坍落度应控制在30～50m之内。 (6) 混凝土配合比 (质量比, kg/m) 为水泥:石屑:碎石:粉煤灰:水:260:540:1200:120:190。

3.5.6 投料

在沉管到持力层“抬架”静止后, 为防止回弹, 尽快用料斗进行空中投料, 混凝土必须连续灌注, 直到管内混合料面与钢管口平齐。如上料量不够, 须在拔管过程中补充投料, 以保证成桩桩顶标高满足设计要求。

根据设计长度计算出每根桩的灌注数量, 保证其充盈系数为1.2。

3.5.7 拔管

桩机留振10s后边振动边拔管, 在拔管过程中匀速提升, 提升速度控制在0.8～1.0m/min。在拔管过程中不允许反插, 补充混凝土通过沉管进行灌注, 以保证成桩质量和桩长, 投料后留振8s。

3.5.8 成桩

沉管拔离地面50cm后 (防止移动桩机时碰断桩) , 浮浆顶面应高出地面60mm, 测量上浮浆厚度, 清除上浮浆, 测量桩径。成桩后为防止断桩, 在桩顶插入10钢筋, 全部没人桩内, 间距、数量和长度按照设计要求设置。

3.5.9 保护桩长

保护桩长是指成桩时预先设定加长的一段桩 (一般取50～70mm) , 扩大桩头施工时将其剔掉, 以确保顶部桩体质量。

3.6 施工中常见问题、原因及预防措施

3.6.1 工作垫层与软土的软硬交接处发生浅层断桩

(1) 原因:1) 工作垫层挤土效应;2) 地面隆起;3) 拔管速度过快。 (2) 预防措施:1) 采取连打跳排的施打顺序, 施打新桩与已打且已硬结的邻桩的间隔时间不小于7d, 必要时可加人早强剂;2) 避免施工扰动和挤压造成的断桩;3) 采取从中间向四周推进的施打顺序;4) 拔管速度控制在0.8～1.0m/min。

3.6.2 混凝土离析

(1) 原因:1) 混合料搅拌时间不够;2) 投料不连续, 间隔时间长。 (2) 预防措施:1) 每盘混合料的搅拌时间应不小于1min;2) 在沉管至设计标高后应尽快连续投料, 直至满足桩顶预定标高。

3.6.3 桩顶下3.

5m范围产生桩体缩径原因:1) 混凝土自身压力不足;2) 混凝土下坐引起;3) 连续施打造成的挤压缩颈。

3.6.4 桩头松散

(1) 原因:投料不足。 (2) 预防措施:根据充盈系数进行投料控制, 如上料量不够, 须在拔管过程中进行空中补充投料。

4 结束语

(1) 通过以上的施工工艺和过程控制, 经过自检和第三方的检测结果显示, CFG桩小应变和单桩承载力均满足设计图纸和验收标准的要求。

(2) 由于CFG桩桩体材料掺人工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力, 其受力和变形类似于素混凝土桩, 具有地基承载力高、变形小、稳定快、施工简单易行、工程质量易保证等优点, 经济效益和社会效益非常显著, 可广泛应用于软基的处理

摘要：大同至西安铁路客运专线站前工程某段软土路基采用CFG桩进行加固。介绍了CFG桩的工作垫层、分区与编号、桩顶标高的确定、振动沉管桩机械施工CFG桩的施工工艺、检验方法及标准和施工中常见问题及预防措施。

关键词：CFG桩,软弱地基,施工

参考文献

[1]中国交通建设监理协会.交通建设监理法律法规文件汇编[M].北京:人民交通出版社, 2005.

CFG桩地基处理技术第2篇

关键词:CFG桩复合地基工程技术

中图分类号:TU473.1文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0114-01

1 CFG桩复合地基技术简介

CFG(Cement,Fly ash,Gravel)桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺适量水泥加水拌合,用各种成桩机制成的可变强度桩,属于高粘接强度桩。用此桩处理地基,同时在桩、桩间土与基础之间设置一定厚度的褥垫层,以形成桩与桩间土以及褥垫层共同工作的人工复合地基。

2 工程简述

西安某教学单位办公大楼,建筑面积20800m2,地下一层,地上十一层,高度45.8m,平面形状为长方形,东西两侧各有两层附楼,结构形式为框架结构。场地地形平坦,地貌单元属于皂河Ⅰ级阶地。拟建场地地基土的组成自上而下为:①杂填土:本层厚度0.50～2.00m,层底标高为388.28～390.28m;②耕植土:本层厚度0.3m,层底标高为389.67～390.44m;③第四纪全新世冲洪积黄土状土:本层厚度2.67～8.70m,层底标高为379.88～381.29m;④冲积粉质黏性土:本层厚度3.10～7.30m,层底标高为373.48～375.71m;⑤中粗砂:本层厚度0.50～2.00m,层底标高为373.59～378.68m;⑤粗砂:本层厚度2.70～6.50m,层底标高为366.47～370.78m;⑥第四纪中更新世冲洪粉质粘土:本层厚度0.40～2.40m,层底标高为366.15～368.42m;⑦砂类土:本层厚度0.90～1.90m,层底标高为356.99～360.54m等。

3 地基基础方案论证

3.1 天然地基

(1)由工程地质剖面图可见,当室外地面标高取390.00m时,其基础底面标高为386.30m(室外地面标高加室内外高差减去基础埋深),基底下直接持力层为第四纪全新世冲洪积黄土状土,其承载力特征值按照“GB5007-2002规范”得到fa=248kPa

(2)裙樓部分平均基底压力标准组合值为180kPa,当室外地面标高取390.00m时,其基础底面标高为385.25m(室外地面标高加室内外高差减去基础埋深),第四纪全新世冲洪积黄土状土持力层承载力特征值经深宽修正后均大于180kPa,且无软弱下卧层,天然地基方案可行。

3.2 桩基础方案

依据野外钻探及原位测试结果,对拟建主楼下的地层而言,⑤、⑦砂类土压缩性低,承载力高,厚度较大,层位稳定,且其分布具有一定的水平向及垂直向规律性,故可作为良好桩端持力层。⑤-粗砂层埋深较浅,其下部常含多量圆砾,且局部富集成层,当桩长较长(穿透此层)时,施工难度较大,同时不经济,可以考虑桩头扩大头,但经过试桩,成桩过程中遇③-④-⑤-砂层塌落,桩底也不能形成扩大头,承载力和沉降均达不到要求。

(1)CFG复合地基方案。

根据拟建场地的岩土工程条件及拟建建筑物特点结合西安地区同类场地同类建筑的工程经验,本工程适合采用CFG桩复合地基方案。CFG工程桩设计1155根,桩径400mm,其桩长可采用9.5m,桩身混凝土C20,选择层位稳定,且层厚较大、强度较高的⑤-粗砂层作为桩端持力层,复合地基承载力不低于270kPa。

(2)试验和检测。

复合地基静载荷试验是判定复合地基承载力、评定加固效果的重要方法。

本次试验为单桩复合地基静载荷试验,采用直径为1.68m(面积2.22m2,为单桩等效影响圆的面积)的圆形刚性承压板。本次单桩复合地基静载荷试验根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002的附录A“复合地基载荷试验要点”中有关要求执行,采用慢速维持载荷法,即每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载,然后每隔一级卸荷一次,直至卸至零荷载后即结束全部试验。试验分十级加荷,分级荷载54kPa,首级荷载按108kPa加荷,终止荷载为540kPa(设计荷载的2倍)。

(3)检测结果评价。

场地总桩数1224根,根据13处载荷试验点241根桩的试验数据,经计算、校核后综合判定得出如下结论和建议:该建筑物的CFG桩复合地基承载力特征值判定为270kPa,满足设计要求。

4 CFG桩施工工艺

CFG桩一般有三种成桩施工方法:即振动沉管灌注成桩(适用于粉土、黏性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的黏性土、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(适用于黏性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。由于拟建工程施工场地周围场地开阔,本工程采用长螺旋钻孔泵压混凝土工艺。该工艺开钻时采取低速慢进的钻进工艺,当长螺旋钻机钻到预定深度后,在提起钻具的同时,用混凝土泵通过泵管、钻具向孔内压灌制备好的大塌落度混合料,边提边灌,用混合料将孔内土置换出后成桩。

5 结语

通过CFG桩复合地基处理技术处理地基,可以达到设计要求的地基承载力。在处理小高层和高层建筑地基时,同桩基础相比是一种有效、经济、省时的手段。CFG桩复合地基技术作为一种非常有效的复合地基处理技术,非常适用于小高层和高层建筑的地基处理,通过地基处理达到所要求的地基承载力。与采用桩基础相比,既降低造价又缩短工期。据估计采用CFG桩复合地基技术其造价和工期仅为桩基础的1/3左右。另外,采用长螺旋钻孔泵压混凝土成桩工艺,噪音低、设备行走灵活,成桩速度快、对地层适应力强,同时能避免软土、砂土地区成桩缩径、断桩的施工质量问题,解决了泥浆污染的问题,降低了造价,并可用于地下水位以下地层的成桩。

参考文献

[1]建筑地基基础设计规范GB50007-2002.

[2]建筑地基处理技术规范JGJ79-2002 J 220-2002.

[3]DB13(J)31-2001长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基技术规程[M].

[4]工程地质手册[M].中国建筑工业出版社.2007.

[5]建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社.2003.

[6]李洪春,李庆禄.CFG桩复合地基及其应用[J].青岛建筑工程学院学报,2003(4):64-66.

CFG桩地基处理技术第3篇

(1) 施工工艺流程。在进行挤密碎石桩施工中应该严格的遵守的施工工艺的流程, 首先应该进行放线、其次就位、然后进行夯击成孔填料夯击、最后完成成桩。

(2) 施工步骤。首先需要选用吊车将施工中使用的柱锤缓慢的提升到需要的高度, 然后将整个锤的中心与需要夯击的部位对准。其次, 将对准后的柱锤进行在一次的提升, 提升的高度大约控制在5m以上;第三, 通过合理操纵, 保证整个机械能够自动脱钩, 确保整个柱锤能够标准的完成自由落体运动, 对施工地点完成冲击成孔;第四, 对整个柱低开始填料, 填料的范围一般控制在3m范围以内, 然后采用三次夯击的办法, 使其逐渐的形成桩;第五, 做好监察工作, 对每根桩的实际状况以及用料状况做好记录;第六, 将使用的机器进行迁移, 然后重复上述工作。

(3) 试验方法。一般为了保证挤密碎石桩的施工质量, 往往会选用标准贯入式试验以及静载试验进行桩体检验。在使用标准贯入试验对整个挤密碎石桩检测之后, 我们便能够有效的掌握在这个区域内施工前后的回填土的密度。在使用静载试验的时候, 应该对原土壤的承载力进行核算, 然后在在施工之后对打桩后的单桩承载能力进行计算、对整个桩体的间接及复合承载力进行分析。一般经过分析之后会发现对于混有建筑垃圾的填土区具有良好的效果, 对于其他的则心有余而力不足, 并且在工艺方面也不能够达到施工的技术要求。

2 CFG桩复合地基技术

(1) CFG桩方案与挤密碎石桩的复合选择。在进行施工中一旦遇到了一些饱和性粘土层或者说在使用挤密碎石桩施工工艺处理之后依旧存在着问题的施工地基的时候, 为了能够保证地基的有效承载力, 在这个过程中就需要在挤密碎石桩的基础之上进行CFG装的施工, 这种方案有效的将两种地基处理技术以符合的形式紧密的结合在了一起。在该方案的使用中一般对于使用的材料相对较少, 并且使用CFG桩施工之后, 会有效的提升整个桩基的端乘作用, 这是因为使用了大量材料混合的CFG桩能够有效的穿透软土基底, 然后落在地基的原土上, 进而发挥一种侧阻的作用。其次由于CFG桩具有较好的刚性, 所以一般的地基基本的沉降变形量也会相对较小。如果处理的土壤是一种饱和粘土那么一般采取的方式是在使用了挤密碎石桩的基础之上在结合CFG桩进行复合施工。再进行软土地基的处理中首先需要对施工地基的表面软土进行填灰土, 一般的土灰可以直接在施工的地点进行渣土开挖, 将渣土作为灰土然后进行使用, 在填灰土的过程中应该根据施工环境控制厚度, 一般要保证密度在1.5t/m3左右, 然后应该根据开挖换填的状况进行回填范围的确定;当整个换填土的工作操作完成之后, 施工人员就应该进行CFG桩的施工操作。

(2) CFG桩施工。在进行施工的过程中, 施工技术人员应该对整个施工的现场进行有效的适应性试桩测试名然后按照制定的顺序进行施工的操作、定位, 然后根据基槽的走向进行施工桩位的制定。其基本的工艺流程一般为钻机就位、钻孔、泵送混凝土、提钻、成桩。在这个过程中, 首先需要做的就是钻机的就位, 这个时候要将钻机开到制定的地点, 然后对钻机的稳定行进行控制, 确保其在静止以及工作状态下不会发生发生位移, 在进行钻孔的过程中应该将相关的各项参数进行有效的控制, 并派遣专人进行记录, 在施工中应该在操作台上进行水平尺等的安装, 这么做的目的主要是为了能够即时的发现桩机是否发生了偏差。在进行钻孔的时候应该将机架调整到标准的直度, 然后将机器打开, 开始进行钻孔, 当达到标准深度之后应该及时的提钻, 同理, 如果没有达到标准的深度, 切忌中途向上提钻。在进行混凝土的泵送环节, 应该不断的使用钻孔对混凝土进行搅拌, 当钻停止工作之后应该使用专用泵将混凝土输送进螺旋钻钻杆的内部, 使其通过钻杆进入钻孔的底部。如果发现钻杆的内部已经开始大量的积存混凝土, 那么就说明下面已经基本饱和, 这个时候应该一边提钻一边继续进行钻孔, 然后向内部继续输送混凝土, 这个过程中应该合理的控制提钻的速度以及向内部输送混凝土的速度, 确保在整个提钻的环节, 这个钻头能够一直埋藏在孔内混凝土的内部。成桩主要是指当钻提升桩口的位置后, 被灌注的高度应该比设计的有效桩长高出半米以上, 然后在进行修剪, 直至达到有效设计的桩长高度为止。

3 施工质量控制措施

为了保证在施工环节对地基的处理能力, 强化地基处理技术的施工质量, 确保后续施工环节能够有效的进行, 一般在进行施工过程中, 需要对施工质量进行严格的控制, 并落实一些基本的控制措施, 以下我将对其进行阐述。

3.1 碎石桩

(1) 严格按设计要求填入碎石量, 若下料困难, 可采取加压注水入桩管加大石料易流性, 并在拔管过程中进行反插法施工, 设专人检查桩管内石料的投入情况, 及时反馈给桩机操作人员以使桩体均匀、密实, 避免出现断桩、缩颈现象; (2) 用活瓣桩尖施工应随时检查桩尖是否严实, 严防在沉管过程有土体、泥浆进入桩管内; (3) 为了能够更为有效的控制碎石桩的整体质量, 对于拔管速度的控制也是十分的关键, 这时一般需要对激振中的电流进行有效的控制, 一般应该根据实际情况进行调控。并且拔管的速度一般控制在1.2m/min中以下为最标准。 (4) 桩体使用的材料应在施工前进行检查, 粒径配比要适中。堆料场要干净, 填料时不得把桩管周围的杂质带入。

3.2 CFG桩

(1) 应该对施工的各项工艺参数进行有效的控制, 发现问题应该及时的进行调整: (2) 对于施工中使用的混凝土等混合材料应该严格的把关以及混合料配比实验, 保证成桩后桩体的质量。 (3) 选用的桩应该避免使用活瓣桩, 防止在施工中出现断桩等施工问题的发生。 (4) 应该保证施工参数以及下桩位置的精准性。 (5) 施工环节应该重视对机械的使用, 使用中应该严格的按照施工操作技术标准进行使用, 确保桩体的制造质量。

4 结语

地基处理问题是当代建筑行业必须面临的一个重要问题, 为了提高地基的建设质量, 保证建筑的使用性能, 合理的将挤密碎石桩与CFG桩结合在一起, 形成一种组合复合地基处理技术, 将能够有助于二者相互弥补缺点, 消除地基问题, 提升地基在建筑中的承载能力。

参考文献

[1]李红建, 赵坚, 黄河.浅谈CFG桩复合地基技术工程应用[J].江苏水利, 2014 (S1) .

贵广铁路CFG桩施工技术总结第4篇

2011-05-31 16:09:53 来源：中华铁道网

随着铁路客运专线建设高潮的来临，CFG桩与褥垫层复合地基施工技术已在铁路客运专线路基工程处理软土地基施工中普遍使用。根据贵广铁路的现场实践和学习，总结出长螺旋成孔泵送混合料施工CFG桩施工技术和在施工过程中应重点控制的工艺、成桩质量控制措施。

[摘要]随着铁路客运专线建设高潮的来临，CFG桩与褥垫层复合地基施工技术已在铁路客运专线路基工程处理软土地基施工中普遍使用。根据贵广铁路的现场实践和学习，总结出长螺旋成孔泵送混合料施工CFG桩施工技术和在施工过程中应重点控制的工艺、成桩质量控制措施。

[关键词] 贵广铁路复合地基长螺旋钻孔芯管泵压施工技术

CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术。由于CFG桩改善了碎石桩的刚性，使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用，同时也能很好地发挥其端阻作用，有效的提高地基的承载力控制基础的沉降和不均匀沉降量。因此，在客运专线得以广泛采用。

CFG桩的主要材料为碎石、粉煤灰、水泥、及水，其中掺加粉煤灰可以明显增加桩体的后期强度。

CFG桩可用振动沉管机施工，也可用长螺旋钻机，选用哪一类成桩钻机和型号，要视工程的具体情况而定。对存在的夹有硬土层地质条件的地区，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，此时宜采用长螺旋钻机。长螺旋钻孔有效的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。所以，在施工准备阶段，必须详细了解地质情况，从而合理地选用施工机械。这是确保CFG桩复合地基质量的有效途径。

1.工程概况

DK567+767～DK583+952段路基范围内存在多段CFG桩复合地基加固工点，根据工点设计图统计，CFG桩主要集中在涵底、桥路过渡段及部分软基处理段内，管段路基范围内共有CFG桩约20.6万延米。桩径一般为0.5m，桩间距1.5－1.8m不等，呈正方形布置，并与非加固区设置不小于10m长的过渡段，横断面方向一般从线路中心至路堤坡脚外不少于1根。桩长必须穿透软土层（压缩层）至硬层，当硬层为土层、基岩的全风化层时到达无压缩层以下不小于1m，当硬层为强～弱风化层时到达基岩面。当加固区表层为较软的松软土、软黏土时，采用扩大桩帽，扩大桩帽宽1.0m，高0.6m,现浇C20混凝土。

2.CFG桩成桩工艺性试验

2.1成桩工艺：成桩采用长螺旋钻机钻孔，管内泵压混合料成桩，混凝土采用拌和站集中拌合，砼搅拌车运输。

2.2选用材料、配合比及砼供应：

水泥为广西华润水泥集团生产的华润牌P.O42.5水泥；砂为贺州市寿峰砂场产桂岭江河砂；

碎石规格为5～31.5㎜；级配5～16㎜的占30%，16～31.5㎜的占70%；粉煤灰为广东台山电厂的II级粉煤灰；外加剂为山东华伟生产的聚羧酸类高效减水剂；坍落度要求：泵送混合料控制在160～200mm；

混合料配合比为：水泥：河砂：碎石：水：粉煤灰：外加剂=1:4.84： 7.9:1.08:1.5:0.025；

搅拌时间为90～120s。2.3试验方案

在DK577+550线路左侧路基坡脚线外采用YTZ-20型长螺旋钻机试桩四根，桩径0.5m，桩间距1.3m，正三角形布置，桩长至硬底以下1.0m。

CFG桩成桩工艺性试验桩位布置见下图：（尺寸单位以米计）：

2.4试验总结 2.4.1过程描述

⑴钻进时根据钻机的支撑臂、钻杆的稳定情况随时调整钻进速度，遵循先慢后快的原则，开始用1档钻进，进尺达到2～3m后用2档钻进，接近硬层时用1档钻进，进入硬岩时的电流由120A变为140A。

⑵灌注混合料

采用长螺旋管内泵压混合料施工。成孔至设计标高后，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，钻杆采用静止提拔,成桩过程连续提拔。

⑶拔管速度及坍落度： 1#桩拔管速度控制在2.2m/min；4#桩拔管速度控制在2.0m/min；2#桩拔管速度控制在1.8m/min；3#桩拔管速度控制在1.7m/min。各种速度均可连续灌注。

现场检测坍落度分别在拌和站和施工现场进行，拌和站检测坍落度为200㎜，现场检测为160㎜和170㎜，桩顶超灌50～70cm，混凝土充盈系数1.20。

⑷地质复核：试桩之前采用静力触探仪进行复核，地质情况与设计基本吻合。⑸对7天后的混凝土试件进行抗压强度试压：

CFG桩混合料强度：现场制作混合料标准立方体试件3组，经试压一组7天抗压强度为27.3 Mpa，达到设计强度(20 Mpa)的136%，满足设计要求。

⑹桩身完整性检测：

CFG桩桩身完整性采用低应变动力试验检测，检测工作由铁正中心实验室承担，经检测4根桩全部为I类完整桩。

2.4.2试桩结论

⑴选用的机械设备类型、配备合理，确定了施工设备。采用长螺旋钻成孔管内泵压混合料灌注的施工工艺、施工方法成桩速度快、质量好，适合该地区地质条件的CFG桩施工，确定了施工工艺及施工方法。

⑵确定了混合料原材料和试验配合比是正确的。混合料的各种材料技术指标均满足规范要求，采用试验配合比的抗压强度满足设计要求。

⑶确定了相关参数。采用该套施工设备、施工人员施工时，泵送混合料配合比的坍落度控制在160～200mm；混合料搅拌时间控制在90～120s；拔管速度控制在2.2m/min。

⑷桩顶超灌不小于50cm，用湿粘性土封顶。

⑸施工顺序按成排顺序施工，成桩后不允许机械扰动。

⑹CFG桩成桩7天后，先找出桩顶设计标高，然后人工用钢钎等将多余桩头凿除，凿除后桩头表面平整，桩长不短于设计值。

3.CFG桩工程施工工艺及方法 3.1长螺旋钻机施工工艺流程

CFG桩施工工艺流程图

3.2施工前的准备工作

3.2.1施工设计图纸及有关施工资料到位后，组织技术人员进行图纸复核，组织相关人员培训、学习相关技术规范及设计文件，做好施工前的技术准备工作。

3.2.2施工前做好地质核对工作，采用静力触探对地质进行复核，确定地质条件是否与设计相符。根据施工图，对施工人员进行技术交底，要求施工过程要严格按照工艺性试验确定的机具、工艺及各项参数施工。

3.2.3施工前应完成所有的原材料取样、试验等工作，保证所有的材料都是合格品。3.3长螺旋钻机人员配备：

每班组有普工4人、钻机操作手1人、修理工及电工各1人、技术负责人1人、现场施工记录人员1人、试验人员1人、现场工班长1人、测量人员1人，计12人。

3.4方法及过程

⑴场地平整，当地基表层有淤泥或软弱层时，要挖除到位并按设计要求换填合适的填料，压实后地基压实系数K≥0.9后方可进行CFG桩施工。施工前放出施工桩位，桩位中心点用竹签插入地下，并用白灰明示。

⑵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。⑶混合料搅拌：混合料搅拌按配合比进行配料。每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制，控制在90～120s，塌落度控制在160mm～180mm。

⑷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，启动电机钻进。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、位移及钻杆、钻具损坏。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。

为保证CFG桩的施工质量，加强工程地质复核，在该区域范围内第一个孔进行地质复核，作为本区域CFG桩施工的依据。在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位置的电流值，作为地质复核情况的参考。

⑸灌注及拔管：钻孔至设计标高后，停止钻进，开始混合料灌注，钻杆芯管充满混合料后开始拔管，施工桩顶高程须高出设计高程50cm，每根桩的投料量应不少于设计灌注量，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。

在灌注混合料时，对于混合料的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量是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量。

灌注时采用静止提拔钻杆，拔管速度控制在2～3m/min。

⑹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。

4.CFG桩成桩质量控制要点

CFG桩质量控制的主要对象是：桩位、桩数、桩径、有效桩长、钻杆垂直度、桩底是否到持力层等指标，现场管理和监控要点如下：

⑴测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并用平地机平整碾压后放出各桩的准确位置，将线路纵坡、横坡考虑在内后，原地面标高控制在±5cm以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm处。将施工区域进行划分，并将各桩进行编号，定机定人进行管理。

⑵布桩时，CFG桩的数量、布置形式及间距必须严格按设计要求。并遵循从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工的原则。不宜从四周转向内推进施工。

⑶对进场施工的所有长螺旋钻机在开钻前应由施工技术人员对标尺、刻画进行复核，消除标识误差。尤其是钻机初始标识要指定专人进行复查。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。

⑷现场管理人员每根桩都要根据桩机上的垂球测定导向架垂直度，以保证桩身垂直度不大于1%，确保桩体的正常受力。⑸长螺旋钻施工。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，一般先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

⑹判断钻头是否到了持力层一般有两种方法：一是在桩机驾驶室观测电流的变化。钻机开始钻孔及软弱地层钻孔时，电流表指针在120～130安，当钻头遇到持力层时，瞬间的电流将增大到160安以上，同时电压下降。此时，应判定钻头已达到持力层。二是在钻机旁直观观察。当钻头到达持力层时，钻杆上部的动力头发生颤动和轻微的摆动，钻机的动力明显减弱，此时，应判定钻头已达到持力层, 加固深度应穿透软弱土层（压缩层）以下不小于1.0m。

⑺CFG桩成桩过程由现场值班人员指挥，桩机操作手和地泵操作手密切配合，按照先泵料后拔管的原则，严禁先拔管后泵料。严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。整个施工过程中，应安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录。记录的内容主要有桩号、钻孔深度、瞬间电流值、孔深、拔管速度、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。

⑻桩体质量检验应在成桩28天后进行，采用低应变动力试验检测CFG桩桩身完整性；采用复合地基载荷试验检测复合地基承载力。清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土，开挖时不得采用机械大面积开挖。CFG桩桩身混合料28天龄期标准立方体抗压强度不小于20Mpa。

⑼增加入岩程度是控制单桩承载力的最好措施，对嵌岩桩一定要在砼带压灌注一定量后才可以提钻，以保证桩底嵌固良好。在粘土层中钻孔时要加快进展速度，以防螺旋钻的离心作用在钻孔壁上造成泥皮而降低桩摩阻力。增强泵送时孔内压力，加大砼的充盈性。

5.成品保护

5.1 CFG桩施工完毕，待桩基达到一定强度（一般3-7天）后可进行开槽。5.2土方开挖时不可对设计桩顶标高以下的桩体产主损害，尽量避免扰动桩间土。5.3剔除桩头时先找出桩顶标高位置，用钢钎等工具沿桩周向桩心逐次剔除多余的桩头，直到设计桩顶标高，并把桩顶找平，不可用重锤或重物横向击打桩体，桩头剔至设计标高处，桩顶表面不可出现斜平面。

6.技术经济指标

CFG桩地基处理技术第5篇

关键词:CFG桩;复合地基

中图分类号:U443.15文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)17-0010-03

1 工程概况

郑州至西安铁路客运专线渑池至灵宝段DK207+443.24~ DK207+890,长446.76 m。本段属于黄土塬向低山剥蚀区过渡的剥蚀宽缓沟槽,自然横坡一般为10°~30°,沟槽大致呈E-W向延伸,坡面基岩出露,陡坡处多为荆棘、杂草,平缓地带被恳为旱地,植被差。线路正穿高岩村,有便道通往本段,交通条件较好。本段水质经检验对砼无侵蚀性,本段上覆第四系全新统,第四系中更新统黏质黏土、松软土、软土、黏质黄土。下伏基岩为震旦系下统马家河组(Z1m)辉石安山岩、砂岩、燕山期侵入岩石英闪长玢岩(λσμ25)。

工后沉降控制标准:工后沉降≤15 mm,沉降比较均匀,长度大于20 m的路基,允许的最大工后沉降为30 mm,并满足Rsh≥0.4Vsj2,差异沉降≤5 mm,折角1/1 000。

本段基底根据沉降检算,为满足铺设无碴轨道路基工后沉降要求,地基采用CFG桩加固,桩体孔径Φ400 mm,桩间距1.3 m,采用正三角形布桩。

2 基本原理

CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术,由于CFG桩改善了碎石桩的刚性,使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用,同时也能很好地发挥其端阻作用。作为软基处理技术,CFG桩复合地基具有施工工艺简单、挤密效果好、全桩长发挥侧阻力、端阻力明显、对地基承载力提高幅度大且有很大可调性等优点,因此,得以广泛采用。

CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石和细砂加水拌和形成的高黏强度的桩和桩间土及褥垫层一起作用形成复合地基,CFG桩复合地基通过褥垫层与基础相连接,无论桩端落在一般土层还是淤泥土质均可保证桩间土始终参与工作。由于桩间土的强度及模量比桩间土大,在荷载作用下桩顶应力比桩间土的应力大,桩可承受的荷载向深的土层传递并相应减少桩间土承载的荷载。

CFG桩桩体是由机械成孔后将搅拌好的砼利用泵机打入孔中,在拔管的过程中利用高差产生的重力将混凝土自振捣效果,这样不仅在成桩的过程中不仅挤密桩间土还挤密桩身,使其具有水硬性,使处理后的复合地基的强度和抗变形的能力明显提高。

在复合地基中,基础和桩间土之间设置一定厚度的散粒状组成的褥垫层,是地基的核心部分,基础下是否有褥垫层对地基的承载能力有很大的影响,若不设置褥垫层,复合地基和普通的桩基础相似,桩间土的承载能力难以发挥,不能称作复合地基。基础下只有设置了褥垫层,桩间土承载能力才能发挥出其潜在的作用。

CFG桩施工机械设备和施工工艺的采用主要根据工程地质、设计承载力、变形以及施工的周边环境而定,常用的施工方法有长螺旋钻孔灌注成桩、泥浆护壁钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔泵压混合料成桩、振动沉管灌注成桩。依据本标段设计要求,现采用长螺旋钻孔泵压混合料成桩方法施工。

3 CFG桩加固地基的施工

本标段CFG桩混凝土设计强度为C10,桩型为孔径Φ400 mm,桩间距1.3 m,桩长7 m～13 m,群桩采用梅花形布置,褥垫层为80 cm厚双向加筋改良土层,单桩复合地基承载力特征值为600kPa。

3.1 施工准备工作

(1)核查地质资料,结合设计参数,选择合适的施工机械和施工方法。

(2)测量放样,平整场地,清除障碍物。

(3)选用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合设计要求,并按相关规定进行检验。

(4)按设计要求进行室内配合比试验,选定合适的配合比。

3.2 施工方法及工艺

根据设计情况,采用长螺旋钻孔成桩法施工。

(1)钻机就位:钻机就位应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆、校正位置,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%。

(2)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,启动电机将钻杆旋转下沉至设计标高,然后关闭电机,清理钻孔周围土。一般成孔时应先慢后快,这样既能减少钻杆摇晃,又容易检查并纠正钻孔的偏差,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,否则较易导致桩孔严重偏斜、位移,甚至使钻杆、钻具扭断或损毁。根据桩长确定钻孔深度,当钻头到达预定标高时,在动力头底面停留位置处将钻机塔身上作醒目标注,作为施工时控制桩长的依据。

(3)灌注及拔管:CFG桩成孔到设计标高后停止钻进,开始泵送混合料,当钻杆芯管充满混合料后开始拔管,提拔的速度宜控制在2 m/min~3 m/min,混合料泵送量应与拔管速度相配合,边灌注边提钻,保持连续灌注,均匀提升,做到钻头始终埋入混合料内1 m左右。严禁采用先提钻后灌注混凝土,形成往水中灌注混凝土的错误做法,遇到饱和砂土或饱和粉土层,不得停泵待料,避免造成混合料离析、桩身缩径、断桩和夹泥等。

(4)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桩排出的土较多,经常将邻近的桩位覆盖,有些还会出现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,还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核,保证桩位正确。必要时,移机后清洗钻杆和钻头。

(5)施工工艺流程见图1。

4 质量控制与要求

(1)混合料搅拌:混合料搅拌要求按配合比进行配料,计量要求准确。上料顺序为:先装碎石,再加水泥、粉煤灰和外加剂,最后加砂,使水泥和粉煤灰夹在砂、石之间,不易飞扬和黏附在筒壁上,也易于搅拌均匀。每盘料搅拌时间不应小于60 s。在泵送前应将混凝土泵料斗、搅拌机搅拌筒备好熟料。

(2)CFG桩的数量、布置形式、桩间距、桩长、桩顶标高及桩的有效直径应符合实际要求。①施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5 m;②为保证施工中混合料的顺利输送,施工中采取强制式搅拌机;③长螺旋钻孔法坍落度控制在160 mm～200 mm之间;④成桩过程中,应随机抽样做混合料试块,每台班制作一组(3块)试件,检查试件标准养护抗压强度符合设计要求;⑤清土和截桩时,不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土;⑥冬季施工时混合料入孔温度不得低于5℃,对桩头及桩间土应采取保温措施;⑦跳打施工时应及时清除成桩时排出的弃土,否则会影响施工进度;⑧整个施工过程中,安排技术人员旁站监督,并作好施工原始记录,记录钻压电流值、孔深、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等;⑨施工中桩体有效直径允许偏差不小于设计值40 cm,垂直度允许偏差不大于1.5%,桩位纵横向偏差不大于50 mm;⑩质量检验:按设计文件要求,CFG桩检验宜在施工结束28天后进行单桩承载力或复合地基承载力试验,其承载力、变形模量应符合设计要求;?輥?輯?訛施工过程中必须有咨询、监理等有关单位人员旁站监控。

5 质量问题及控制措施

5.1 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,增加了再次堵管的机率,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,混合料和易性不好,常发生堵管。因此,要注意混合料的配合比,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在190 kg/m3的范围内,坍落度应控制在160 mm～200 mm之间。

(2)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。

(3)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)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。

(5)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。

5.2 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。发现窜孔的条件有以下3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;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;④合理提高钻头钻进速度。

5.3 桩头空芯(下转第14页)

(上接第11页)

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。

5.4 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。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。

6 桩的检验与试验

CFG桩的检验项目包括低应变动力检测和荷载试验。

6.1 低应变动力检测

本项目采用的是低应变动力检测中的反射波法,用于检测桩身混凝土的完整性,推定缺陷类型及其在桩身中的位置,也可对桩长进行核对,对桩身混凝土的强度等级做出估计。

检测数量按照总桩数的10%随机抽测,抽测点位均匀布置。

经检测,抽测桩的不合格率未超出30%,且有缺陷桩分布位置不集中,经分析,不影响地基承载力,不必处理。

6.2 竖向静荷载试验

检测数量按照总桩数的2%且不少于3根随机抽测,抽测点位均匀布置。经检测,全部抽测桩均达到设计要求。

7 结束语

7.1 承载力提高

由于CFG桩采用了一定数量的黏结材料,所以使桩体本身具有一定的强度。相对于以松散材料所形成的桩体(例如:水泥土桩、砂桩等),承载力提高较大,地基沉降量减小。

7.2 降低造价

CFG桩除了充分利用桩身强度外,同时考虑了全桩长的侧摩擦力,无论桩端落在一般土层还是坚硬土层,均可保证桩间土始终参加工作。因此,在一定荷载的情况下,可以减小桩体截面、数量,减少各种材料用量,无须配筋。所以,CFG桩具有很好的发展前景。

Application of Cement Dust Stone Crusher Technology in

High-speed Railroad Construction

Hou Lina

Abstract:The compound ground projects obtained more and more widespread application, this project sign section has displayed CFG fully using the CFG pile and the compound ground the pile high supporting capacity characteristic, and through establishment display pile between earth supporting capacity, this paper introduce the compound ground project application.

CFG桩地基处理技术第6篇

京沪高速铁路四标段路基软基路段大部分采用CFG桩加固, 设计桩径0.4 m～0.5 m, 桩长4 m～20 m, 桩距1.6 m～1.8 m, 按正方形布置。施工前先清除地基表层土, 采用50 cm厚石灰改良土回填, 确保长螺旋钻机等施工机械能够平稳行走, 安全作业。施工中采用长螺旋钻机成孔、管内泵压混合料灌注成桩, 混合料坍落度16 cm～20 cm, 混凝土泵送速度与拔管速度相对应, 一般为2 m/min～3 m/min。

桩身采用美国PID仪器进行完整性检测, 施工时遵循先工艺试桩, 合理确定各项工艺参数, 完善施工方法的指导原则, 对试桩阶段出现的CFG桩质量缺陷进行归类分析, 并采用开挖检测和钻孔取芯等手段验证, 制定相应的预防控制措施, 指导后续施工。

2 桩身完整性检测在CFG桩施工过程中的质量控制

2.1 CFG桩空洞反射波曲线特征

2.1.1 反射波曲线特征

该桩有效桩长12.4 m, 由图1反射波曲线分析判定, 在桩深2.4 m处同相曲线明显, 判定为CFG桩空洞反射波曲线。

2.1.2 开挖验证

开挖检查发现距桩顶1 m～3.2 m处出现空洞, 桩深2.4 m～2.8 m处空洞最大, 把空洞桩放在地面如图2所示。将桩截至桩深度3.0 m处露出完整断面, 检测下端桩身质量完整。

2.1.3 原因分析

1) 长螺旋钻杆的提升速度快于混凝土的泵送速度, 混凝土不能及时填充于钻孔中, 形成空心。

2) 排气阀堵塞, 钻杆管内空气无法排出, 就会导致桩体存气并形成空洞。

2.1.4 预防措施

1) 保证钻杆提升速度和泵送混凝土速度的合理配合, 提管速度严格控制在2 m/min～3 m/min内, 不得提快。

2) 泵送混凝土时保持排气阀的畅通。

2.2 CFG桩夹泥反射波曲线特征

2.2.1 反射波曲线特征

该桩有效桩长14.7 m, 由图3反射波曲线分析判定, 在桩长2.7 m处同相曲线明显, 该处原是水稻田, 浅部地下水丰富, 判断为严重夹泥。

2.2.2 开挖验证

挖至深度2.2 m处见地下水, 挖至距判定的2.7 m夹泥深度还有0.2 m时, 桩头自动移位, 搬上地面观察桩头底面全是夹泥。将桩截至深度2.9 m露出新鲜混凝土面, 检测下端桩身质量完整。

2.2.3 原因分析

长螺旋钻杆的提升速度快于混凝土的泵送速度, 混凝土不能及时填充于钻孔中, 桩体周围淤泥在压力作用下, 涌入孔中, 形成夹泥。

2.2.4 预防措施

1) 保证长螺旋钻杆与混凝土泵送速度的合理配合, 施工过程中应使混凝土的泵送方量略大于孔内的灌注方量。

2) 地下水发育地区, 混凝土输送泵由60型调整为80型 (每小时泵送混凝土量60 m3, 80 m3) , 以加大混凝土侧压力。

2.3 CFG桩夹土反射波曲线特征

2.3.1 反射波曲线特征

该桩有效桩长9.8 m, 穿过的地层为硬塑粉质黏土, 无渗水, 地表为旱田, 由图4反射波曲线分析判定, 在桩长1.6 m处同相曲线明显, 判断为严重夹土。

2.3.2 开挖验证

挖至深度1.6 m时整个桩头自动错位, 把错动桩头翻面放在旁边观察两断面全是土。将桩截至深度1.8 m露出新鲜混凝土面, 检测下端桩身质量完整。

2.3.3 原因分析

由于提钻太快、泵送混凝土跟不上提钻速度, 灌注管口高出混凝土灌注面造成夹土。

2.3.4 预防措施

1) 保持混合料灌注的连续性。

2) 严格控制提速, 确保中心钻杆内充满混合料, 如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时, 应重新钻孔灌桩。

3) 要严格执行“灰包钻”施工方法, 即CFG桩混凝土灌注时要始终保持混凝土灌注面包着管口0.5 m～1 m同步上升。

2.4 CFG桩夹砂浆反射波曲线特征

2.4.1 反射波曲线特征

该桩有效桩长11.9 m, 由图5反射波曲线判定, 在桩深2.4 m处同相曲线明显。

2.4.2 开挖验证

截桩深度2.4 m～2.6 m处发现砂浆, 取至地面观察为细砂浆。该桩截至深2.8 m处露出新鲜混凝土面, 检测下端桩身质量完整。

2.4.3 原因分析

现场施工由于停电、等待混凝土来料时间长, 导致CFG桩在该深度处粗骨料下沉、砂浆上浮, 来电以后, 继续灌注混凝土使砂浆形成混凝土夹层。

2.4.4 预防措施

1) 现场必须根据长螺旋钻机的功率, 配备相应的发电机, 做好油料的准备, 确保设备的正常运行。

2) 停电时间长, 继续灌注混凝土前采用螺旋机下旋转深度1.0 m～1.5 m, 把砂浆及严重离析混凝土钻掉, 使重新灌注混凝土与下端完好混凝土连为一体。

2.5 CFG桩缩颈反射波曲线特征

2.5.1 反射波曲线特征

该桩有效桩长7.4 m, 由图6反射波曲线分析判定, 在桩长2.2 m处同相曲线明显。

2.5.2 开挖验证

截桩深度2.1 m～2.4 m处发现桩缩颈, 将其部位搬上地面观察桩直径小0.2 m、缩颈高度0.25 m, 同时发现缩颈处地层为软塑黏土地层与硬塑粉质黏土地层分界位置。截桩深度2.7 m处检测桩身下端质量完整。

2.5.3 原因分析

结合地质勘察资料分析, 此深度2.2 m处是原鱼塘软塑黏土地层与硬塑粉质黏土地层分界线, 在CFG桩施工过程中软塑黏土地层与硬塑粉质黏土地层分界处水平推力最大, 导致CFG桩在该深度部位缩颈。

2.5.4 预防措施

防止软塑黏土地层处桩缩颈, 采用慢速下压施工法进行施工, 即螺旋钻机在软塑黏土地层段灌注混凝土时, 操作螺旋机慢速下压, 灌注速度为1 m/min, 给软塑黏土地层一个外推力, 称为慢速下压施工法。

2.6 CFG桩混凝土严重离析反射波曲线特征

2.6.1 反射波曲线特征

该桩有效桩长9.9 m, 由图7反射波曲线分析判定, 在桩深2.07 m处同相曲线明显。

2.6.2 开挖验证

开挖至桩深2 m处出现离析, 呈沟槽状, 沟槽深度0.2 m, 贯穿桩直径, 在桩深2 m～2.5 m内混凝土为严重离析, 取至地面观察呈蜂窝状。该桩截至桩深2.8 m处露出新鲜混凝土面, 检测下端, 桩身质量完整。

2.6.3 原因分析

施工时螺旋钻机旋转提升在深度2 m～3.2 m处, 由于混凝土和易性差, 坍落度大, 导致混凝土CFG桩在该深度严重离析呈蜂窝状。

2.6.4 预防措施

防止CFG桩混凝土严重离析, 必须严格控制混凝土按照配合比进行搅拌, 保证搅拌时间, 使混凝土搅拌均匀, 其坍落度不能过大, 控制在16 cm～20 cm。

3结语

本文主要介绍通过CFG桩完整性检测, 发现桩体存在的质量缺陷, 并通过开挖检测验证, 分析原因并提出预防、控制措施。它很好地指导了后续工程施工, 从而很好地控制工程质量, 并为类似工程提供了借鉴经验。目前京沪高铁四标段CFG桩施工已完毕, 经检测, 桩身质量全部合格, 实现了分项工程一次合格率100%。

摘要：通过在CFG试桩阶段采用完整性检测、开挖验证等手段, 研究了在不同地层及施工中出现各种异常情况下, 造成CFG桩缺陷的原因, 并提出相应的质量控制措施, 以积累施工经验并完善合理的施工工艺标准, 提高施工质量。

软土地基CFG桩振动沉管施工技术第7篇

1 工程概述

江肇高速G13合同段,全长9.61 km,其中特大桥长2.692 km,路基长6.918 km。路基标准宽度33.5 m,双向六车道。

沿线软土多为淤泥、淤泥质亚黏土、淤泥质细砂和腐殖木、泥炭木,软土空间分布不均匀。软土埋深15 m～25 m区域,采取CFG桩复合地基堆载预压处治。本工程CFG桩8.0万m,桩径40 cm,桩体混凝土设计强度C15。桩正常段间距为2.0 m,2.2 m,过渡段桩间距为2.2 m～3.0 m,桩底穿透软土进入下卧层不小于2 m,桩顶设置30 cm碎石褥垫层。单桩承载力不小于200 kN,复合地基承载力不小于150 kPa(见图1)。

2 施工工艺

2.1 施工准备

1)材料进场。桩体材料为:水泥、粉煤灰、石屑、碎石。水泥采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥,粉煤灰选用袋装Ⅱ级粉煤灰,碎石最大粒径不宜超过20 mm。严格控制原材料质量,进场材料及时进行抽检,不合格品严禁用于工程施工中。

2)施工机具及设备选定。打桩设备采用DZ40和DZ60振动沉拔桩锤,配履带式悬挂式桩架。另配发电机(120 kW),混凝土滚筒搅拌机等机具,并采用吊车辅助安装。

3)试配桩体配合比。施工前按设计要求由试验室进行配合比试验,施工时按配合比配制混合料。振动沉管与长螺旋钻孔相比,对混凝土的坍落度要求较高。配制坍落度在30 mm～50 mm之间的混凝土难度较大。确定配合比为水泥∶粉煤灰∶石屑∶碎石=1∶0.25∶2.23∶3.34,并送总监办做平行试验,待批准后用于施工中。

2.2 现场试桩

CFG桩在施工前应进行成桩试验,根据现场的地质情况,确定桩长、成桩时间、桩体材料配合比、投料量、施工顺序、单桩及复合地基承载力等施工参数。试桩时如发现地质情况较差,应及时调整桩体材料配合比。试桩宜控制在5根～8根。试桩结束后,编制总结报告,并进行技术交底,以指导全面的施工。

2.3 混合料配制

根据施工配合比进行配料,拌合时间不少于60 s。混合料坍落度控制在30 mm～50 mm,料应搅拌均匀,保证混合料的和易性。待混合料制作好后,需及时灌入管桩内。抽样制作混合料试块,试块(150 mm×150 mm×150 mm)采取标准养护,测定其28 d抗压强度。

2.4 成桩

1)沉管。

桩机就位,水平稳固,调整沉管与地面垂直,确保垂直度偏差不大于1%,沉管过程中,注意调整桩机的稳定,严禁倾斜和错位。

2)投料。

在沉管过程中,采用料斗进行空中投料。待沉管至设计标高后,不加压原地空转20 s,然后将钻头提离孔底10 cm左右,同时开始泵送混合料,直到管内混合料与钢管平齐。如上料量不足,须在拔管过程中投料,以保证成桩桩顶标高满足设计要求。

3)拔管。

当混合料加至投料口平齐后,沉管原地先振动5 s～10 s,再开始拔管,边振动边拔管,每拔0.5 m～1.0 m,停拔5 s～10 s,但保持振动,直到桩管全部拔出。拔管速度按均匀线速度控制,一般土层以1.2 m/min～1.5 m/min,软土层以0.6 m/min～0.8 m/min控制。为防止出现桩身缩颈和断桩,除控制拔管速度和高度外,还可采用短拔(0.3 m～0.5 m)长振(15 s～20 s)法施工。

2.5 桩帽施工

1)桩头开挖。

CFG桩施工完毕后,待桩体达到一定强度后(一般为5 d～7 d),方可进行开挖,宜采用人工开挖,如基坑较深、开挖面积较大,可采用小型机械和人工联合开挖,应有专人指挥,保证斗离桩边应有一定的安全距离,同时应避免扰动桩间土和对设计桩顶标高以下的桩体产生损害。

2)凿除桩头。

挖至设计标高后,凿除多余的桩头,采用人工凿除并做相应的保护措施。

3)桩帽施工。

桩头凿除好,立即进行桩帽模板安装,浇筑混凝土施工(见图2)。

冬季施工时,需对桩间土和CFG桩采用草帘、草袋等保温材料进行覆盖,防止桩间土冻胀而造成桩体拉断,同时防止桩间土受冻后复合地基承载力降低。

2.6 褥垫层铺设

在复合地基施工、检测合格后,进行褥垫层的施工,以防桩间土被扰动。按设计要求铺设褥垫层,碎石采用级配碎石,直径不大于5 cm。采用静力压实法至设计厚度;当基础底面下桩间土的含水量较小时,也可采用动力夯实法。对较干的砂石料,铺后可适当洒水再进行碾压或夯实。

3 施工中易出现的问题及处理措施

3.1 施工顺序及易出现问题

1)CFG桩常作为桥头软基处理的有效方法,在桥头过渡段施工时,需综合考虑桥台桩孔桩与CFG桩的施工顺序,一般应先施工CFG桩,待淤泥溯流稳定后再进行桥台桩基施工。2)对于满堂布桩,无论桩距大小,为防止桩间土向外侧向变形,造成大面积土体隆起,加大了断桩的可能性,施工时,需采取从中心向外推进的方案进行施工。施工时,需时刻观察地表情况,如发生地表隆起应立刻停止施工,寻找原因。

3.2 缩颈、断桩及预防措施

桩的施工顺序与拔管速度是产生缩颈、断桩的主要因素。

1)在饱和软土中成桩,桩机的振动力较小,这时若采用连打作业,新打桩对已成桩的作用主要表现为挤压,使被挤桩呈不规则形,严重的会产生缩颈、断桩。2)在成桩时如果拔管速度过快,会导致混凝土自重压力对周围淤泥挤压力减少而造成缩颈、断桩。而拔管速度过慢,则会使桩的端部桩体水泥含量减少,桩顶浮浆过多,而且混凝土产生离析,造成桩身强度不均匀。

由此可见,根据实际的地质情况,选择合理的施工顺序及拔管速度是防止缩颈、断桩的有效方法。

4 结语

目前市场价,振动沉管为18元/m(不含材料费用);长螺旋钻孔为28元/m(不含材料费用)。采用CFG桩振动沉管施工工艺,提高了劳动效率,不仅降低了施工成本,而且节省了软土地基处理时间,为路基填筑赢得了宝贵的工期。与长螺旋钻孔成桩相比,节约施工费用约100万元,缩短工期30 d。

参考文献

CFG桩地基处理技术第8篇

本工程位于广州市芳村区, 拟建地上33层, 地下2层商住楼群。建筑物基础设计拟采用CFG桩筏板基础, 开挖深度9m。CFG桩直径φ400mm, 桩间距1m, C20素混凝土灌注, 有效桩长约7~21m。桩端进入强风化2~3m, 或落于中 (微) 风化岩面, 单桩设计承载力320KN~400KN, 复合地基承载力410kPa~560kPa。

2 地质条件

根据现场实际情况与场地超前钻资料综合分析研究, 该场地位于广从地质构造大断裂影响带上, 场地第四系覆盖层主要为人工填土、冲积而成的淤泥质土、砂层、粉质粘土以及残积土, 下伏白垩系和三叠系沉积岩。

基岩岩溶、土洞及裂隙发育, 上覆盖土层存在厚层砂层, 局部地段砂层直接过渡至岩层。岩溶洞、裂隙中的地下水与砂土层中地下水水力联系及径流状态明显, 并受珠江潮汐影响, 土洞多位于岩层顶部, 洞内无充填, 个别为流塑状粉质粘土充填, 且为活动性土洞, 土洞是岩层中溶洞或岩溶裂隙与上覆盖土层与溶洞发生水力联系, 并产生水土流失而发展扩大形成的;土洞往往与溶洞、裂隙密切相连、相通。同时, 场地还存在较多埋藏较浅, 溶洞无充填或充填流塑状粉质粘土, 洞顶板较薄且破碎, 溶蚀现象明显的溶洞, 钻探过程漏水现象明显。

岩溶发育特征如下:

1) 泥岩 (埋藏型岩溶区) 岩面变化相对较平缓, 灰岩 (浅覆盖岩溶区) 岩面起伏剧烈, 基岩在-6.0~-19.0m高程变化, 溶沟、溶槽、溶洞极为发育。

2) 全区见灰岩钻孔214个, 遇岩溶洞隙钻孔165个, 遇洞率75.7%。浅岩溶率28.64%, 最大洞高10.6m, 平均约2.01m。

3) 溶洞在垂向上分布形成多层洞穴, 局部发育出现4、5层洞穴, 受岩性控制, 发育主导方向为南北向, 并相互联通, 在平面上形成网络状岩溶、裂隙管道。

4) 岩溶洞穴顶板特征:顶板厚度小于1m的占31.4%, 顶板厚度1~3m的占37.9%, 顶板厚度3~5m的占15.7%, 其中不足3m的达到了69.3%, 溶洞顶板过薄是其主要特征。

5) 洞穴充填率77.8%, 主要为流塑状粉质粘土, 且处于不稳定状态, 工程上难以利用。

6) 溶洞受珠江水强烈影响, 向珠江排泄, 珠江水倒灌作用随季节变化明显。

3 施工思路分析

CFG桩成桩工艺是先成孔后灌注混凝土成形, 但场区不良地质因素, 对建筑物的安全及CFG工程桩施工会带来非常不利的影响。故基桩与地基加固处理工序直接影响施工质量及安全, 原因如下:

1) 土洞为活动性土洞, 洞内无充填或充填流塑状粉质粘土, 并具扩展性, 而CFG桩桩端必须穿过土洞, 遇土洞桩孔灌注流态状混凝土时, 桩孔成了土洞内灌注混凝土充填通道, 土洞的充盈度、效果及CFG桩成桩质量无法控制, 若洞内地下水径流明显, 则所充填的混凝土会被稀释, 并出现离析现象, 故对此类土洞必须进行预灌浆充填加固处理后, 才好进行CFG桩施工, 充填浆体强度不宜高 (浆体强度约1.0MPa左右) , 以利于的后期CFG桩基施工。

2) 对埋藏较浅, 溶洞无充填或充填流塑状粉质粘土, 且洞顶顶板较薄, 溶蚀现象明显的溶洞, 洞顶板完整及稳定性差, 当CFG桩桩接近或支承于溶洞顶板时, 若顶板无法抵抗桩孔内大比重、流态状的混凝土柱的重力时, 会产生顶板被刺穿坍塌现象, 令混凝土流失, 出现空桩现象。对此类溶洞宜先进行适当的预灌浆充填加固处理, 并采用速凝法 (灌水泥化学浆) 堵封漏水及径流通道。

3) 现地面钻探, 较多钻孔已出现明显漏水现象, 是因为溶、土洞洞间贯通性好, 地面水位高, 若在基坑底进行灌浆施工, 坑底水位低于地面, 钻孔必出现反灌冒水现象, 带来灌浆施工困难, 灌浆体易被地下水稀释、离析或冲走, 灌浆过程耗材较多, 特别需耗较多速凝化学材料。

4) 对拟建地段施工调查, 本地块及周边曾出现过多起塌陷事件, 根据勘察及灌浆处理过程初步分析, 坍塌是由于土洞在地面荷载作用或灌浆过程中引发土洞洞顶板土层失稳所至。而CFG桩施工机械高度大于30m, 自重大于70T, 在场地上部行走施工, 对土层施加的附加应力, 易引起土 (溶) 洞的顶板失稳, 引至坍塌, 导致CFG桩施工机械倾斜, 甚至倾倒的施工安全事故。

综上分析, 土洞及浅层薄顶板溶洞主要分布于预处理场区的中部, 为安全施工及确保施工质量、安全, 同时考虑施工速度及投资控制, 灌浆加固与CFG桩施工宜同步进行, 穿插错位施工。CFG基桩与灌浆加固处理施工顺序为 (1) 以处理场区为分, 东西两侧范围溶洞较少, 仅局部存在浅层薄顶板溶洞, 可先进行CFG基桩施工, 或同时穿插错位进行浅层薄顶板溶洞灌浆加固处理。 (2) 场区中部岩溶发育, 土洞及浅层薄顶板溶洞分布较集中, 对钻探已发现土洞、浅层薄顶板溶洞必须先进行灌浆充填加固处理, 再进行CFG基桩施工。 (3) 具针对性地灌浆加固处理可能出现施工安全隐患地段后, 优先进行CFG桩施工, 待CFG桩施工完成后, 对未完成加固处理的浅层溶洞及相对深层的溶洞, 可在地面继续进行灌浆加固处理施工, 或待基坑土方开挖、清运后, 再进行余下的溶洞灌浆加固处理。 (4) 因考虑投资控制, 未在CFG桩施工前进行全局溶土洞排查处理, 可能在CFG桩施工时因混凝土自重刺穿顶板, 造成混凝土流失, 产生空桩 (桩下部或整根桩无混凝土) 、断桩现象, 其他工程发现过此现象。此属于复杂不良地质条件造成, 可在开挖后施工钢管桩。

4 溶土洞填充加固

1) 检查注浆孔成孔, 采用钢套管护孔, 保持孔壁稳定, 根据钻机施工情况查明溶、土洞的分布和充填情况。

2) 检查注浆孔无发现溶洞时, 在钻机就近浆池里下放水泥拌和泥浆, 钻机钻杆下至孔底, 利用钻机抽浆封孔至施工面。

3) 如果同一个检查注浆孔不同深度范围存在多层串珠状溶洞, 埋设Φ75PVC管, 在每个溶洞位置开口, 注浆管伸至底层溶洞开始灌注水泥浆, 逐层提升。

4) 对于发现无充填、半充填土洞钻孔, 埋设Φ75PVC管, 注浆材料采用水泥、泥粉、中细砂和水搅拌成低强度 (30天抗压强度不大于1MPa) 混合料, 压力灌入。施工之前进行现场试验保证混合料强度满足CFG桩施工要求。

5) 对于无充填、半充填溶洞, 溶洞>2m时, 或灌注水泥砂浆或细石混凝土, 以减少投资。溶洞≤2m时, 灌注纯水泥浆充填。

6) 注浆时, 当单孔连续灌浆量较大 (达30T水泥用量) 不见升压时, 且周边孔位无明显冒水、返浆现象, 采用水泥浆+水玻璃双管双液注浆工艺, 对漏水通道进行封堵。

7) 在施工范围内, 先完成多个检查注浆孔, 后间隔注浆处理。

5 CFG桩施工

1) 桩机就位、对中。长螺旋钻孔桩位定好后, 按设计要求在桩中心点上插标杆, 放好桩位后, 移动长螺旋钻孔桩机到达指定桩位, 对中。

2) 调整钻杆垂直度。桩机就位后, 应用桩机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆, 校正位置, 使钻杆垂直对准桩位中心, 确保垂直度小于1.0%桩长。

3) 混凝土搅拌。本工程采用C20商品混凝土, 施工前应按设计要求由实验室进行配合比试验, 并报监理工程师审批。

4) 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, 这样既减少钻杆摇晃, 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, 否则容易导致钻孔偏斜、位移, 甚至使钻杆、钻具损坏。

5) 灌注及拔管。长螺旋钻孔桩成孔到达设计要求后, 停止钻进, 开始泵送混凝土, 当钻杆芯管充满混凝土后开始拔管, 严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2~3m/min, 成桩过程应连续进行, 避免因后台供料慢而出现停机待料。若施工中因其它原因不能连续灌注, 须根据勘察报告和掌握的地质情况, 避开饱和砂性土、粉土层, 不得在这些土层内停机。灌注时如遇未处理土洞或溶洞, 造成混凝土漏失情况, 为保证CFG桩的完整性, 应停止拔管, 连续灌注, 直到灌满方可提升钻头。

6) CFG桩与筏板之间设置厚度250mm砂石褥垫层, 夯填度 (夯实厚度与虚铺厚度之比) 不大于0.9。

6 结论

土方开挖后, 对因地质条件施工时质量未达到要求的CFG桩, 采用钢管桩补强代替, 并对溶土洞及土砂层进行全局袖筏管注浆加固, 单桩承载力及复合地基承载力检测合格, 达到设计要求。

摘要：结合工程实况, 详细分析溶土洞发育灰岩地区对CFG (Cement Fly-ash Grave) 桩复合地基施工质量及施工安全影响, 提出防范处理措施, 为确保溶土洞地区复合地基施工质量提供参考。

关键词：复合地基,CFG桩,溶土洞填充加固

参考文献

[1]龚晓南.《地基处理手册 (第三版) 》[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.365-410

CFG桩地基处理技术第9篇

CFG桩复合地基处理技术虽已得到了广泛的应用,但由于CFG桩复合地基上部结构的特点不同,因而对CFG桩复合地基的设计要求亦不同。对沉降敏感的上部结构,CFG桩复合地基是以沉降控制为主;对沉降要求不严格的建筑,则主要以承载力控制为主。而不同设计要求的CFG桩复合地基,其CFG桩的桩长、桩径、桩间距等主要设计参数亦有区别。通过对相同地质条件、不同设计参数的CFG桩复合地基进行复合地基平板静载荷试验,对比相同荷载条件下,不同设计桩参数的的CFG桩复合地基的沉降量,可以分析不同设计参数对沉降、复合地基承载力的影响,进而可以提供设计依据,优化设计参数,从而提高CFG桩复合地基的处理效果。

1 CFG桩复合地基的设计类型

试验场地范围不大,地质条件基本相同。全区共分A、B、C、D四种不同设计参数的CFG桩复合地基,桩身强度均为C20。每种桩型,分别进行两处复合地基平板静载荷试验。分区桩型设计参数见表1。

2 CFG桩复合地基平板静载荷试验原理、内容与方法

试验装置示意图见图1所示。试验主要依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)的要求进行。

2.1 试验原理

试验原理是,采用慢速维持荷载(堆载)法,反力采用堆载压重平台。由大梁、配重组成反力系统,高压油泵及千斤顶施加荷载至桩顶,通过反力系统共同作用,对承压板施加竖向压力。荷载逐级加在承压板上。试验系统自动补载、自动判稳。流量自动控制器控制油泵,使加载、补载平缓进行。复合地基产生变形沉降时,通过对称放置在承压板上的两个位移传感器进行观测。承压板为正方形刚性板,其面积为一根桩承担的处理面积。承压板底面标高与桩顶设计标高相适应;承压板下铺设150mm左右的中粗砂垫层;承压板中心与桩中心保持一致,并与荷载作用点重合。

2.2 试验内容与方法

1)荷载分级。加载分级进行,试验共分10级,每级加载为设计要求值的1/5。最终荷载为设计要求值的2倍。

2)变形观测。每加一级荷载Q,在加荷前后应各读记压板沉降s一次,以后每半小时读记一次。

3)沉降稳定标准。每小时的沉降量不大于0.1mm/h,认为已达到相对稳定,可加下一级荷载。

4)终止加载条件。终止加载条件有三个:(1)沉降量急速增大、土被挤出或压板周围出现明显裂缝;(2)累积沉降量已大于压板宽度或直径的6%;(3)当达不到极限荷载,而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。

试验数据的分析判定,依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)附录A.0.9进行。采用的仪器设备有:(1)武汉沿海公司研制生产的RS-JYC桩基静载荷测试分析系统;(2)电子数显位移传感器(精度0.01mm);(3)QY500-20C试验专用千斤顶(双油路);(4)静载试验反力装置;(5)高压油泵加压系统。

3 试验结果

3.1 不同设计参数对承载力的影响分析

8根试验桩复合地基承载力特征值见表2。

通过对4个区,不同桩桩间距、桩长、桩径参数的试验结果比较分析,可以看出,在以承载力控制为主的CFG工程桩中,单纯依靠加长CFG桩桩长,并不是提高CFG桩复合地基承载力的最有效的办法,减小桩间距是一个提高CFG桩复合地基承载力的可行办法。同时,要考虑到桩径、桩身强度对复合地基承载力的影响,以及复合地基载荷试验承压板影响深度的有限性。

3.2 不同设计参数对沉降的影响分析

将8根试桩复合地基静载荷试验P-s曲线整理、汇总,得到复合地基静载荷试验P-s曲线对比图(见图2)。

通过图2可以看出:在P-s曲线在弹塑性变形阶段,不同桩参数的试桩,在相同荷载级别作用下,其压力-沉降曲线(P-s)特征是不相同的。总体分布规律是:在弹塑性变形阶段,在相同荷载级别的压力作用下,相同桩径、桩长较长的试桩,沉降较小;相同桩长,桩径较小的桩沉降较大。

为了便于进一步对不同桩参数的沉降特征进行分析,在图2的基础上,将具有相同桩参数的试桩数据,进一步整理,将8根试桩数据,分四种桩参数类型分别进Á行综合,得到复合地基静载荷试验分区综合P-s曲线对比图(见图3)。

图3更加清楚地表现出在相同荷载级别作用下,不同桩参数试桩的沉降差异:桩长30.0m、桩径500mm的C区试桩,沉降最小;之后是桩径500mm、桩长在23.0m的B区和A区;桩长与B区相同,但桩径为400mm的D区,沉降最大。

在200kPa～400kPa荷载段,在相同荷载作用下,C区试桩沉降量约是A、B区试桩沉降量的49%～67%,是D区试桩沉降量的23%～35%。

需要说明的是D区两根试桩复合地基载荷试验均在140kPa荷载时出现一个明显的陡降,其后各级荷载作用下的沉降量变为正常,当时现场试验方法均与其他6根试桩相同,分析可能是该区浅层地基土变化或其他因素的影响,陡降段大大影响了沉降变形整体规律的分析。

以上分析结果表明:桩长是影响复合地基沉降量的最大因素,同时应考虑到桩间距和桩径的影响。在以变形控制为主的CFG桩设计中,增加桩长对有效减少沉降具有明显的作用。

4 结论及建议

上述试验采用的是刚性承压板,并不能完全模拟CFG桩复合地基在实际中的受力特征,故该试验方法及结果存在一定局限性与片面性。但通过对相同地质条件下,不同设计参数的CFG桩复合地基进行平板静载荷试验的分析研究,部分地验证了下面的两个重要的观点及结论:

1)在以承载力控制为主的CFG工程桩中,单纯依靠加长CFG桩桩长,并不是提高CFG桩复合地基承载力的最有效的办法,但减小桩间距则是一个提高CFG桩复合地基承载力的可行办法。同时要考虑到桩径、桩身强度对复合地承载力的影响。

2)桩长是影响复合地基沉降量的最大因素,同时应考虑到桩间距和桩径的影响。在以变形控制为主的CFG桩设计中,增加桩长对有效减少沉降具有明显的作用。

摘要：通过对相同地质条件下、不同桩型参数的CFG桩复合地基进行的平板静载荷试验,简要分析了不同设计参数对沉降、复合地基承载力的影响。即:在以承载力控制为主的CFG工程桩中,单纯依靠加长CFG桩桩长,并不是提高CFG桩复合地基承载力的最有效的办法,但减小桩间距则是一个提高CFG桩复合地基承载力的可行办法;在以变形控制为主的CFG桩设计中,增加桩长对有效减少沉降具有明显的作用。这两个重要的观点及结论,为优化设计参数,从而提高CFG桩复合地基处理效果提供了设计依据。同时指出了该试验的原理、内容与方法。

关键词：CFG桩,复合地基,平板载荷,试验,沉降,承载力

参考文献

CFG桩地基处理技术第10篇

CFG桩复合地基技术目前已得到了广泛的推广和应用。它不仅具有工期短、造价低、质量容易控制等优点, 而且在提高地基承载力、减少地基变形方面也有着重要作用, 已成为福建闽南地区高层建筑普遍采用的复合地基处理技术之一。经大量的工程实践证明, CFG桩复合地基设计中承载力一般没有太大问题, 往往在CFG桩施工过程中经常暴露一些问题。因此还需加强对该技术的应用研究。

1 工程概况

福建省闽南地区某高层底商住宅楼, 共23 层, 其中地下室1 层, 设计室外地坪标高8.70m。基底标高2.30m, 箱基埋深6.40m, 设计荷载 (包括箱基自重) 497337k N, 基底压力455k Pa。

该建筑场地地势平坦, 场地标高约为8.70m, 根据地质报告, 地基土主要由第四纪冲、洪积物构成。基础地基承载力特征值fak=160k Pa, 经深、宽修正后地基承载力特征值fa=330k Pa, 不能满足设计要求。由此觉醒采用CFG桩处理软弱持力层, 形成CFG桩复合地基[1]。

2 CFG桩的设计

2.1 CFG桩复合地基承载力估算

通常柔性桩复合地基承载力可由下式估算:

式中:fspk:加固后复合地基承载力特征值 (k Pa) ;fsk:加固后桩间土承载力特征值 (k Pa) ;fak:天然地基承载力特征值 (k Pa) ;a:桩间土强度提高系数;m:面积置换率;n:桩土应力比;ξ:承载力提高系数。

对粘性土而言, 一般取m=0.07~0.25, a=0.6~1.2, n=1.44~3.38, 代入式 (2) 可得 ξ=1.2~1.6。由此可知, 柔性复合地基承载力的提高能力要优于天然地基, 可提高20%~60%。究其原因不难发现, ξ 和m的值实际上都不会很大, 太大将导致工程成本的增加, 导致工程不经济。而值直接取决于桩的刚度, 由此促使了半刚性桩的CFG桩的产生。

一般来讲, 式 (1) 可用于CFG桩复合地基, 但该公式需要实测资料或相关工程经验来确定应力集中比, 若应力集中比无法确定式 (1) 便失去了意义。因此在实际工程中, 考虑到桩、土在复合地基遭受破坏时已达到承载能力极限状态, 因此可按照下式估算:

fspk= (1- m) fak+m Ra/Ap

式中:Ra为单桩承载力特征值 (k N) , 按沉管灌注桩有关公式或表格估算;为CFG桩单桩横截面积 (m2) ;其他符号意义同前。

本次工程静载试验地段桩径约350mm, 经带入上述公式可计算地基承载力fspk=295k Pa, 计算结果和试验结果相差不大, 因此可在实际工程中进行操作。

2.2 复合地基承载力修正问题

高层建筑的基础埋深一般较大, 复合地基静载试验往往是在设计基底标高处进行, 由此引发了承载力特征值的修正问题。一般来说, 地基土的性质越好, 其修正系数也越大, 反之亦然。天然地基经CFG桩处理后, 其地基土性质也会随之改善, 由此对其深、宽系数的修订也要高于原天然地基。以本工程为例, 由静载试验得出复合地基承载力特征值为:fspk=310k Pa, 若按照原天然地基相关系数进行修正, 则fspk=350k Pa (深、宽系数分别为0.3, 0.6) ;若按照改善地基相关系数进行修正, 则fspk=430k Pa (深、宽系数分别为0.3, 1) , 两者之间的差距还是比较大的, 因此应深入研究此修正问题。

2.3 CFG桩桩体强度及配合比设计

CFG桩桩体设计强度标号应按单桩极限荷载确定, 分项系数取1.5, 但不宜低于C8, 一般应符合目前规范。配合比设计应通过实验室试验确定, 水泥取代率 (βC) 可取30%~50%。由于粉煤灰的掺入量较大, CFG桩体强度较普通混凝土增长慢, 故其强度等级龄期宜定为60d。根据不同配合比试验, 若以60d强度作为最终强度, 则7d可达到最终强度的40%~50%, 28d可达到最终强度的70%~80%。

2.4作用机理

和碎石桩体相比, CFG桩自身具有粘结强度, 在荷载作用下, 复合地基的承载力和加固效果都要明显优于碎石桩加固。其主要机理在于CFG桩在荷载作用下不会出现压胀变形, 能够将复合地基的附加应力传递到深层地基中, 使得应力集中。可以说CFG桩复合地基是对碎石桩承载特性的改进, 并且其工程造价仅为桩基的1/3~1/2, 具有较好的经济效益和社会效益[2]。

2.5 垫层厚度及材料

垫层在CFG桩复合地基中的主要作用是找平及褥垫, 其设计厚度在很大程度上影响着复合地基作用的发挥。一般来说, 垫层的厚度与桩间土承载力成正比, 与桩的应力比成反比, 也即是, 垫层越厚, 越有利于桩间土承载力的发挥, 越不利于桩的承载能力发挥, 因此在具体设计时需要综合考虑各种影响因素来确定其厚度, 如:桩体刚度、地基土承载力等。本次工程垫层厚度设计为200mm, 桩径350mm, 桩长4.4m, 处理结果要求承载力特征值≥300k Pa。

3 CFG桩的施工

本次采用振动沉管CFG桩施工, 施工机械型号为DZ55。为了确保工程施工的经济性和安全性, 施工过程中需要注意以下问题:

(1) 由于土的密实度对土的挤密性影响很大, 因此在讨论土的挤密性时, 一定要考虑加固前土的密实度。

(2) 为了提高施工效率、施工安全性以及充分发挥桩间土承载能力, 应避免在坑内作业, 可选择在平整建筑地表后再开挖基坑, 既有利于基底下土的平整, 又有利于降低桩间土的再固结量。

(3) 在开挖基坑作业时, 应对基底标高以上的部分进行灌料。为了节约施工成本, 灌料一般选用粉煤灰和工业废料掺水搅拌制成, 但由于粉煤灰的和易性较差, 需要进行充分搅拌。

(4) 连续施打可能给桩造成的缺陷是桩被挤扁或缩颈, 因此一般采用隔行跳打方式施工。但本次工程工期短, 为了提高施工速度, 本次并未采取跳打方式施工, 并且在灌注材料时也未灌足, 降低了处理效果和充盈系数, 也出现了部分桩体缩颈的现象。

施工方案。成桩方式:连续施打成桩。桩长控制:贯入度控制为主, 标高控制为辅。沉管深度:10.9m。灌注材料厚度:超标高1m。成桩数:30/d。工期:35d。

4 质量问题的解决措施

4.1 堵管

堵管是CFG桩施工中常见问题之一, 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。造成堵管原因主要有以下几种:混合料配合比不合理;混合料搅拌质量有缺陷;设备缺陷等。在施工过程中, 为避免堵管现象的产生, 在对该高层建筑地基处理时, CFG桩施工通常在开挖后的基坑底部进行。泵送混合料的混凝土泵应尽可能放置在基坑底, 即将搅拌好的CFG桩混合料先通过溜槽输送到混凝土输送泵, 再泵送灌注施工。不宜将混凝土泵放置在地表直接泵送施工。若混凝土泵放置在地表, 则输送管道在基坑底向上约1.0m、水平1.0m的范围内, 是呈现堵管的高发区。参见图1 压灌注CFG桩工艺示意图。

4.2 断桩、缩颈

对于缩颈、断桩而言, 最有效的解决办法是加大桩距。不仅可以使地基土的挤土率降低, 同时使已成桩离施工产生的挤压力、振动源远一些, 所受的不利影响也小一些。通常来说, 在设计中布桩的原则宜“长而疏” (大桩长、大桩距) , 不宜“短而密” (短桩长、小桩距) 。

在软土中施工, 可考虑采取隔桩跳打的措施, 一方面可以让已打桩有一定的凝固时间, 桩有了一定强度后, 受挤压的影响会较小;另一方面, 跳打增加新、旧桩之间的施工时间间隔, 有利于挤压引起的超孔隙水压消散[3]。

最后在施工过程中要进行严格的监测, 对于发现和处理缩颈、断桩事故是很有必要的。施工监测措施为:

(1) 施工场地标高监测。施工前要测量场地的标高, 并随机设置足够数量和代表性的监测点。施工过程中随时监测场地地面是否隆起, 并要注意保护监测点。

(2) 桩顶标高的监测。施工中, 抽取部分已成桩设置标高监测点, 施工过程中对桩顶标高的变化来进行监测。监测点要重点抽取布桩密集区域。

此外缩颈与地基土质关系较大, 一般来说, 土质越差越容易出现缩颈。因此在具体施工中一方面要确保灌注管内混凝土的高度, 另一方面也要严格控制混凝土的灌入量, 确保混凝土灌注充盈系数≥1。

5 加固效果检验

为了检验CFG桩在处理地基上的效果, 在施工完成后的一个月分别进行了静力触探试验和静载试验。其中静力触探试验表明桩间土有一定的挤密效果;静载试验是以处理效果最差的中部进行的, 其结果表明单桩复合地基承载力特征值能够满足设计所需, 因此加固效果是明显的[4]。

6 结语

该工程实例表明, CFG桩地基处理技术在高层建筑的应用明显的提高了地基的承载力, 地基变形也小。并且CFG桩复合地基相比较其它处理方式, 工程造价较低, 具有施工便捷、成本经济、强度高效的特点。但在工程的实践中也需要注意对施工工艺的选择, 需综合考虑地基土性质、周围环境、设备对震动的反应等。

摘要：根据福建闽南地区某高层建筑复合地基处理实例, 探讨CFG桩复合地基在高层建筑中的应用。结合CFG桩设计参数、地基承载力、施工工序、施工技术、施工质量控制点等内容, 从施工的角度分析了CFG桩复合地基处理技术在该工程地基处理效果及注意事项。