惠州市水电建筑工程有限公司 广东惠州 516000
摘要：CFG桩作为一种新型的地基处理桩，近几年在水利工程建筑物中的应用也逐渐增多。本文主要简单介绍了CFG桩的工作原理以及技术优势，并就CFG桩复合地基在水利工程中的应用进行了探讨。希望起到抛砖引玉的作用。
关键词：CFG桩；复合地基；水利；处理
随着我国工程建设的高速发展，CFG桩由于充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势，具有早期强度高、施工速度快、工程造价低等特点，以前只是被用在高层建筑、工业与民用建筑和高速公路等地基处理中得到越来越广泛的应用，而在水利工程建筑物中的应用相对较少，但是技术的不断完善，使得其在水利工程中也得到了越来越多的运用。
1CFG桩工作原理及优点分析
1.1CFG桩工作原理
水泥粉煤灰碎石桩（Cement Flyash Gravel，简称CFG桩），是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和后，用振动沉管打桩机或其他成桩机械制成的具有一定粘结强度的柔性桩。桩体强度和刚度随水泥掺量和其他材料的配比的改变而变化，桩体强度一般在C5～C25之间。
CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成柔性复合地基，三者缺一不可。CFG桩复合地基的加固机理可概括为：桩体的置换作用，褥垫层的调整均化作用，对于砂性土、粉土和塑性指数较小的粉质粘土，采用不排土成桩工艺施工，还具有挤密作用。
由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中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，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。
1.2作用优势
由于CFG桩可全长发挥侧阻，桩端落在好的土层时可很好地发挥端阻，在复合地基增强体（桩体）系列中，它的置换作用最强。复合地基承载力提高幅度大，承载力标准值可达600kPa以上，复合模量高，地基变形小。对具有挤密效果的土，施工时采用振动成桩工艺，桩间土具有挤密作用，此时承载力提高幅值既有挤密分量又有置换分量。采用振动打桩机成桩将产生振动和噪音污染，在城区和居民区被限制使用。
采用非挤土成桩工艺，如长螺旋钻管内泵压成桩时，承载力提高只与置换作用有关。长螺旋钻管内泵压成桩工艺具有无泥浆污染、无振动、低噪音等特点，适合在城区和居民区使用。
我国在二十世纪80年代开始CFG桩技术的试验研究，二十世纪90年代被列为建设部全国重点推广技术。近年来，CFG桩在高层建筑、工业与民用建筑和高速公路等地基处理方面得到了广泛应用，取得了良好的经济和社会效益。
2CFG桩施工方法
2.1CFG桩施工工艺流程
测量放线——钻机定位——钻进成孔——配料——搅拌混合料——泵送混合料——达到设计深度——提升成桩——清理弃土。
2.2施工工艺控制
（1）测量放线
要结合业主的要求，进行测量基准点和桩位平面布置图的布置，由专业测量人员进行放线。放线结束后，跟业主、监理及设计人员一起验收，确认无误后签字，接着进入下一步施工工作。
（2）钻机就位、钻进成孔
钻机就位时，要做到机座平稳，用铅锤测定钻机桅杆的垂直度，钻头中心与桩位偏差不得大于20mm。开钻时，将钻头两活瓣合拢，钻头对准桩位，经检查合格后方可开钻。在钻进过程中，应检台钻机的平稳状态和垂直度，确保桩孔垂直度<1％，达到设计深度。
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（3）混合料的搅拌、泵送混合料
混合料的配比根据当地质检部门经试验提供的配合比，每m3混合料粉煤灰的掺量量为70～90kg，混合料每盈搅拌时间>90s，保证搅拌均匀，坍落度应控制在160～200mm。
每台班制作混合料试块1组，并由专人负责，按规范要求制作、养护和送检，龄期为28d。
接输送泵管，把接输送泵管与螺旋钻具连接起来，注意软管长度要大于钻具长度，顶端采用弯管，泵管连接处加密封圈，以防止泵管漏浆。
释放空气：将弯管顶部放气孔打开，泵送混合料排出钻具内空气后，关闭放气孔。
压灌：启动输送泵，泵送混合料，待钻杆芯管及输送管充满混合料后，开动卷扬机，匀速提升钻具，钻头阀门在泵压下自动张开，将混合料均匀注入孔内。
（4）提升成桩
钻杆的提升速度：钻杆的提升速度宜控制在2～3m／min，成桩过程要连续进行，应避免因供料慢而导致停工待料，注意钻杆的提升速度不大于泵送速度（排量）。
根据岩土勘测报告和施工场地的土质情况在饱和的砂层和粉土层内不得停泵。为确保在粉质粘土和粘土中成桩不缩径，在该土层泵送混合料时，提钻速度要比正常提钻速度稍慢。
灌注混凝土至桩顶时，提钻至设计桩顶并留出保护桩长50cm，以保证在桩顶凿除浮浆后，桩顶标高和桩顶混凝土质量符合设计要求。
（5）清理弃土
长螺旋管内泵压CFG桩施工产生的弃土必须及时清理，清土包括CFG桩钻孔弃土和保护土层清运2部分，本工程采用机械和人工联合清运，清土时应注意以下几点：①不可对设计桩顶标高以下的桩体造成损害；②不可扰动桩间土，防止土间挤压断桩；③机械清土时应余留50cm保护层采用人工清挖，严禁机械在桩面上行走；④不能破坏工作面上未施工的桩位。
3施工中遇到的问题及质量控制措施
3.1混凝土泵堵管
本工艺在施工中出现最多的故障就是泵送混凝土中途堵管，一旦堵管需要重新成孔，既造成材料的浪费，又因地层不稳定再次成孔同难。产生堵管的原因有泵管弯头设计不合理、混凝土输送管清理不彻底、钻头设计不合理、混合料配比不合理、混凝土搅拌质量有缺陷、粗骨料粒径较粗（一般不超过30mm），以及工作人员操作不当引起等。
3.2桩顶上部存在气窝
在挖凿桩头时，发现个别桩顶部存在不大的空心。主要原因是在施工中排气阀不能正常工作造成。钻杆成孔过程中，管内充满空气，钻到设计标高开始泵送混凝土时，排气阀必须正常工作将管内的空气排出，若排气阀被混凝土浆液堵塞，不能正常工作，管内的空气无法排出，导致桩体内存在气体并形成空洞。在施工中要经常检查排气阀是否发生堵塞，发现堵塞时必须及时采取措施加以清洗。
3.3先提钻后泵料
在施工过程中，当桩端达到设计高程后，为方便打开阀门，泵送混凝土前将钻杆提升20～30cm，这种操作有以下缺陷：①有可能钻头上的土掉落进桩孔内；②当桩端为饱和的砂卵石层时提升20～30cm易使水迅速充填该空间，导致混凝土和水混合，桩端的混凝土可能存在离析现象。以上2种情况，均能影响混凝土桩端承载力的发挥，必须严格按规范和施工组织设计施工。
4结语
在软土地基上施工水利工程建筑物，地基处理至关重要，必须认真调查地质情况，综合分析各种地基处理方法，通过论证，确认优化的处理方法保证其达到设计要求。CFG桩具有刚性桩的性状特征，具有明显的端承和侧阻作用，可大幅增强地基承载力，减少地基变形沉降，适用于多种土层施工。综上所述，CFG 桩复合地基利用了“三废”，是一种经济有效的地基处理方法，具有很好的社会效益，值得推广。
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[4]康景文.CFG桩复合地基应用及其发展——西南较弱CFG桩复合地基实践体会和认识（二）[J].四川建筑.2001，（2）.
论文作者:张庆伟
论文发表刊物:《基层建设》2016年25期9月上
论文发表时间:2016/12/12
标签：地基论文; 混凝土论文; 钻杆论文; 土层论文; 泵管论文; 水利工程论文; 作用论文; 《基层建设》2016年25期9月上论文;