摘要：CFG桩的施工，常采用长螺旋钻孔压灌成桩工艺，是国内近年来使用较广的一种新工艺。
关键词：复合地基；CFG桩；施工工艺
水泥粉煤灰碎石桩（俗称CFG桩），由水泥、碎石、石屑或砂、粉煤灰加水拌和而成的混凝土，根据现场条件及工程特点，采用各种成桩机械设备，将管内泵压混合料灌注形成竖向增强体的复合地基。它属于半刚性桩复合地基，既适用于工业厂房、民用建筑，也适用于各种堆场及道路工程。CFG桩是经过沉管或钻孔等施工工艺，在地基中形成的并具有一定黏结强度的混凝土桩，在使用过程中，通过桩与土变形协调使桩与土共同承担荷载，并通过褥垫层来协调桩土的相对变形，桩、桩间土和褥垫层一同构成的复合地基。这样，可以充分利用桩、桩间土的承载力共同作用，并将荷载传深层地基。它除了能够满足工程建设的技术性能要求外，还具有较好的经济性。
当复合地基中桩体穿越较厚软土层时，如果是采用非挤土沉桩施工工艺，可以避免因桩距过小而产生明显的挤土效应，一方面不易造成周围环境的变化，如对周边建筑物的影响；另一方面，可以避免由于挤土效应产生桩的偏位或挤断等质量问题，从而能够保证复合地基的承载力等方面的性能。所以，规范中，对挤土工艺沉桩的施工方法，桩的中心距有着严格的要求。桩长范围内有饱和粉土、粉细砂、淤泥、淤泥质土，采用长螺旋钻成桩时，也宜采用大桩距布桩。复合地基承载力由桩提供的的竖向抗压承载力和桩间土提供的地基承载力两部分组成，由于桩和桩间土的刚度不同，两者提供的承载力不可能完成同步。在混凝土基础与复合地基之间，通过设置褥垫层，能够有效地减小桩土应力比，改善接近桩顶部分桩体的受力状态，混凝土基础下设置砂石褥垫层对复合地基性状的影响程度与褥垫层的厚度有关。如以桩土荷载分担比为例，褥垫层厚度越厚，桩土荷载分担比越小。但是，当褥垫层厚度达到一定数值后，仍继续增加厚度，但桩土荷载分担比并不会继续减小。褥垫层的厚度，一般为桩径的40%～60%，
1．工程简介
本文以某商住楼工程为例，对长螺旋钻孔压灌成桩工艺，进行CFG桩的施工工艺方面进行分析。该工程位于原有住宅区内，总建筑面积约48748.79平方米（地下2层，塔楼31层，裙楼三层），其中地上建筑面积38950.53平方米，地下建筑面积9798.26平方米。塔楼基础采用的是Φ500预应力高强混凝土管桩，裙楼采用的是CFG桩处理地基，本工程选用两台长螺旋钻机。
长螺旋钻孔压灌成桩工艺，是国内近几年以来使用较为广泛的一种施工工艺，属非挤土（或部分挤土）的成桩工艺。它具有较强的穿透能力、噪音低、无振动、不扰民、无沉渣、无泥浆污染、施工效率较高及施工质量较易控制等特点。它在城市居民区施工，对周边居民及环境的影响较小。
2.设计要求：
⑴．根据地质报告，裙楼部分采用CFG桩处理地基，桩径为Φ400，施工桩长约为19m，有效桩长为18m。以强风化花岗岩作为桩端持力层，桩的纵横间距为1.2m，桩体试块抗压强度平均值fcu不得小于15.0Mpa，桩数共3032根。
⑵．CFG桩的单桩承载力特征值为300KN，要求CFG桩处理后的复合地基承载力特征值为430kpa，CFG桩地基竣工验收时，复合地基承载力检验应采用复合地基静载荷试验，质量检验时应严格按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）中第7.7.4的规定执行。CFG桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束28d后进行，复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验数量宜为总桩数的1%，且每个单体工程的复合地基静载荷试验数量不应少于3点。应抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身的完整性。
⑶．施工工程桩前，先施工试桩，待提出试桩结果报告，并确定桩基图纸不需要调整后，方可进行工程桩施工。
3．材料要求：
⑴．水泥宜采用抗硫酸盐硅酸盐水泥或铝酸三钙含量不大于5%的普通硅酸盐水泥。
⑵．粉煤灰采用电厂粉煤灰。
⑶．石子粒径为2～4cm，石屑含泥量不得大于5%。
⑷．最小水泥用量为300kg/m3.
⑸．最大水灰比为0.55。
4．施工要求：
⑴．施工前应进行桩身材料配合比试验。
⑵．施工时应采取措施避免造成混合料离析、桩身缩颈和断桩等现象。
⑶．施工时应严格按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）中第7.7.3的规定执行。
⑷．在成桩过程中，应抽取混合料做试块，每台桩机每天应做一组（3块）试块（边长150mm的立方体），标准养护，测定其立方体抗压强度。
⑸．施工工程桩前先施工试桩，待提出试桩结果报告并确定基桩图纸不需要调整后，方可进行工程桩施工。
⑹．其他：
①．基槽开挖时人工挖留置厚度不小于300mm，基坑开挖时不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损害，尽量避免扰动桩间土。
②．剔除桩头时宜采用如下措施：
a．用钢钎等工具沿桩周向桩头逐次剔除多余的桩头，直到设计标高。
b．不可用重锤或重物横向打击桩体。
c．若在剔除桩头时造成桩体断至桩顶标高以下，必须采取补救措施。
③．进行单桩载荷试验时，为防止试验中桩头被压碎，宜对桩头进行加固。
⑺．在基槽中铺设300mm厚的级配砂石（粒径不宜大于30mm）垫层每边宽出基础边缘300mm，垫层铺设宜采用静力压实法，夯实度不得大于0.9。
⑻．基槽开挖后应进行基槽检验，如与勘察报告及设计文件不一致，或其他异常情况时，应根据实际地质情况提出处理意见。
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⑼．试桩的成桩工艺和质量要求应与工程桩一致，地基处理验收合格后方可进行基础施工。
5．CFG桩施工工艺流程：
场地平整→测设施工轴线并放出桩位→移机对位→预拌混凝土至现场→启动桩机并旋转钻杆钻至设计桩底→启动混凝土输送泵，待钻杆充满混凝土后，边提升边压灌混凝土至设计桩顶→成桩→移机至下一桩位重复进行上述工序施工→桩头保护及桩体养护→质量检测。
⑴．施工准备：
①．施工场地：为了保证CFG桩施工阶段的干作业要求，在施工场地范围内，进行场地平整，清除杂物及其他的障碍物，周边做好排水沟，在转角处和排水沟每隔30～40m设一个集水井，以保证场地的排水通畅和不积水。
②．进行测量放样：根据建设单位提供的坐标控制点，复核无误后测设出建筑轴线位置，把CFG桩的桩位放出，并复核其准确性。
③．场地内道路的设置。
④．组织准备与技术准备：安排对CFG桩具有丰富施工经验的管理人员和班组进场施工，并且组织技术人员，根据本工程的特点，对施工方案进行进一步的优化和细化。
⑵．机械设备：本工程采用长螺旋钻孔压灌成桩工艺，选用两台KLB625B液压步履式长螺旋钻机。
⑶．试桩：试桩主要是为下一步地基处理中CFG桩的施工提供技术依据，它包括：
①．确定其选择的各主要设备的适用性、与之配套设备的型号以及数量；
②．根据地质勘察报告而进行初步选定施工工艺（包括施工顺序）的合理性，并确定各施工参数；
③．通过控制各施工参数，保证桩身的施工质量，确定CFG桩的单桩承载力以及处理后地基承载力能否达到设计要求等。
⑷．工程桩的施工：
①．长螺旋钻孔就位：每根桩就位前，应该核对图纸和桩位，通过移机，将钻孔桩机移至经复核无误后的桩位，并进行对中及双向垂直度的矫正，并确保准确后，方可开钻。
②．开孔及钻进：开钻前需对钻头上的楔形出料口进行检查，看是否已处于闭合状态，若是开口状态，不得进行钻进，在开钻时，下钻速度要慢，其钻进速度宜控制在1.0～1.5米/分钟左右，也可根据试桩的情况确定。
在整个成孔过程中，若需反转或提升钻杆，则应先将钻杆提至地面后，应对钻头的开启门进行清洗、调试、封口。钻进过程中，应随时对钻杆垂直度进行检查，确保钻杆垂直，并做好记录。应随时注意电流变化，如果电流值超过规定的要求时，应及时进行排土，直至电流恢复到正常状态，当钻至设计标高时，应将钻杆周围的渣土清除干净。
③．终孔及验收：当钻杆钻至设计标高后，由施工单位质检员进行自检，并及时通知监理人员进行终孔验收。经验收合格并做好记录后，才能进行桩体混凝土的压灌施工。
④．桩身混凝土的搅拌：根据设计的要求，本工程桩体为C20混凝土，由商品混凝土搅拌站运输至现场。
⑤．地泵输送桩体混凝土：根据本工程的现场情况，地泵与钻机距离控制在50m内。混凝土的输送工作应连续进行，如果钻机移位，泵内的混凝土也应继续搅拌。
⑥．压灌混凝土：钻机成孔至设计深度后，开启定心桩尖，压入混凝土，然后边压灌边提钻。
⑦．桩身混凝土试块的制作及养护：根据设计要求，在混凝土的浇筑过程中，每台钻机每100m3混凝土制作一组试块（3块）每天不少于一组进行标准养护，送检测中心试验室作28d强度试验。
⑸．移机：移机前须对下一根桩的桩位进行清理辨识及复核，以确保桩位的准确性，移机后对钻杆和钻头清理。进行下一根桩的施工，直至完成图纸范围内的所有桩。
⑹．下钢筋笼：桩身混凝土灌注完成移机后，露出的桩孔位置，应清除孔周边的渣土，并将钢筋笼吊起对准孔位，利用钢筋笼振动器，将钢筋笼压入桩身至设计位置，在压入过程中，必须保证钢筋笼的垂直度。
⑺．清除桩头：所有桩施工完成后，应凿除桩头的浮浆及杂物至设计桩顶标高，清除褥垫层底标高以上的土层，按照设计要求，铺设级配碎石垫层（褥垫层）。
在挖除桩头及桩间土的过程中，必须特别注意的是，桩头应采用切割或人工凿除，并保持桩头的完整，桩间土采用小型机械挖土，严禁使用大型挖土机械直接挖除。
⑻．试验结果：本工程共施工CFG桩3032根，根据桩身完整性、单桩承载力和复合地基承载力试验结果显示，桩身完整性好，无一断桩出现，单桩承载力特征值≥300KN，复合地基承载力特征值≥430KPa，能够满足设计要求。
6．结束语：
长螺旋钻孔压灌桩成桩工艺是我国近年来，开发并且使用较广的一种新工艺，它适用于地下水位以上的素填土、粉土、粘性土以及中等密实以上的砂土，属非挤土成桩工艺，对周边建（构）筑物影响小。该工艺具有较强的穿透力、噪音低、无振动、不扰民、无泥浆污染、施工效率高以及施工质量易保证等特点。在工程施工中，除了根据工程特点及地质条件，合理选择成桩工艺及其机械设备，还应对施工各环节的工序质量加以保证，才能够保证桩基的质量，满足设计及规范的要求。
参考文献：
1.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 （GB50202 2018）
2.《复合地基技术规范》 （GB/50783 2012）
3.《建筑地基处理技术规范》 （JGJ79 2012）
4.《建筑桩基技术规范》 （JGJ94 2008）
5.张琴，朱守东《长螺旋干成孔泵压混凝土灌注桩技术与质量控制》〖J〗 建筑技术，2004，35（3）：180-181.
论文作者:黄昱
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：地基论文; 混凝土论文; 桩头论文; 褥垫论文; 钻杆论文; 工程论文; 承载力论文; 《基层建设》2019年第10期论文;