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摘要：本文结合工程经验，探究长螺旋成孔CFG桩在中细砂土地层施工中遭遇较大厚度钙质胶结层、卵石层无法有效进尺的解决方法。从改进施工流程、选择合适的引孔机械、优化钻头结构三个方面对该项施工难题的解决方式进行介绍。并介绍了此种方法在实际工程中的应用效果，以及施工中应注意的问题及相应控制措施。
关键词：CFG桩；钙质胶结层；引孔；提高工效
引言
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称（即cement fly-ash gravel pile）。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。作为复合地基处理的代表，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，已经越来越多的应用与高层和超高层建筑中。
CFG桩施工流程主要包括：桩身定位钻机成孔提钻灌砼成桩。施工时应根据不同地质条件采用合适施工机械进行成孔，通常在砂土及粉土地层中多使用长螺旋钻机施工。当砂土层存在较厚钙质胶结层时，由于硬度大，长螺旋钻机无法施工，需要进行引孔作业。通常情况下，若钙质胶结层厚度较大，引孔时间长，必须采用合适的施工工艺进行引孔作业以提高效率，满足施工工期要求。
本文介绍了石家庄长安万达广场工程在钙质胶结土体中进行长螺旋成孔CFG桩施工时遇到钙质胶结层导致原有工艺无法有效施工的难题，并对本项目采用的创新施工方法进行介绍，为类似地况下CFG桩施工提供经验借鉴。
1工程概况
石家庄长安万达广场工程位于石家庄市长安区，主体结构由裙房及三座塔楼组成，建筑高度99.85m。由于石家庄地处滹沱河冲洪积扇上，主要地层为第四系冲、洪积物，岩性为粘性土、粉土、砂土，总厚度约为85.0m。按照设计要求采用长螺旋成孔CFG桩复合地基配合筏板基础，CFG桩有效桩长14-23m，桩径400mm。
2施工难点
由于地质条件复杂、工期要求高，本工程施工存在以下三个难点：
1）根据《岩土工程勘察报告》，本工程在地下7-11m处存在钙质胶结层及卵石层，层厚、硬度大，普通长螺旋钻机无法钻透钙质胶结层，需要采用合适引孔机械攻克技术难关。
2）本工程施工进度要求高，三座塔楼共计需施工3033根CFG桩，约有318根桩地下存在钙质胶结层，受雾霾停工等不可控因素影响，工期仅有45天。经现场试验，采用普通水磨钻及高压旋喷桩施工时平均施工时间在24h/根以上，现有条件下无法满足工期要求，亟需采用新工艺进行施工。
3）由于石家庄地下以中细砂土、粉土为主，土体结构松散，收到震动扰动时极易发生塌孔。因此在CFG桩钻孔施工时，采用何种机械对钙质胶结层进行引孔将受很大限制。为了满足工期要求，选择扰动小效率高的施工工艺显得尤为重要。
施工区域地质剖面图如图2-1所示，图中可以清晰看到钙质胶结层的分布情况。
图2-1 CFG桩施工区域地质剖面图
3钙质胶结土体中CFG桩施工方案设计
为节约工期，提高施工效率，在明确施工流程的基础上使用长螺旋钻机与DPP-100型钻孔勘探机轮流协作施工。钙质胶结层中长螺旋成孔CFG桩施工可划分为以下四个方面。
3.1 改进总体施工流程
根据现场地质条件，由于存在钙质胶结层的桩位长螺旋钻机无法有效进尺，原有一次成孔工艺不再适用，需要进行二次引孔。因此，在施工前首先应调整CFG桩整体施工流程，明确各项工序先后顺序，引导施工顺利开展。
3.2施工步骤一：长螺旋钻机钻至钙质胶结层
根据地质剖面图，施工区域上层土体结构为中细砂土及粉土，有利于长螺旋钻机施工。首先使用长螺旋钻机钻至钙质胶结层，以节省施工时间。如图3.2-1所示。
（1）根据CFG桩施工图纸确定桩位，精确测量放线使钻机就位。
（2）使用长螺旋钻机对钙质胶结层标高以上粉土及中细砂层进行引孔作业。当钻头触及钙质胶结层无法继续进尺时提钻，同时标记桩位。
3.3施工步骤二：使用DPP-100型钻孔勘探机进行引孔
由于本项目施工区域土体以中细砂土、粉土为主，受冲击极易发生塌孔，因此不可采用冲击钻成孔方法。经过我项目引进多种引孔机具进行试验，最终确定使用DPP-100型钻孔勘探机配合400mm直径聚合金刚石复合片钻头引孔用时最短，效果最佳。示意图如图3.3-1所示。
（1）DPP-100型钻孔勘探机配备400mm直径钻头对已标记无法进尺桩位进行引孔。
（2）钻透钙质胶结层后提钻、取出岩芯，移走钻机。
3.4 施工步骤三：使用长螺旋钻机二次成孔灌桩
完成引孔作业后，桩身成孔剩余施工部分均为砂土层，可以使用长螺旋钻机继续施工。钻至设计标高后提钻，同时泵送混凝土完成CFG桩施工。
4施工要点及技术创新点
4.1 引孔机械选择
由于钙质胶结层硬度大、厚度大，普通成孔机械会很难有效进尺。因此，在施工中应注意选择功率大、钻速高的引孔钻机进行施工。施工中应提前进行现场试打，根据实际效果选择施工机械。特别注意：
（1）当钙质胶结层周围存在砂土、粉土土层时，不可使用冲击钻成孔，因为土层易受扰动发生塌孔。
（2）当钙质胶结层与卵石层伴生时，因卵石体积小且不规则，高压旋喷桩成孔工艺施工效率较低，应尽量避免采用。
4.3 钻头结构优化创新
钻头的类型也是影响CFG桩施工效率的重要一环。现场调查发现，DPP-100型钻机原装钻头直径仅为150mm＜400mm（桩身直径）。由于钻头直径小，当遇到0.5m以上钙质胶结层阻隔时，成孔效率极低，需要多次下钻施工，钻头极易发生损坏，损失工期的同时也增加了成本。我项目使用工厂定制400mm直径聚合金刚石复合片钻头，可一次取出钙质胶结层，节省工期的同时减少了钻头磨损。
结语
冀中平原地区历史上是由黄河、海河、滦河等水系长期冲积而形成，地质构成多以砂土、粉土为主，局部地区夹杂沉积物构成钙质胶结层及卵石层，与本文所述工况具有较大共性，同类工况下本文所述施工方法亦可应用。
以上施工技术成果经过我项目实践检验，切实有效地解决了大厚度钙质胶结土层中CFG桩进尺困难、施工效率低的难题。保证了CFG桩成桩质量的同时提高了施工效率，缩短了工期，进而保障了项目进度节点的顺利完成，为项目盈利创造了有利条件。也为同类钙质胶结层中CFG桩施工积累了宝贵经验。随着CFG桩地基处理技术的广泛应用，此项工法具有广泛的推广应用前景。
论文作者:高志明,刘飞,柯子平,闫煜东
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第16期
论文发表时间:2018/1/18
标签：钙质论文; 钻机论文; 螺旋论文; 钻头论文; 工期论文; 进尺论文; 砂土论文; 《建筑科技》2017年第16期论文;