浅谈CFG桩施工工艺

浅谈CFG桩施工工艺

叶根龙

（中能建西北城市建设有限公司）陕西西安710065

摘要：本文以焦作市山阳区棚户区改造工程弘正·金山苑项目为背景，根据工程自身特点和现场实际施工情况，就CFG桩基的工艺原理、优缺点、施工要点、过程质量控制、质量缺陷处理等进行了详细阐述，对类似工程具有一定的指导意义。

关键词：CFG桩；地下水；定位；断桩；坍落度

一、项目概况及工艺原理

1.1项目概况

李河村城中村安置房项目（弘正·金山苑）位于焦作市山阳区金山路东、解放路北侧。本工程占地面积约6.05万平方米，总建筑面积约24.5万平方米，是焦作市山阳区重点民生工程。本项目共14栋楼，全部采用CFG桩复合地基，总桩数6107根，复合地基承载力特征值不小于530KPa，桩径400mm，桩端伸入第五层粉质粘土的深度不得小于800mm，设计有效桩长不小于22.0m，虚桩长度不小于0.8m，桩体砼强度等级为C25。

1.2工艺原理

CFG桩是一种低强度混凝土桩，由CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基，可充分利用桩间土的承载力共同作用，并可传递荷载到深层地基中去。有CFG桩和自然土层共同组成的复合地基在上部荷载作用下，由于桩间土承受荷载后被压缩，增加了桩周围土对桩体的约束力和抵抗力，从而增大了桩体的侧摩擦阻力和支撑能力，使荷载逐渐向桩体转移，随着上部荷载增加，桩体承担的荷载逐渐增大，同时，桩间土的沉降变形对桩体产生的负摩擦力也相应加大。当荷载超过一定值时，桩体所承担的荷载超过其极限荷载值，荷载随时间向桩体偏移的现象消失，桩体承担的荷载略有向桩间土转移的现象，但很快消失，桩土应力比很快就趋于稳定。

二、适用范围及优缺点

2.1适用范围

CFG桩适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。主要技术指标为：桩径宜取350～600mm；桩端持力层应选择承载力相对较高的地层；桩间距宜取3～5倍桩径；桩身混凝土强度满足设计要求；褥垫层宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm，厚度150～300mm，夯填度≤0.9。

常用的施工工艺包括长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩，振动沉管灌注成桩及钻孔灌注成桩三种施工工艺。在本篇文章中，以长螺旋钻管内泵压CFG桩具体施工方法为例。

2.2优缺点

CFG桩复合地基适用于多种地质，处理后地基承载力改善明显；由于桩体不配筋，大量节约钢材；同时可以利用工业废料粉煤灰，水泥参量明显比相应标号的混凝土桩少，大大降低了工程成本，同时又可以节约国家资源；施工时不需要泥浆护壁，对环境污染小；再有，若采用螺旋钻成孔技术，则具有噪音小污染小等优点，经济效益和社会效益十分显著。

由于CFG桩桩体为混凝土，也就有混泥土桩的缺点，例如：桩身离析、夹泥、缩径、以及机械开挖造成的桩身断裂等。

三、施工工艺及要点

3.1施工工艺

（1）施放桩位

通过全站仪，将指定的控制桩位置确定，再用钢尺依次放出全部桩位。现场利用直径为15㎜的钢钎，将桩位向下垂直打入深度为20㎝的孔，灌入一定量的石灰粉做为标记。

（2）冲管及润管

将钻头拉离地面，先用清水配合车载混凝土输送泵对泵管及钻杆内腔进行湿润，再用拌合好的1：1水泥砂浆完成冲管工序，最后持续泵送相应混凝土，待钻头处持续流出混凝土后，停止输送。此时，将钻头阀门设定为关闭状态，即可进行钻孔作业。

（3）钻机就位

将钻机前后左右移动，使钻杆中心及钻头垂直对准桩位置，随后基于钻机上刻度盘及水平气泡判断钻机在当前的水平状态和钻杆垂直状态，进行适度的调整，确保钻杆的垂直度偏差在1%以内。

（4）钻进成孔

启动钻机开始钻孔，应该先慢后快，由1m/min逐步过渡至3m/min。如果发生地质变化，钻杆出现不稳定晃动、异响的情况下，适当放缓钻进速度，使得钻杆持续下钻至设计桩底标高。

（5）灌注及拔管

钻至设计深度后，先泵送混合料不少于20s，保证混凝土面至少淹没钻头深度不少于1m。随后泵送的同时逐步拉高钻杆，直至有效桩长的位置，停止泵送用管内余料浇筑虚桩。

（6）移机

在完成一根桩的施工之后，钻机移位并进行下一桩的施工。

3.2施工要点

（1）场地

对场地地下水较浅的工程，在CFG桩基施工前，按照基坑降水方案提前20-30天进行降水作业，起到一是降低基底土的含水率，保证钻机操作场地的承载力满足要求，有利于桩定位和桩身垂直度的控制；二是降低地下水的水位和渗透系数，减少地下水对桩成孔和灌注混凝土的影响，保证桩身完整性、强度和承载力。

（2）输送设备

为桩基机械供应混凝土的管道包括钻杆芯管，高强柔性管及刚性管三种，管道需通过半圆形的合理曲率弯头进行紧密连接，输送软管与钻头的连接也应符合合理曲率，避免垂直连接，规避堵管现象的发生。

（3）拔管速率的控制：

如果拔管速率偏高，则将可能导致桩径偏小，甚至缩径断桩现象，而如果拔管速率过慢，又将导致水泥浆分布极不均匀，造成混合料离析，影响桩身强度的达标。故此，在进行实际施工的过程中，需通过试验确定泵送和拔管速率，一般混凝土持续输送时保持2～3m/min的拔管速度，保证混凝土浇灌质量，若遇到严重的淤泥地质，则拔管速率适当放慢。拔管过程严禁反插。

（4）桩位偏差

施工中对因钻泥污染破坏而消失的桩点，严禁现场用钢尺直接测量出桩位，应由全站仪重新放出桩位。

（5）控制断桩

针对灌注结束的CFG桩区域，进行集中保护，禁止大型机械在该区域内活动，有效杜绝机械对成桩的干扰。保证桩基间歇龄期，在混凝土同条件试块达到100%强度后，再进行桩间土开挖。桩间土开挖选择人工配合机械方式进行，选用挖掘机的铲斗宽度比桩间净距小200mm以上，铲斗两侧距离桩体100mm以上挖除桩间绝大部分土方，人工开挖贴邻桩侧土方，从而避免机械碰撞桩体，造成断桩。

四、质量的控制措施及质量缺陷的处理方法

4.1质量的控制措施

（1）深入了解地质情况选用合理的成桩工艺

对于CFG桩复合地基而言，若想切实保障桩基的工程质量，应该首先关注现场的地质情况，合理选择施工机械与成桩工艺，并根据基本施工要点及其相应的施工环节，进行严格施工，来切实保障实际施工质量。

（2）采用正确的打桩顺序

如果在饱和软土的地质环境下成桩，进行连打作业，则新桩将会对已成桩造成挤压，使其产生明显的不规则变形，甚至造成断桩，故需要选择隔桩跳打的成桩方式；如果在饱和松散粉土环境下进行施工，伴随着成桩数量不断攀升，土体的实际密度也会持续提高，倘若继续沿用跳打的打桩方式，会增加施工难度和断桩的频率，故当满堂布桩时，不宜从四周向内推进施工，施工顺序应该由内而外。

（3）桩身有效桩长

开工前，对桩基施工面进行精准超平和标高测量，明确钻进深度，在钻杆和钻机永久构件上分别做好进尺标记，过程中派管理人员进行旁站监督，确保桩体长度和桩端进入持力土层深度满足设计要求。

（4）控制好混合料的坍落度

如果商砼的坍落度相对较大，则会出现过多的桩顶浮浆，从而降低上部桩体强度；如果坍落度相对较小，将造成桩体材料的流动性不足，容易出现桩身不密实度、缩径及堵管等现象。对于长螺旋钻孔管内泵压混合料这种工艺，商砼塌落度要控制在180-200mm的范围内。现场必须对每罐商砼的坍落度用坍落筒进行实测实量，对不满足要求的进行返厂处理。

4.2质量缺陷的处理方法

（1）断桩深度在200mm以下的处理

以桩心为圆心，沿断桩周围挖出直径800的同心圆，将断桩部位以上桩头人工挖出，清除桩头表面泥土及松散混凝土颗粒，用C25素混凝土浇灌至设计桩顶标高。

（2）断桩深度在200mm以上的处理

根据断桩位置，确定桩位中心，并进行标识；人工开挖基坑至断裂面以下200mm（基坑开挖时，须保证坑壁的稳定。）；剔除断桩，并将断裂面剔平清理干净，涂刷水泥浆处理接缝面；将3mm铁皮制作的直径600mm套筒安放到位并固定；采用比设计桩身混凝土高一标号细石混凝土浇筑到设计桩顶标高，并振捣密实；混凝土拆模后，采用覆盖塑料薄膜保湿保温，养护不得少于7天；新补桩头周围采用级配碎石回填至设计桩顶标高，级配碎石粒径、配比及施工质量要求同本工程褥垫层。

五、结语

CFG桩基施工需基于现场实际地质情况，合理选择施工机械与工艺，按照操作规程进行严格施工，并执行工艺标准规范中的质量控制措施，合理选择打桩顺序，准确定出桩位，选取合理的拔管速率及其相应的泵送量，并注重管控灌注混合料的坍落度，控制桩的垂直度，注意成品保护等。只有切实保障CFG桩的实际施工质量，才能有效规避地基质量事故的发生。

参考文献：

[1]《建筑地基处理技术规范》，2013年，中国建筑工业出版社。

[2]《建筑地基基础工程施工质量验收标准》2018年，中国计划出版社。

[3]《建筑施工手册》第五版，2012年，中国建筑工业出版社。