复合地基CFG桩断桩问题处理方法

复合地基CFG桩断桩问题处理方法

牛识音

河北恒生永筑岩土工程有限公司邢台市襄都区分公司054001

摘要：CFG（Cement－Fly-ash－Gravel）桩为水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、镐、砂、混合水泥和水组成的水泥粉煤灰碎石，由多种不同强度的成桩机理组成。CFG是一种改善和加固软土地基的施工技术。其原理是利用专用钻孔设备将混凝土与深层基础中原土壤融合，改善基础土壤质量，满足基础荷载。广泛应用于交通、建筑等土木工程领域。但是，沿海城市土木工程施工过程中，难免遇到海洋粘土层，CFG桩受到泥浆侵入、桩间挤压等因素的影响，CFG桩质量难以有效控制，施工质量达不到预期。本文对复合地基CFG桩断桩问题处理方法进行分析，以供参考。

关键词：复合地基；CFG桩；断桩问题；处理方法

引言

CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、石屑、沙子、粉煤灰混合水泥和水组成的多种成桩机制的变强度桩。CFG桩和桩之间的土壤通过垫层形成CFG桩复合地基，共同工作，确保桩端无论是落在普通土层上还是落在坚硬土层上，桩间的土壤始终参与工作。CFG桩复合地基适合处理粘性土、粉土、砂土、桩端土层相对坚硬的粉质土、承载力的标准值在70kPa以上，非微晶固结人工填筑等地基。

1 CFG桩技术概述

CFG文件主要用于多层住宅和工业建筑。由水泥、粉煤灰、碎石、皮屑、泥沙混合而成，用具有一定强度和高粘结强度的打桩机制成。CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土和垫层形成。通过垫层与地基的连接，充分利用桩间的土壤承载能力，将荷载传递到深厚的地基上，使桩与土能够共同支撑荷载。在桩的作用下，复合地基的承载力增大，变形减小。CFG档案以工业废弃物粉煤灰和碎屑为混合材料，进一步降低了工程成本，具有良好的技术性能和经济效益。

2断桩原因分析

CFG桩复合地基是由碎石、石肩、砂、水泥和水(1)与粉煤灰混合而成的复合地基，由一定强度的桩制成，与土共同作用。它适用于粘土、土、砂和自重硬化的黄土的处理。自20世纪80年代末在工程中应用。经常使用钻井液、长螺旋钻和隔振器。施工简单、噪音小、污染小、承载力高、基础变形小，因此适用范围广。CFG桩采用长螺旋钻杆泵送混合物作为桩工艺。CFG文件的横向阻力很小。桩间土未复垦前，对CFG桩进行了桩芯和承载力检测，检测结果合格，无质量问题。在桩间挖土时，大型挖坑机直接作用在桩上，施加侧向推力来破碎桩。根据建筑基础处理技术规范:JGJ79-2012抽取10%的样品进行低应变检测，发生大量断桩，占采样速率的55%。抽芯和掏槽检查表明，CFG文件质量受损，按规范要求进行低应变膨胀检测。在结构的重要部位进行检查，碎桩占扩展检查系数的60%。对于不重要的结构区域，选择30%进行延伸检查，选择40%进行延伸检查。相邻深基坑开挖时，改变施工方法，使用小型挖掘机在桩间挖土，指定专人，避免打桩。轮子使用环形切割器，以确保环绳不会受到影响。在低应变检查中，检测到的损坏文件的比例明显下降到3%以下。因此，该破坏桩工程质量事故主要是由于土壤开挖、桩剪等施工方法不当造成的。

3断桩的影响

通常，CFG破碎文件意味着CFG文件中间的混凝土是不连续的。CFG桩在混凝土灌注过程中从泥浆或碎石进入水泥混凝土，水泥混凝土对混凝土进行分割，形成上下两段，造成混凝土劣化或截面积损伤，使桩不能满足受力要求。导管的深度不合理。在浇筑过程中，如果导管深度太小，容易发生漏水及导管流入，如果混凝土表面深度不准确，则会发生夹层、破碎桩。深度太大，管道内压力降低，管道内混凝土不容易流出。浇筑混凝土时操作不当。如果发现混凝土表面深度不准确，下管过快、泄漏或下管不足时容易打桩。桩断了会导致桩基完整性下降、抗震能力减弱、稳定性受损，导致资金浪费、工程成本增加、劳动力浪费、工程质量受损、工期延误。严肃的话，会给国家及其人类价值的人带来意外和不可挽回的损失。

4断桩对CFG桩复合地基路基稳定性影响的研究

(1)随着离心喷嘴清洗的增加，三个子组的水平偏移和缩进增加，子组的高度降低，轴弯曲增加。区域内软螺母界面附近的轴会弯曲和凸出。第一个裂缝的宽度和深度越来越大，在裂缝外的主栅格中出现明显的弯曲变形和拖曳裂缝，M7轨道的后壁脱落。(2)比较了三层基材的断裂特征，发现在第一组分离中M6的速度大约是M1和M7的两倍，M6和M7的亚裂纹加速接近。经过三个模型系列，基层显着下降。(3)开始时，三组模型的滑动面由三条直线组成，中间滑动面平行于软土底部，滑动面前后模糊，靠近主动和被动区域。当加速度增大时，杆的抗剪强度无法补偿由曲面重新弯曲引起的弯矩之间的差。这会导致软土在楼层平面外被截断，被动区域向外移动。滑动面变为四条直线，中间的两个滑动面水平倾斜，平行于坚硬地面的顶部。(4)对于断开的M6和M7文件，文件之间的本地偏移仅部分大于文件偏移。地面接收是地面网格最大的排水点，标高是地面网格大部分的标高。1激光偏移传感器测量的大坝脚附近的凸出是网格点水平位移最大的水平位移。基础在检查后下降和滚动的区域。(5)加速度为M6轴向力峰值60 ~ 70g，M7轴向力峰值30 ~ 40g，正常桩复合地基稳定高度约为间断地基高度的两倍。桩仍可承受提高路堤稳定性的荷载，但其作用低于桩复合地基的平均值。(6)一般来说，桩的转动力随着深度的增加而增大，表明桩可能承受比桩间土小的负摩阻损失。(7)桩波的原始描述表明桩帽之间的荷载足够高，足以适应桩的弯曲损伤。

5 CFG桩施工常见问题及处理方法

5.1机械设备缺陷

当CFG桩采用长螺旋钻、导管泵桩的施工工艺时，混凝土由泵泵送，通过刚性管道、高强度软管、弯管进入钻杆芯管。弯头通常是半圆形钢管，曲率半径合适。弯管半径不合理，容易堵塞管道。同时，在泵送混凝土的过程中，在布置高强度软管时，会发生急转弯或死角，容易堵塞管道。不管是刚性管道还是高强度柔性管道，工程完成后或以后混凝土的等待时间都太长。如果管道没有清理干净，没有完全清理，管道内壁的残余混凝土就会凝固，阻碍混凝土砂浆的润滑和运输，导致管道堵塞。措施:一般来说，管道弯曲半径应大于1.0m，确保连接接头紧密，防止管道内溶液在运输过程中泄漏。完成后及施工中混合物的等待时间。彻底清洗传送带，避免管道中残留的混凝土。

5.2混凝土拌制缺陷

从CFG档泵送混凝土时，混合物从混凝土泵出，通过钢管、高强度软管和弯头到达钻杆芯。混凝土通过与管道内壁分离的水和水泥浆润滑层从管道中运输。根据工程实践，混凝土搅拌质量将对泵送性能产生显着影响。坍落度太大的混凝土很容易分离，管道中的水会浮在表面。在泵压作用下，水先流动，机组和溶液分离，管道摩擦阻力急剧增加，堵塞。坍落度太小，管道混凝土流动性太差，容易堵塞。措施:根据施工经验，混凝土搅拌时间应控制在90S以上，坍落度为160mm~200mm。在运输过程中，搅拌均匀的混凝土必须以一定的速度旋转，以防止混凝土硬化。当混凝土进入混凝土泵槽时，必须使用一定尺寸的筛网防止粗骨料进入泵管。第一次引入桩基前，管道应保持湿润。

5.3窜孔

经常注意到，在饱和粉沙、粉沙、泥粘土施工时，当桩A施工后，将相邻桩钻成桩顶松散混凝土时，桩A的混凝土突然下降，桩B的混凝土泵入混凝土时又开始上升。这种现象称为渠道效应。交叉孔形成的原因主要有:(1)加力土中含有饱和粉质粘土、粉质粘土和粉质粘土。(2)钻孔过程中，钻杆叶片对桩周围土壤造成剪切损伤。(3)土壤饱和时，剪切破坏时土壤液化。

6 CFG桩复合地基工程质量验收常见问题分析及探讨

6.1承载力问题

单桩承载力和复合地基承载力是场地工程试验的主要控制因素，影响了多种因素，包括观测、设计、施工和试验。除了影响建筑行业承载力的因素外，单桩承载力的主要因素之一是检测低应变、钻头周围阻力的减小或损失以及单桩承载力的降低(当钻头到达桩高时)，输送混凝土前的输送杆，导致土或土进入桩帽，削弱或减少单桩的阻力值。为此，在建筑施工中，应采用钻孔施工方法，在交付混凝土后才钻孔，以确保桩的阻力工作。导致单个承载力不能满足设计要求的另一个因素是桩帽在静态载荷测试期间损坏。由于CFG桩是混凝土沼泽地，且没有钢筋约束到混凝土，因此在仅使用一个桩帽进行荷载试验时，可能会在高负荷下导致桩帽损坏。因此，在识别单个桩的承载能力之前，应根据需要记录桩帽，以避免单个桩帽的承载能力下降。

6.2桩顶标高问题

对复合地基的研究表明，在桩顶、桩间土和地基之间铺设垫层可以调节桩土的荷载分担。当垫层厚度由小变大时，复合地基的荷载由桩转移到桩间土，桩顶应力由大变小，相应地，桩间土应力由小变大。在建筑物的使用荷载下，当垫层厚度为桩径的40% ~ 60%时，桩和桩间土能充分发挥其承载力。垫层厚度是复合地基设计中的一个重要参数。《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202—2018)对刚性桩复合地基的垫层厚度没有验收要求，但对垫层的夯实程度有验收要求。夯击度只是描述垫层密实度的一个指标，任何厚度都有密实度的问题，与垫层厚度的验收没有直接关系。基于垫层对刚性桩复合地基的重要性，建议在再次修订验收规范时，增加垫层厚度的验收要求。建议每20m2设一个验收点，允许偏差值为- 20mm，+30mm(负偏差仅适用于桩顶位置)。不建议桩间土位置负偏差，否则，当设计垫层厚度为200mm，施工垫层厚度为180mm时，可以接受。

7避免断桩事故发生的措施

(1)土壤保护层厚度一般在0.5m以上，特别是在冬季施工或地层条件恶劣时。(cfg桩施工应在饱和软土上进行，并应尽量采用跳跃式施工，以减少挤土的影响。(3)冬季施工应注意取暖，混凝土流入温度应适中。施工完成后，桩与桩之间的土应复盖秸秆等保温材料，防止桩之间的土结冰，破坏桩。(4)施工过程中，根据土壤情况调整钻升速度，使混凝土充分混合。(CFG文件完成后，必须清除保护土，开槽桩，人工清除土壤保护层。如果条件不允许，可以使用小型挖掘机、小型运土车和人工联合清洗。(6)严禁在清洁区域直接挖掘和运输机器。如果要走，应铺设一定厚度的步行垫。据统计，机械碰撞引起的蛋壳粉碎率在40%以上。

8断桩问题的处理方法

CFG桩复合地基的固定机理是:垫层受顶基荷载变形后，荷载按一定比例分布在桩与桩之间的土壤中，共同工作。根据CFG 180kPa桩复合地基非重要区域地基承载力要求高级检查结果和以上公式，可以满足设计要求。需要处理的220千帕结构重要部分的基础承载力要求。破碎桩问题浅(深度小于3米)，需要通过人工挖掘检查找到破碎桩位置。如图1所示，添加钢筋笼并用混凝土加固。对于深度(深度超过3米)的破碎桩问题，应在现场附近进行钢管桩加固。加工完成后，添加双面土工格栅加固垫层。在结构的重要和不重要部分，通过平面荷载试验测试复合地基的承载力，以满足设计要求。主体结构完成后，沉降观测也能满足地基变形要求。

图1浅层断桩处理示意图

结束语

综上所述:(1)当CFG大面积损坏时，合理的评估和处理方案可以节省工期和费用，并在不影响工程质量的情况下减少事故的影响。(2）cfg桩设计和施工时，应在饱和软弱土层中采用适当的钻孔方法，注意季节性影响，掌握钻孔速度，尽量减少施工机械的干扰和施工现场的保护。(3)浅裂是导致CFG桩承载力损失的主要因素。(4)分散在不同位置的CFG桩深裂缝通过静载试验表明，单桩承载力和复合承载力均可满足设计要求，可正确处理，必要时可不予处理。

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