半擠土螺旋桿CFG樁施工要點及質量控制

【摘要】近年來，隨著地基處理技術的發展，CFG樁復合地基因其費用低、施工方便、承載力高和適應性強等優點而得到廣泛的應用。為了更好地推廣CFG樁復合地基技術，避免施工發生一些質量問題，筆者對半擠土螺旋桿CFG樁施工要點、施工過程中質量控以及CFG樁的發展前景進行了分析和探討。

【關鍵詞】CFG樁；復合地基；質量控制

CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，其受力原理是通過褥墊層使得樁及樁間土共同參與工作，從而確保復合地基發揮最大效用。由于改善了碎石樁的剛性，使其不僅能很好地發揮全樁的側阻作用，同時也能很好地發揮其端阻作用，因此得以廣泛采用，并取得良好的經濟和社會效益。

1.CFG樁施工工藝

1.1場地整平

CFG樁施工前，首先應清除地表耕植土，進行試驗樁施工，確定施工工藝和參數，并對施工范圍內的場地進行整平、碾壓，如有特殊要求應按照設計要求對原地面進行處理（換填碎石或強夯等）。

1.2測量放線

利用全站儀測放出線路的中、邊線在坡腳線外側，根據CFG樁平面布置圖放出每根樁施工樁位，用竹簽或木樁標示。

1.3鉆機就位

做好鉆機定位，要求鉆機安放保持水平，鉆桿保持垂直，其垂直度偏差不得大于1.0%，鉆頭對準孔位中心允許偏差在50mm以內，鉆桿與鉆孔方向一致。

1.4鉆進成孔

鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動電機，將鉆桿旋轉下沉至設計標高，關閉電機，清理鉆孔周圍土。為控制鉆進深度在支撐臂上每一米做出標記，成孔時應先慢后快，以避免鉆桿搖晃、及時檢查并糾正鉆桿偏位的差值。

1.5灌注及拔管

CFG樁成孔到設計標高后，停止鉆進，開始泵送混合料，泵送混合料前檢查其坍落度，控制在180-200mm。當鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，嚴禁先拔管后泵料。成樁的提拔速度按照工藝性試驗的確定的參數2m/min進行，成樁過程必須連續進行，避免供料出現問題導致停機待料，樁頂超灌50-70cm。

1.6移機

移機前對下一根樁的樁位進行清理辨識，確保樁位的準確性。移機后清洗鉆桿和鉆頭。

1.7封樁

灌注完成后鉆桿拔出地面，確認成樁樁頂標高符合設計要求的標高后，用粒狀材料或濕粘性土封頂。

1.8混合料拌制

按成樁實驗確定的配合比由拌和站拌制配合料，每盤的攪拌時間按照普通混凝土的攪拌時間進行控制，一般控制在60-120s。用砼罐車送至施工現場，泵送入孔，混合料的坍落度控制在180-200mm。拌料時，嚴格按照施工配合比準確計量水、水泥、粉煤灰、碎石、砂的用量，拌合物應拌合均勻，顏色一致，不得有離析和泌水現象。

1.9施工質量控制要點

（1）應選用技術先進性能穩定的施工設備。長螺旋鉆機具有工效高、成孔質量易控制等優點，應針對具體的地質條件優先選用。

（2）混合料灌注時鉆桿提拔速率和輸送泵的泵送量要密切配合，鉆桿靜止提拔，并保證連續提拔，施工中嚴禁出現超速提拔及先提管后泵料。灌注過程中芯管插入混合料的最小深度宜按30cm控制。

（3）確保樁長達到設計要求。設計要求CFG樁必須穿透軟弱土層至硬底，對于下伏基巖段應嵌入全風化層≮1m。

（4）混合料的各種材料技術指標必須滿足規范規定，現場按要求見證取樣，留設試塊，其抗壓強度必須滿足設計要求。

（5）做好地質情況的復核工作。對有代表性的地點在施鉆過程中適時提鉆以確認地層分布情況是否和地質資料一致，特別是鉆進達到設計深度時要確認樁尖土是否已經達到持力層足夠深度。若出現異常情況，則必須及時通知監理和設計單位到現場確認，并提出處理意見。

2.施工中常見的問題

2.1堵管

造成堵管的原因大致有：（1）混合料配合比不合理。當混合料中的細骨料和粉煤灰用量較少時，混合料和易性差，常會引起堵管。（2）混合料攪拌質量有缺陷。當混合料坍落度太大時，易產生泌水離析，在泵送管內水浮到上面，在泵壓的作用下，水先流動，骨料與砂漿分離，摩擦力劇增，從而造成堵管；而當混合料坍落度太小時，混合料在輸送管內流動性差，也容易造成堵管。（3）施工措施不當。若灌注滿混合料后不及時提鉆，混凝土泵一直泵送，在泵送壓力下會使鉆頭處的水泥漿液擠出，使鉆頭閥門處產生無水泥漿的干硬混合料塞體。

2.2竄孔

在厚層淤泥質土飽和粉土粉細砂土層中施工常會遇到竄孔現象，剛施工完1號樁時，緊接著施工相鄰的2號樁時，隨著鉆桿的鉆進，發現已打完的2號樁樁頂突然下落，而當2號樁泵入混合料時，可見2號樁下降的樁頂開始回升，泵入2號樁的混合料足夠多時，1號樁的樁頂標高回復到原標高。在這種情況下，為避免竄孔現象發生，施工時應采取隔樁或隔排跳打的施工順序。

2.3鉆頭閥門打不開

造成鉆頭閥門打不開的原因：（1）鉆頭構造有缺陷，如閥門采用內嵌式時，會有砂粒等卡住，導致閥門無法打開。（2）當樁端位于透水性好水頭高的砂礫石層中時，閥門外除了土的側向壓力外，主要是水的側向壓力很大，當閥門內混合料的側向壓力小于閥門外的側向壓力時，會導致閥門打不開。

2.4樁體上部存氣預防

為避免排氣閥堵塞，施工時應經常檢查排氣閥是否堵塞，若發現堵塞，應及時采取措施加以清洗。

3.CFG樁施工質量的控制措施

3.1選用合理的施工機械設備

CFG樁成樁施工方法大體有三種：振動沉管灌注成樁、長螺旋鉆孔灌注成樁、長螺旋鉆孔-管內泵壓砼灌注成樁。而選用哪一類成樁機和什么型號，要視工程的具體情況而定。

振動沉管灌注成樁適用于粉土、粘性土及素填土地基，而在夾有硬土層地質條件的地區，如使用振動沉管機施工，會造成對已打樁形成較大的振動，從而導致樁體被震裂或震斷，故不宜使用振動沉管機，此時多采用長螺旋鉆孔灌注成樁和長螺旋鉆孔-管內泵壓砼灌注成樁。這兩種設備具有施工速度快、樁體密實度高、環境噪音影響較低、對周圍樁間擾動影響較小、特別是適合地下水位以下的高靈敏度地層等特點。所以，在施工準備階段，必須詳細了解地質情況，從而合理地選用施工機械，這是確保CFG樁復合地基質量的有效途徑。

3.2深入了解地質情況選用合理的成樁工藝，嚴格按施工要求施工。在施工過程中，施工工藝對CFG樁復合地基的質量控制至關重要，不合理的施工工藝將造成重大的質量問題，甚至導致質量事故，而要選擇確定合理的施工工藝必須深入了解地質情況。CFG樁復合地基區別于樁基的主要特點就是CFG樁充分利用了樁間土的承載力，所以，施工過程中應盡量減少擾動原狀土而引起土的強度降低CFG樁成樁工藝，選用哪一類成樁機和什么型號，與土的性質具有密切關系，要視工程的具體情況而定。

3.3采用正確的打樁順序

（1）在飽和軟土中成樁，樁機的振動力較小，當采用連打作業時，由于飽和軟土的特性，新打的樁將擠壓已打樁，使已打樁被擠扁形成橢圓狀或不規則形狀，嚴重的產生縮頸和斷樁。此時，應采用隔樁跳打施工方案。

（2）在飽和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，樁體施工完后，土體密度會有顯著增加，而且打的樁越多，土的密度越大。在采用跳打方式打樁時，一是加大了沉管難度；二是非常容易造成已打樁斷裂，此時，隔樁跳打方法不宜采用。

（3）當滿堂布樁時，不宜從四周轉向內推進施工，宜從中心向外推進施工，或從一邊向另一邊推進施工，但僅憑打樁順序的改變并不能完全避免新打樁的振動對已結硬樁體產生影響。此時，應采用螺旋鉆孔的方案，避免新打樁的振動造成已打樁的斷樁。

3.4加強施工過程中的管理

加強施工過程中的監測和反饋，加強監測，及時發現問題，以便針對性地采取有效措施，重點應做好施工場地和已打樁樁頂標高觀測，經緯儀跟蹤進行樁軸線的控制，及時抽查澆筑質量，對承壓水壓力較高的場地鉆探深井降低水壓力，褥墊層施工前樁間浮土清除干凈等監測工作。

4.CFG樁的發展前景

在樁復合地基開發和應用之前，軟弱地基中的高層建筑一般采用樁基礎，根據樁的形式可分為預制樁、鋼樁、灌注樁和預應力管樁等。由于預制樁及鋼樁施工噪音較大，在市區的樁基礎一般采用灌注樁，按成樁方式又可分為泥漿護壁鉆孔灌注樁、沉管灌注樁和干作業成孔灌注樁。灌注樁施工技術現已比較成熟，但由于其本身施工程序復雜，不僅施工速度較慢，而且施工成本較高。

在樁復合地基的發展初期，施工一般采用振動沉管成樁工藝，其施工工藝主要是從沉管灌注樁的施工中借鑒過來的，當時的樁施工工藝與樁基礎中的沉管灌注樁類似，施工工藝方面優勢不太明顯，但隨著長螺旋鉆管內泵壓成樁工藝的開發和應用，其施工速度大大加快，成樁質量也比較容易保證，而且不存在噪聲和泥漿污染，因此近幾年來樁復合地基的應用得到了長足的發展。長螺旋鉆管內泵壓成樁工藝之所以具有以上優點，其主要在于長螺旋鉆機的幾個關鍵技術：

（1）鉆頭。長螺旋鉆機的鉆頭設計有單向閥門，成孔時鉆頭具有一般螺旋鉆頭的鉆進功能，鉆進過程中單向閥門封閉，水和土不能進入鉆桿內，鉆至預定標高提鉆時，鉆頭閥門打開，鉆桿內的混合料能順利通過鉆頭上的閥門流出。鉆頭的關鍵技術是確定鉆頭的合理葉片角度和設置靶齒以及單向閥門的形式和密封性。

（2）彎頭。彎頭是連接鉆桿與高強柔性管的重要部件，若彎頭水平段過長，會造成此處混合料沉積而發生堵管。彎頭的關鍵技術是確定彎頭的合理曲率半徑和與鉆桿的連接方式。

（3）排氣閥。在施工中，當混合料從彎頭進入鉆桿內時，鉆桿內的空氣需要排出，否則混合料積存大量空氣會造成樁身不完整。排氣閥的主要功能是：鉆桿進料時閥門處于常開狀態，使鉆桿內空氣排出；當混合料充滿鉆桿芯管時排氣閥關閉，保證混合料在一定壓力下流出鉆頭，形成樁體。

在實際工程中，除采用單一的CFG樁施工工藝外，有時還需要根據場地地質條件或地基處理的目的采用兩種施工工藝組合或兩種樁型組合?？傊┕みx用何種施工工藝和設備，需要考慮場地土質地下水位施工現場周邊環境以及當地施工設備等具體情況綜合分析確定。

5.結語

最后，在施工過程中只有熟悉了CFG樁的施工工藝及質量控制要點，并在施工過程中嚴格監督管理，發現問題及時糾正，才能有效地控制CFG樁的施工質量，防止質量事故的發生。

參考文獻

[1]閻明禮，張東剛.樁復合地基技術及工程實踐[M].北京中國水利水電出版社，2001.

[2]白金星.CFG樁施工工藝及質量控制要點[J].科技情報開發與經濟，2011（21）.

[3]余采容.淺談CFG樁復合地基的技術原理及應用[J].科技風，2009（09）.