淺談CFG樁長螺旋鉆孔管內泵壓混合料成樁施工技術要點

梁鵬

（紅河州高速公路開發投資有限責任公司 云南蒙自 661100）

1 前言

CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂和水按照一定的配合比均勻攪拌后，通過成樁工藝在土中形成的有一定粘結強度的樁體，又稱水泥粉煤灰碎石樁，它和樁間土、褥墊層一起形成復合地基[1]。CFG樁是對地基的一種加固以提高地基的承載能力，它具有工程造價低、施工速度快，工后變形小、沉降穩定快等特點因而在軟基處理中已被廣泛應用，本文根據工程實例，對長螺旋鉆孔管內泵壓混合料成樁施工技術要點進行相應的歸納、總結。

2 工程概況

滬昆客專云南段TJ3標六分部起訖里程：DK1108+103.11～DK1124+148.325，全長16.045km，本管段路基全長為6.93km，其中要求地基處理的軟土路基為3.39km，軟土地基主要為松軟土、粉質粘土及砂巖地基，根據設計要求地基處理全部采用CFG樁進行加固處理，本管段設計CFG樁共138500根，平均樁長為5.97m，最長樁長為28m，最短樁長為2.0m，共計827145m，CFG樁采用正方形布置，設計樁間距為1.4～1.6m，樁徑均為0.5m。

3 CFG樁施工工藝的選擇

根據施工地質條件的特點選擇相應的施工工藝，長螺旋鉆桿成孔灌注成樁工藝適用于地下水以上、提鉆不塌孔的土層；長螺旋鉆孔管內泵壓混合料灌注成樁工藝成孔穿透能力強，適用于粘性土、粉土、淤泥質土、人工填土、砂層、圓礫層、粒徑不大于60mm的卵石層，以及對噪聲和泥漿污染要求高的場地，尤其適用于松散的粉土、粉細砂的加固[2]；振動沉管灌注成樁工藝適用于粘性土、粉土、素填土；根據工程概況所述及本項目地質特點進行比選后，CFG樁施工采用了長螺旋鉆孔管內泵壓混合料成樁工藝。

4 CFG樁長螺旋鉆孔泵壓混合料施工工藝控制

4.1 CFG樁使用長螺旋鉆孔泵壓混合料工藝流程詳見《CFG樁施工工藝流程圖》

圖1 CFG樁施工工藝流程圖

4.2 施工方法

（1）平整場地：施工前清除施工場地內表層種植土，對影響樁機作業的松軟土地段采取壓實處理，施工場地內兩側設置排水溝。

（2）樁位放樣：根據布樁圖使用GTP-700精確度為1的全站儀放樣樁位中心，并用釬子打入地下后灑白灰做圈，標記出樁位。

（3）鉆機就位：鉆機就位后，鉆桿垂直對準樁位中心，并經測量復核無誤后，確保垂直度允許偏差不大于1%，CFG樁樁位誤差不大于50mm。根據地面標高與樁底標高之差，在鉆機塔身上作出樁長的醒目標記，即在鉆機塔身上每半米用紅漆作明顯標記。

（4）混合料攪拌：采用HZS120型拌和機拌制，根據試驗室確定的施工配合比對混合料進行配料、攪拌，電腦控制配料、生成記錄并打印，采用C15混凝料，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥；碎石采用粒徑為5～25mm的堅硬碎石；砂采用干凈的中粗砂，碎石及中粗砂產自大橋石場；粉煤灰采用Ⅲ級以上優質粉煤灰。每盤料攪拌時間控制在90s，塌落度控制在：180±20mm。

（5）運輸：采用10m3的混凝土運輸車運輸，運料途中和混凝土等待灌注過程中運輸車的罐體必須旋轉、攪拌，不能處于停止狀態。

（6）鉆進成孔：開鉆前，檢查排氣閥，關閉鉆頭閥門（灌注混凝土時打開排氣閥），鉆桿向下移動使鉆頭觸及地面，鉆孔應先慢后快，這樣既能減少鉆桿搖晃，又能對鉆孔的偏差進行檢查并及時糾偏。根據鉆機塔身上的進尺標記，成孔到達設計標高時，停止鉆進。成孔過程中將注漿軟管擺放圓順，避免軟管自由下落出現折角，造成堵爆管事故。在動力頭底面停留位置相應的鉆機鉆桿上每半米用紅油漆作醒目標記，以便控制樁長。同時鉆進過程中，必須密切觀察電流值。按設計要求，除設計為懸浮樁外，樁的加固深度穿透軟弱層至其下持力層不小于0.5m或置于弱風化基巖上。因此，每鉆進0.5m或電流值突變時記錄一次電流值，當電流值發生突變時，說明已鉆進至持力層或基巖上，應及時報告監理工程師成孔驗收；當鉆進至設計樁長，但電流值沒有發生突變，說明尚未鉆進至持力層，應繼續鉆進，直至達到持力層。成孔后樁身垂直度偏差不得大于1%﹑樁位誤差不得大于50mm。

（7）灌注及提鉆：CFG樁鉆至成孔后，停止鉆進，然后開始泵送混合料，當混合料充滿鉆芯后開始均勻提鉆，鉆機司機與泵工密切配合，控制泵送混合料量和提鉆速度，嚴禁超速提拔，防止鉆頭懸空于混合料，嚴禁先提鉆后泵料。成樁過程宜連續進行，不能出現因供料慢而導致停機待料，避免造成混合料離析、樁身縮徑、斷樁和夾泥等。提鉆速度均勻，提鉆至樁頂時，施工樁頂應高出設計樁頂50cm以上。提鉆速度應控制在2～2.5m/min，混合料坍落度根據設計及規范要求應控制在180±20mm。當灌注完成后，鉆具提離孔口時，樁頂蓋土封頂進行養護，嚴防泥土掉入孔中，成樁初凝前，嚴格保護好樁頭。

（8）移機：前一根樁施工完成，鉆機移位至下一根樁進行施工。下一根樁施工前，還應對樁位進行復核，確保樁位無誤。

（9）清土及截樁頭：CFG樁齡期達到28d后，用小型挖掘機橫向對樁間土進行清理，快接近樁頭且距離樁頭30cm時的樁間土用人工進行清理，根據設計標高線截除標高線以上的樁頭。首先用切割機對樁頭進行環向切割，然后電鉆鉆3個孔眼用鏨子截斷樁頭。

5 CFG樁施工質量檢驗

5.1 過程檢測

（1）施工過程中的質量檢測包括施工記錄、混合料坍落度、CFG樁數量、樁位偏差、樁頂高程、樁體試塊抗壓強度。

（2）樁位允許偏差：0～50mm、樁身傾斜不大于1%、樁體有效直徑不小于設計值。

5.2 施工后質量檢測

CFG樁施工完成混合料齡期達到28d后進行樁身完整性檢測、單樁承載力檢測及復合地基承載力檢測。

（1）CFG樁混合料強度檢測：成樁過程中，每臺班制作混合料標準養護試件三組進行標準養護，對試件進行28d抗壓強度檢測。

（2）樁身完整性檢測：采用低應變檢測樁身的完整性，樁的的檢測率10%，根據檢測判定樁身完整性。

（3）單樁承載力以及復合地基承載力檢測：分別進行單樁復合地基靜力載荷試驗檢測沉降與單樁承載力，檢測數量為樁的2%且不少與3根。

6 長螺旋鉆孔管內泵壓混合料灌注成樁施工技術要點總結

結合滬昆客專云南段嵩明車站處CFG樁工程實踐，為以后類似工程提供一些經驗和借鑒，使CFG樁施工質量能夠得到有效的卡控，現將長螺旋鉆孔管內泵壓混合料灌注成樁施工技術要點總結如下：

（1）基礎埋深較大時，工作面高出有效樁頂50cm且施工應在基坑開挖后的工作面上進行，遇到較軟土體的工作面時為了使長螺旋鉆機能夠正常施工應采取墊鋼板、鋪碎石等有效措施。基坑較淺時，在地表施打或部分打樁空孔較長時，增加保護樁長，且嚴格控制樁位偏差及垂直度。

（2）基坑降水應控制在集水坑底最低處以下50～100cm。

（3）通過摻加減水劑、泵送劑等添加劑制備坍落度較低、泵送機能好的混合料使在軟土地基施工中能夠有效的防止樁身自身塌落發生斷樁或充盈系數過大。

（4）CFG樁混合料的配合比，碎石的最大粒徑不宜大于25mm，粉煤灰選用不低于Ⅲ級優質粉煤灰，每立方米混合料摻量70～90kg為宜[3]。

（5）樁端為卵石層、砂土、飽和粉土時，應選用下開式鉆頭以防止鉆頭活門打不開、樁端有虛土不能施展土的端阻。

（6）嚴禁先提鉆后灌料。

（7）樁徑為500mm時，提鉆速度宜為1.75～2.25m/min，樁徑增大鉆頭活門斷面應相應增大，若樁徑增大而鉆頭活門斷面不變時應相應降低提鉆速度。

（8）遇到粉細砂、疏松飽和粉土的夾層時，在剪切荷載作用下，會使土體液化，造成剛成孔的樁周圍土體喪失對樁的側向約束能力，樁體側向澎出、樁頂下沉，產生竄孔，液化區域連成片甚至導致基坑失穩或周邊建筑物傾斜開裂、道路破壞，在這類地基上施工應采取如下措施：

①降低粉細砂、飽和粉土的含水量。

②采用小葉片螺旋鉆桿成孔，對樁間土產生擠密作用且減少剪切荷載的積累。

③控制每日成樁數量、優化打孔順序同時采取跳打方式，減少剪切荷載積累避免產生液化區。

④減少剪切荷載在可液化土層上的積累，鉆孔時鉆進要快。

⑤選擇下開式鉆頭，防止活門打不開使鉆機在相同的樁位進行重復鉆孔。

⑥CFG樁混合料坍落度應盡量較小。

⑦基坑支護的設計應把施工因素作為前提考慮進去。

⑧設計宜采用大樁距、大樁長。

[1]李建光.長螺旋法水泥粉煤灰碎石樁施工技術[J].城市軌道交通研究，2013，16（3）：104～106.

[2]秦寶和.長螺旋法CFG樁在客運專線復合地基中的應用研究[J].鐵道工程學報，2007，24（5）：38～42.

[3]《建筑地基基礎工程施工規范》（GB51004-2015）[S].北京.中國計劃出版社，2015.