长螺旋钻机成孔CFG桩施工技术

马巧遇，王永辉

摘要：通过施工中的实践经验，并参阅有关文献，重点介绍利用长螺旋钻机施工CFG桩的施工工艺及质量控制措施。

关键词：长螺旋钻机  CFG桩  复合地基  控制措施

1.前言

CFG桩，即水泥粉煤灰碎石桩的简称，是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有一定强度的桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级可在C15-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价，是目前铁路、高速公路、水利建设等领域软土地基加固应用最经济、最有效、最可靠的措施之一。

2.CFG桩的特点

2.1.施工污染小

CFG桩施工工艺简单，不需要排放泥浆、污水等，对周围环境的污染较小。长螺旋钻机及输送泵作业故障少，产生噪声污染小。

2.2.成桩速度快

利用长螺旋钻机施工CFG桩工艺简单，成桩速度快。一台桩机在正常施工条件下，每天可成桩600m～1000m桩，可有效减少施工工期。

2.3.加固效果好

由于通过设置15cm～30cm厚的褥垫层使得桩与桩间土共同受力，CFG桩复合地基承载力大幅提高，并且沉降量较小，对软土地基的加固效果显著。CFG桩的适用范围广，在粉土、砂土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例，且对基础、条形基础、筏板基础都适用。

2.4.工程造价低

CFG桩体内不设钢筋，可节约大量钢材；桩身混合料水泥用量小，材料可就地取材，从而大大降低了工程造价。与粉喷桩相比，可降低工程造价近50%；与钢筋混凝土打入桩相比，可降低工程造价20%～30%。

3.施工工艺

3.1.施工准备

（1）完成现场的“三通一平”，保证钻机顺利进场及用电安全。

（2）详细根据勘探资料核对现场地质情况，完成地上建筑物、地下管线等清理、标识工作。

（3）按照设计要求绘制详细桩位编号图并根据现场作业条件及施工进度要求标出打桩顺序。

（4）对桩身混合料多次试验，确定最佳配合比，保证成桩过程混合料泵送顺利以及成桩完成后桩身强度满足承载力要求。

3.2.工艺流程

利用长螺旋钻机管内泵压混合料灌注成桩施工的主要工艺流程如图1：

图1：长螺旋钻管内泵压混合料成桩工艺流程图

3.3.施工方法

测量放线

当进行人工清槽和钻孔渣土时，利用水准仪、全站仪等严格清土标高及边线。在基坑边线和内部每隔5-10m钉入30cm长的Φ6钢筋，将标高抄测到距设计标高，每两根钢筋之间拉小线，以此严格控制清土标高边线和标高。

钻机就位

CFG桩施工时，钻机就位后，应用钻机塔身的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。

混合料搅拌：

混合料应按配合比由合格搅拌站搅拌，计量应准确，其28天龄期强度不应低于设计强度。混合料坍落度宜为160～200mm，运输以搅拌运输车为宜。

钻进成孔

钻机开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面，启动马达钻进。一般应先慢后快，以减小钻杆摇晃幅度，并容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如果发现钻杆摇晃过大或难钻进时，应放慢进尺，否则易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆钻具损坏。钻进的深度取决于设计桩长，当钻头到达设计桩长预定的标高时，于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目的标记，作为施工时控制桩长的依据。正式施工时，当动力头底面到达标记处桩长即满足设计要求。施工时还要考虑施工工作面的标高差异，做相应的增减。

灌注及拔管

CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，先将钻头提离孔底10cm，保证钻头底部阀门打开。然后开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先拔管后送料，砼泵送量应与拔管速度相协调[1]。成桩的提拔速度宜控制在2.0～4.0m/min。桩身混合料的泵送压灌应连续进行，均匀提升，做到钻头始终埋入砼1m左右[2]，应避免因后台供料慢导致停机待料。桩顶标高超灌50cm～70cm作为保护桩。

移机

当一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩排出的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，下一根桩施工时，还应当根据轴线或周围桩的位置对即将施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

4.成桩检验、

CFG桩施工完成后，应按表对已完成的CFG桩进行检验，应符合表1的要求。

表1：CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法

5.常见质量问题及控制措施

5.1.堵管

堵管是采用长螺旋钻机施工CFG桩过程中常遇到的问题，针对不同原因的解决办法如下：

配合比不合理

混合料配合比比选时，应充分考虑泵送工艺要求，适当加大细骨料及粉煤灰的用量，增强混合料的和易性。

混合料搅拌质量差

混合料搅拌前，应根据所测骨料的含水率及时调整施工配合比，并采用带自动计量系统的搅拌机搅拌，且每盘搅拌时间不得少于90s。搅拌过程中应密切监视混合料性能，不符合要求的混合料严禁进入泵压管内。

设备问题

接管时，应尽量减少弯管机软管的使用，减小泵送阻力；泵送时，应根据施工条件选择合适的输送泵工作参数，防止泵送压力过低造成堵管；输送管使用完成后，应及时清洗干净。

5.2.窜孔

由于CFG桩间距一般较小，在饱和粉土和细砂层施工时，常会遇到窜孔现象。针对此情况，应重新调整打桩顺序，采用隔桩、跳打的方式，待已打桩混凝土固结后再补打。

5.3.断桩

断桩可分为浅部断桩和深处断桩。浅部断桩一般位于桩顶下0.8m～1.5m处，主要是因为在清理桩间土和破除桩头时未注意对桩身的保护所致，可通过禁止使用大型机械作业而采用人工破除桩头等方式避免。

深处断桩主要因为成桩过程中钻杆提升过快，坑壁发生塌陷，加上泵料不及时所致。因此，在桩身较长、孔壁易塌陷的条件下施工时，应适当放慢拔管速度，拔管过程中严禁停泵。

5.4.桩身缩径

桩身缩径一是由于钻头磨损过大，未及时更换引起；在钻孔前，应量测钻头直径，确保其不小于2cm。二是由于拔管过快，混凝土收到坑壁挤压缩径；施工时，应通过比较泵送量与设计量，及时调整拔管速度，每根桩的投料量不得少于设计灌注量。

5.5.桩头或桩身空芯[3]

主要是因为拔管时，排气阀不能正常工作，无法将管内空气及时排出，导致桩体或桩头存有空气，形成空芯。为避免此类情况，应经常检查排气阀，发现堵塞时及时清洗。

6.工程实例

中交四航局南海制梁场设有制梁台座6个，存梁台座42个，原设计台座基础采用PHC管桩，为降低工程造价，后改用CFG桩复合地基（桩径ø400mm，桩身混合料强度等级C15，桩长5.0～15.0m，共计2672根，长度总计28500延米，单桩承载力400kN，复合地基承载力180kPa）。

施工采用一台CFG-28型长螺旋钻机，仅用45天就完成全部台座CFG桩基。成桩28d后进行单桩承载力试验，在最大试验荷载800kN的作用下，抽检6根桩总沉降量均小于40mm，属于合格桩。

7.结束语

实践证明，针对施工过程中易出现的质量问题，采取有效措施，利用CFG桩加固地基不仅能保证工期，而且能够大大降低工程造价，值得类似工程借鉴。

参考文献：

[1]佟建兴，岑文龙，李静，等．浅议CFG桩螺旋钻孔管内泵压混凝土成桩法[J]．勘探科技技术，2000．(6)：45-49．

[2]朱国松．客运专线长螺旋钻机施工CFG工艺及质量控制[J]．铁路工程学报，2007．(12)：127-131．

[3]孙瑞民，杨风灵．CFG桩常见的质量问题分析和控制措施—以长螺旋钻机为例 [J]．工程地球物理学报，2006．3(3)：236-240．