道路软土路基处理CFG桩工艺知识总结

一、定义：

CFG(Cement Fly—ash Grave)桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂和水按一定配合比均匀搅拌形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，既能较充分的发挥桩体材料的潜力，又可充分利用天然地基承载力，并能因地制宜利用地方材料，具有工效高、成本低、工后变形小、沉降稳定快的优点。

CFG桩地基处理包括CFG桩身、桩帽（板）、褥垫层几部分组成：桩＋帽＋褥垫层

二、试桩

试桩目的：

    

试桩是为了为下一步软基处理工程施工提供技术依据，其中包括：

（1）主要设备的适用性、配套设备的型号及数量；  

（2）根据地质情况初步选定施工工艺和施工顺序的合理性，通过确定施工控制参数及工序时间，相关人员的配备磨合；

（3）桩身质量、处理后单桩承载力或地基承载力是否达到设计要求等。

三、施工机械设备

机械设备应结合试桩确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置；施工CFG桩需要配置长螺旋钻机或振动沉管打桩机、发电机（若采用自发电时用）、砼输送泵，装载机、自卸汽车、挖掘机、小型挖掘机、砼罐车等。

 四、材料和配合比

选用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合要求及原材料质量验收有关标准，并按规定进行抽检。

     

按设计要求进行室内配合比试验，选定合适的配合比。

 五、施工工艺

路基CFG桩施工根据施工工艺，可分为“七区段”组织流水施工，分别为：

    

施工准备区、测量放样区、桩基施工区、桩间土清除区、桩头环切区、桩基检测区、桩帽施工区。

1、施工准备区：

  

清除路基范围内原地面表层植被，挖除树根,在部分现场地形起伏较大、横坡较明显区域。

 

在确定CFG桩顶标高时，要结合排水沟高程,确保在CFG桩施工过程中及施工完成后水经过褥垫层过滤后通过CFG桩顶面排至路基两侧排水沟内。

  

基底按设计要求施做路拱，并在路基两侧做好临时排水沟，保证排水通畅不积水。

  

场地平整完毕后，采用压路机碾压，以满足长螺旋钻机自重和抗钻机倾倒的要求。

2、测量放样区：

  

CFG桩的定位从涵洞轴线为中心线向两侧对称布置，每10m一个断面按照按照左中右三个点放出桩位，然后前后左右带线按照设计桩距精确量出每根桩的位置，用白灰线洒出十字网格线并在桩位中心插入木筷确定桩位，再在每个桩位处以木筷为中心用白灰线画圆圈帮助精确定位，测量放样完成后，要对操作手进行要求，按规定路线进行移机，防止破坏桩位标识点。

3、桩基施工区：

  

现场施工过程中技术人员要全程旁站、认真记录，严格按试桩总结各项参数进行现场控制。钻机准确就位后使钻杆垂直对准桩位中心，钻进过程中一般为先慢后快，当钻头到达设计桩长预定标高时根据钻机塔身处标记，确认钻进深度，并及时记录电流值。如遇因地质原因桩长打不到设计长度或桩底岩质与设计不符时，及时联系设计人员，以确定桩长。

采用秒表严格控制拔管速度，并如实记录，拔管应连续，混凝土泵送也必须连续，混凝土应灌注至设计CFG桩顶标高以上50cm，先停机再停止泵送混凝土，以保证桩顶混凝土密实。

4、桩间土清除区：

  

混合料龄期达7d后进行桩间土开挖、清理。清理时采用小型挖掘机配合人工进行，现场开挖时指定专人进行现场指挥，施工过程中严禁挖掘机碰撞桩头，以免造成断桩，桩周土采用人工清理干净。

5、桩头环切区：

  

通过测量挂线确定每根桩的桩顶设计标高，并在桩头用红油漆或墨线进行标识。

  

桩头破除采用环切工艺以尽量减小对桩头的扰动形成浅层断桩的情况，每边切入深度不小于15cm，切完后再桩头切缝处同一水平面按同一角度插入三根钢钎，用锤击打将桩头截断，再用钢钎铁锤将桩头从四周向中间修平，在环切过程中注意工人的防护工作，配备防护镜及手套。

6、桩基检测区：

  

成桩7天后对CFG桩采用低应变动力试验检测，检测数量为总桩数的10％，且每工点不低于3根。

  

成桩28天后采用复合地基载荷试验进行承载力检验，检验数量为桩数的2‰，且每工点不小于3根。

  

成桩28天后在桩体中心处，桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性与均匀性，拍摄照片，在桩身上中下取不同深度的不少于3个试样做抗压强度试验，检验数量为桩数的2‰，且每工点不小于3根；

7、桩帽施工区：

  

桩帽施工前要进行桩间土的平整、压实，并加强场地的排水；桩帽模板采用组合钢模板，确保不变形，保证桩帽成品质量；测量挂线确定模板四角位置，保证桩头位于桩帽中心位置；控制好桩头标高，保证桩头深入桩帽不小于5cm；桩帽混凝土施工完成后表面必须收光保证外观质量，并及时用土工布覆盖养护。

  

桩帽施工完成后，回填桩间土采用细粒土回填，回填土分两次填筑，每层采用小型压路机进行压实，每层压实厚度不小于10cm，不高于20cm，压实质量满足设计要求。 

六、质量控制

七、纠正及预防措施

7.1、堵管

堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率,增加工人劳动强度,还会造成材料浪费。

预防措施:

1) 要注意混合料的配合比,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70 kg/m3 ～ 90 kg/m3 的范围内,坍落度应控制在160mm～200 mm之间。

2) 严格控制坍落度。坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。

3) 严格控制提钻时间,在钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时必须提钻。

4) 冬季施工时,采用加热水的办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好不要超过60℃,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。

5) 严格控制弯头曲率半径,弯头与钻杆不能垂直连接。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,会造成管路堵塞。

7.2、窜孔

  

在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况,打完X号桩后,在施工相邻的Y号桩时,发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落,当Y号桩泵入混合料时,X 号桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。

  

发现窜孔的3个条件：

1) 被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;

2) 钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;

3) 土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。

 

 施工中采取的预控措施:

1) 采取隔桩、隔排跳打方法;

2) 设计人员根据工程实际情况采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰;

3) 减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动的能量的积累;

4) 合理提高钻头钻进速度。

7.3、桩头空芯

  

桩头空芯主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。

预防措施：为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。

7.4、桩端不饱满

  

桩端不饱满主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下浸

入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。预防措施:为杜绝这种情况,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。

八、碎石垫层施工

1、控制要点：

  ⑴大面积施工前，做压实工艺试验，确定施工参数，并报监理批准。验证施工技术、施工组织能达到预期的质量、进度效果，机械设备和人员配置合理，施工效率能满足施工组织确定的工期。

  ⑵对清表压实后的基底做出横向路拱，路拱坡度不得缓于设计的坡度，有利于排水。

  ⑶对于中间夹土工材料的垫层，上垫层开始采用人工摊铺，自卸汽车不得直接开到土工材料上，压实采用轻型压路机压实，保证土工材料完好无损。

2、质量通病及防治措施：

  ⑴砂石料材质不符合要求：砂石料的材质应当符合设计及验标要求，特别是含泥量不得超标，否则容易造成固结，起不到排水作用。

  防治措施：严格控制材料关，不合格的材料不得进场。

  ⑵土工材料受损坏。土工材料铺筑后，上层的垫层不得直接接触大型机械，否则易造成土工格栅的破坏，对纵横向的传力不利。

  防治措施：上层垫层采用人工摊铺，轻型压路机压实。

  ⑶压实质量达不到设计及验标要求，特别是上层垫层的压实，一般仅20cm厚，下面为土工格栅，振动不易太大了，否则易造成土工格栅的破坏；碎石垫层中一般掺入适量细颗粒（如石粉等），否则不易压实。