CFG樁施工工藝及常見問題解決措施的探討

（中鐵八局集團昆明鐵路建設(shè)有限公司，云南 昆明 650200）

1 工程概況

官南路（廣福路-環(huán)湖東路）改擴建工程起于廣福路，止于環(huán)湖東路，道路全長約為4.67公里，抗震烈度：8度，設(shè)計年限：15年，計算標(biāo)準(zhǔn)軸載：BZZ~100，路面類型為瀝青混凝土路面，設(shè)計初年每天交通流量為12000pcu/d，設(shè)計交通增長率前5年8%、中間5年5%、后5年3%。，為城市Ⅰ級主干道，設(shè)計車速為50km/h。道路紅線寬度為50米，官南路沿線按雙向6車道實施，加上非機動車道及人行道后路基寬度為40m。機動車道路拱橫坡為2%，人行道及非機動車道橫坡為2%。

2 CFG樁施工工藝

2.1 長螺旋鉆管內(nèi)壓泵水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）施工工藝

2.1.1 成樁的順序：對稱、間隔、鄰排斜向跳打，嚴(yán)禁從一端開始按順序逐個施工。

2.1.2 工藝流程

樁位放點→攪拌混凝土→長螺旋鉆機就位、成孔→壓灌素混凝土→邊提升鉆桿，邊壓灌素混凝土→成樁、樁體養(yǎng)護→檢測→清樁間土及預(yù)留樁頭→鋪設(shè)褥墊層。

2.1.2.1 樁位放點按照地基處理圖設(shè)計的樁位、間距、數(shù)量，從已定好的2個軸線控制點引設(shè)出每一個樁的樁位點，并撒白灰作好標(biāo)識；經(jīng)監(jiān)理驗線合格后進行下道工序。

2.1.2.2 混凝土攪拌根據(jù)設(shè)計好的配合比，混合料攪拌要求按配合比進行配料，計量要求準(zhǔn)確，拌合時間不得少于1min?；旌狭霞铀亢吞涠龋ㄔO(shè)計要求長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料法施工時，坍落度控制在16～20cm）。在泵送前混凝土泵料斗、攪拌機筒內(nèi)應(yīng)備好熟料。

2.1.2.3 鉆機就位及成孔將長螺旋鉆就位，調(diào)整鉆機水平并固定，專人檢查將鉆頭錐尖對準(zhǔn)樁位中心點；螺旋鉆機就位后，司鉆人員根據(jù)鉆機架上的鉛錘調(diào)節(jié)鉆機垂直度，確保垂直度偏差≤1.0%。全部調(diào)整到位后，開始鉆孔，在鉆機架上預(yù)先做好深度標(biāo)記，利用深度標(biāo)記進行成孔深度控制，并由電流表的數(shù)值判斷是否進入設(shè)計土層（大于試樁確定的160A）。鉆孔過程中，一般應(yīng)先慢后快，既能保證減少鉆桿搖晃，又便于檢查鉆孔的偏差并及時糾正。當(dāng)遇到圓礫層或卵石層，會發(fā)現(xiàn)進尺明顯變慢、機架出現(xiàn)輕微晃動。據(jù)此可作為判定鉆桿進入圓礫層或卵石層的深度特征。在施工過程中，采用雙控標(biāo)準(zhǔn)控制孔深，既滿足有效樁長，又保證樁端進入持力層≥500mm。鉆機在鉆到預(yù)定深度后空轉(zhuǎn)30秒。

2.1.2.4 拔管、壓灌素混凝土成樁長螺旋鉆機鉆至設(shè)計深度且等鉆桿中孔灌滿混凝土后，開始一邊拔管，一邊泵送素混凝土，拔管速度控制在2～3m/min。嚴(yán)禁先拔管后泵料。設(shè)專人指揮協(xié)調(diào)鉆機操作手和混凝土泵操作手保證泵送混凝土和提升鉆桿的默契配合，施工中的每根樁的投料量不得少于設(shè)計灌入量，以確保成樁質(zhì)量。提鉆的速率與混合料的泵送速率相協(xié)調(diào)，保證鉆桿孔內(nèi)混凝土表面高度始終略高于鉆桿底出料口。直至壓灌到場地地面為止。在飽和粉土、飽和沙土段內(nèi)，適當(dāng)放慢提鉆速度，以防流砂造成塌孔、斷樁現(xiàn)象。拔管速度放慢，拔管過程中不允許出現(xiàn)反插，不允許出現(xiàn)供料不及時現(xiàn)象。成樁過程宜連續(xù)進行，避免因后臺供料慢而導(dǎo)致停機待料，以至造成斷樁或縮頸。如果不可避免則在檢測報告出來后視具體情況而定是否進行補樁。

2.1.2.5 混凝土輸送量控制樁頂與施工作業(yè)面平齊，樁頂浮漿厚度≤200mm。確保設(shè)計樁頂標(biāo)高內(nèi)無浮漿；

2.1.2.6 檢測CFG樁施工完，樁體強度達到設(shè)計值后，由第三方檢測單位進行檢測。并根據(jù)檢測報告作出相應(yīng)的處理。在施工過程中作好材料的試塊的取樣工作，進行28天后的抗壓強度。

2.1.2.7 清理樁間土和樁頭檢測合格后，采用鋼釬及風(fēng)鎬等工具鑿除預(yù)留樁頭至設(shè)計標(biāo)高。鑿樁頭時，鋼釬水平放置，禁止豎向劈鑿樁頭，以防破壞樁身質(zhì)量。如斜面（集水坑等坡面）按實際坡度剔除預(yù)留樁頭。鑿除樁頭后，及時清運平整到位。

2.1.2.8 褥墊層施工CFG樁施工完后，在樁頂鋪設(shè)一層30cm的褥墊層，在褥墊層上加鋪一層鋼塑土工格柵。褥墊層采用級配良好的碎石或砂礫，也可以采用風(fēng)化玄武巖，其最大粒徑不得超過30mm。虛鋪厚度為25cm左右，虛鋪后采用靜力壓實，在樁間土含量不大時亦可夯實。樁間土含水量較高時，特別是高靈敏土，應(yīng)注意監(jiān)測施工擾動對樁間土的影響，以避免產(chǎn)生橡皮土。

2.2 振動沉管灌注水泥粉煤灰碎石樁CFG樁施工工藝

2.2.1 成樁順序：分段布置樁機，施工順序由小里程往大里程。連續(xù)施打可能造成的缺陷是樁徑被擠扁或縮頸，采用隔排跳打方式以避免發(fā)生已打樁樁徑被擠小或縮頸現(xiàn)象。

2.2.2 工藝流程

樁位放點→攪拌混凝土→走管式沉管振動鉆機就位、成孔→壓灌素混凝土→邊提升鉆桿，邊壓灌素混凝土→成樁、樁體養(yǎng)護→檢測→清樁間土及預(yù)留樁頭→鋪設(shè)褥墊層。

2.2.2.1 樁位放點：（同長螺旋樁樁施工）

2.2.2.2 混凝土攪拌：（同長螺旋樁樁施工）振動沉管灌注成樁施工的坍落度宜為30～50mm。

2.2.2.3 鉆機就位及成孔：將沉管振動鉆機就位，調(diào)整鉆機水平并固定，專人檢查砼樁頭安放埋入樁位中心點，樁頭埋入地表下應(yīng)在30cm左右；樁機就位后，司鉆人員根據(jù)鉆機架上的鉛錘調(diào)節(jié)鉆機垂直度，確保垂直度偏差≤1.0%。

2.2.2.4 沉管：樁機就位后，開始沉管，要求沉管深度達到設(shè)計深度。當(dāng)沉入深度達到設(shè)計深度時，樁機前趾上抬兩次，工作電流達到100A以上仍無法下沉?xí)r，此時的沉管深度作為樁長。沉管過程中，須做好記錄。終孔嚴(yán)則上按照地質(zhì)報告入④層粉砂層≥1.0m，嚴(yán)格控制最后30s的電流值，根據(jù)試樁確定貫入度和電流值。

2.2.2.5 裝料：為避免出現(xiàn)斷樁、縮脛現(xiàn)象，首次裝料應(yīng)裝滿至沉管上口以下1米處，以后用錘擊檢查，使沉管內(nèi)保持充足的砼量?；旌狭蠂?yán)格按照實驗確定的配合比進行配制，攪拌時間不得小于1min。拌合用的碎石、砂雜質(zhì)含量不大于5%。振動沉管至指定位置時，盡快投料，投料時采用料斗空中投料，以保證成樁標(biāo)高滿足要求。成樁樁頂浮漿厚度一般不超過200mm。

2.2.2.6 拔管：當(dāng)混凝土料按照需要加完后，開動電動機，沉管原地留振10s左右，然后邊振動邊拔管。拔管速度應(yīng)均勻控制在0.8～1.2m/min；如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速度可適當(dāng)放慢，控制在0.6-0.8m/min間。

2.2.2.7 褥墊層鋪設(shè)做法同長螺旋CFG樁。

3 施工中常見問題及解決措施

3.1 長螺旋CFG樁施工中常見問題及解決措施

長螺旋CFG樁施工時出現(xiàn)樁體斷樁、縮頸、不成樁或樁體上部存氣等情況，主要由堵管造成。

堵管主要因混合料配合比不合理、攪拌質(zhì)量有缺陷、設(shè)備缺陷、施工操作不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐伞?/p>

3.1.1 混合料配合比不合理的情況，主要應(yīng)嚴(yán)格控制細(xì)骨料和粉煤灰的摻量。當(dāng)混合料中的細(xì)骨料和粉煤灰的用量較少時，混合料和易性不好，易造成經(jīng)常堵管。但粉煤灰的摻量宜控制在60~80kg/m3。

3.1.2 攪拌質(zhì)量有缺陷的情況，主要應(yīng)嚴(yán)格控制混合料坍落度。當(dāng)坍落度太大時，易產(chǎn)生泌水、離析現(xiàn)象，在泵管內(nèi)的水浮到上面，在泵壓作用下，水先流動，骨料與砂漿分離，摩擦力劇增，從而導(dǎo)致堵管。當(dāng)坍落度太小時，混合料在泵管內(nèi)的流塑性差，也容易造成堵管。施工時坍落度宜控制在16~20cm，若混合料流塑性較差，可適量摻入泵送劑。另外也應(yīng)嚴(yán)格控制混合料中的粗骨料粒徑，避免大塊粗料通過格柵混入泵管內(nèi)。

3.1.3 設(shè)備缺陷主要有彎管半徑不合理、彎頭與鉆管垂直連接、施工結(jié)束后未及時清洗泵管。此外由于管接頭不牢固、墊圈破損，也會造成水泥砂漿流失，導(dǎo)致堵管。鉆頭設(shè)計不合理，密封不嚴(yán)，水泥漿流失，形成砂塞堵住閥門，混合料無法下落，造成堵管。

3.1.4 施工操作不當(dāng)?shù)那闆r，主要是在注滿混合料后未及時提鉆，在泵壓作用下會使鉆頭處的水泥漿液擠出，在鉆頭閥門處產(chǎn)生干硬性混合料塞體，使泵管堵塞，混合料不能下落。

3.2 振動沉管CFG樁施工中常見問題及解決措施

振動沉管CFG樁施工中易出現(xiàn)出現(xiàn)樁體斷樁、縮頸、灌量不足、成樁偏斜、達不到設(shè)計深度等情況，主要成因及防治措施如下：

3.2.1 斷樁、縮頸的原因分析及防治措施

3.2.1.1 原因分析

（1）由于土層變化，在高水位的粘性土中，震動作用下會產(chǎn)生縮頸。（2）灌樁填料沒有嚴(yán)格按照配合比進行配料、攪拌以及攪拌時間不夠。（3）在冬季施工中，對粉煤灰碎石樁的混合料保溫措施不當(dāng)，灌注溫度不符合要求，澆灌又不及時，使之受凍或達到初凝。雨季施工，防雨措施不力，材料中混入較多的水份，坍落度過大，從而使強度降低。（4）拔管速度控制不嚴(yán)。（5）冬季施工凍層與非凍層結(jié)合部易產(chǎn)生縮頸或斷樁。（6）開挖樁頂處理不好。

3.2.1.2 防治措施

（1）控制拔管速度，一般 0.8～1.2m/min。每拔管1.5～2.0m，留振20s左右（根據(jù)地質(zhì)情況掌握留振次數(shù)與時間或者不留振）。（2）出現(xiàn)縮頸或斷樁，采取加樁處理。（3）混合料的供應(yīng)采用現(xiàn)場攪拌，應(yīng)注意季節(jié)施工。雨季防雨。冬季保溫，保證灌入溫度在5℃以上。（4）每個工程開工前，都要做工藝試驗，以確定合理的工藝，并保證設(shè)計參數(shù)，必要時要做荷載試驗樁。（5）混合料的配合比在工藝試驗時進行試配，以便最后確定配合比。開挖樁頂處理要合理選擇施工方案，否則應(yīng)采取補救措施，開挖樁頂必須待樁體施工完畢并達到一定強度（一般7d左右）。

3.2.2 灌量不足的原因分析及防治措施

3.2.2.1 原因分析

（1）原狀土（如粘性土、淤泥土等）在飽和水或地下水中，由于振動沉管過程中產(chǎn)生流塑狀，而形成高空隙水壓力，使局部產(chǎn)生縮頸。（2）開始拔管時有一段距離材料不能順利流出。（3）在樁管沉入過程中，地下水或泥土進入樁管。

3.2.2.2 防治措施

（1）根據(jù)地質(zhì)報告，預(yù)先確定出合理的施工工藝。開工前要進行工藝試樁。（2）同“斷樁、縮頸”中的防治措施（2）、（3）。（3）克服樁管沉入時進入泥水，應(yīng)在沉管前灌入一盤標(biāo)號為7.5MPa粉煤灰砼，起到封底作用。（4）確定實際灌入量的充盈系數(shù)。（5）用浮標(biāo)觀測檢查控制填充材料的灌量，否則應(yīng)采取補救措施，并做好詳細(xì)記錄。

3.2.3 成樁偏斜、達不到設(shè)計深度的原因分析及防治措施

3.2.3.1 原因分析：

（1）場地未進行充分的平整壓實。（2）樁管不合格。（3）打樁時樁位、垂直度未校正。（4）打樁順序不合理。

3.2.3.2 防治措施

（1）施工前場地要平整壓實。（2）施工前要選好合格的管樁，穩(wěn)定樁管要雙向校正，垂直度控制在0.5～1%。（3）樁位偏差應(yīng)在規(guī)范允許范圍內(nèi)（10～20mm）。（4）選擇合理的打樁順序，不得從四周向內(nèi)推進施工，而應(yīng)采取從中心向外推進或從一邊向另一邊推進的方案。