长螺旋钻机施工CFG桩的工艺略谈
论文摘要：本文主要阐述高速公路软基处理CFG桩施工技术
论文关键词：桩复合地基,机械设备选用,施工工艺,试验,检测,施工注意事项
质量问题及预防措施
1工程概况
京津第二通道是国家干线（高速）公路网规划的重要组成部分，设计单位是北京市市政工程设计研究总院。根据北京高速公路建设的成功经验，对桥头填土工后沉降控制指标为5厘米，依据勘测设计报告，经沉降计算路基填方6-8米的工后沉降为24.5-41厘米，为避免工后沉降过大，缓解桥头跳车对路面、桥面及伸缩缝的破坏，提高车辆行驶的安全性和舒适性，设计院综合考虑技术、经济、施工进度，通过分析比较，对桥头采用CFG桩复合地基处理。
2FG桩复合地基简介
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,CFG桩复合地基,是指通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，使复合地基承载力的提高。它具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛应用于各类工程的地基处理和加固。一般有三种成桩施工方法:即振动沉管灌注成桩(适用于粉土、粘性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土)和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩(适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。
3机械设备选用
本标段桥位下的土质组成为：轻亚粘土、中亚粘土、重亚粘土及重亚砂土，根据此土质组成,决定选用长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩的方法进行施工。
长螺旋钻机成孔泵送混合料施工CFG桩采用先进的压灌技术，即钻孔与灌注混凝土合二为一，一次性完成。钻机钻孔至设计深度后提钻并同时用混凝土输送泵压入超流态混凝土，直至设计标高处成桩，既提高了成桩速度，减少缩径、塌孔及孔底沉渣等一系列质量问题，又解决了废浆外运等环保问题。
图1长螺旋钻机及混凝土输送泵
4施工工艺流程
施工工艺流程
4.1测量放样
测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并用平地机平整碾压后放出各桩的准确位置，将线路纵坡、横坡考虑在内后，原地面标高控制在正负5公分以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm处。根据设计图纸将施工区域进行划分，并将各桩进行编号，定机定人进行管理。
4.2桩位放点
桩位放点根据桩位平面布置图及设计图纸施工放样，用钢签在桩位处打孔并填满石灰做出标记。桩位偏差控制在100mm以内。放点工作完成以后，报请现场监理工程师进行检查验收。
4.3钻机就位
施工前测量场地标高，埋设控制桩，确定成孔控制深度，在钻杆上做出控制标志，并作记录并通知监理报验。桩位点经检验合格，钻机就位后，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%。现场控制采用钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度。每一根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查，满足要求后方可开钻。
图2钻机就位
4.4钻孔、提钻、压灌、成桩
钻机就位稳定后,开始钻孔,当钻具钻至设计深度后,空转清土,以便使孔底虚土被钻出。
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、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标高时，于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处做醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。在正式施工时，当动力头底面到达标记处桩长即满足设计要求。施工时还需要考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。
在钻进过程中，当遇到圆砾层或卵石层时，会发现进尺明显变慢、机架出现轻微晃动。在施工时可根据这些特征来判定钻杆进入圆砾层或卵石层的深度。
图3钻机钻进
钻至设计深度后，用混凝土泵通过管路把坍落度为18--20cm的高流动的混凝土打入孔底，与此同时提钻，孔底单向活门自动打开，使混凝土流出，并使钻具在混凝土内埋深0.3--1.0m左右。提钻速度必须与混凝土的泵入速度相匹配，即混凝土的灌入量使孔内混凝土面抬升高度比钻头的位置始终高出0.3--1.0m，以防止出现断桩。
图4成桩
4.5移机
当上一根桩施工完毕后，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，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
4.6清理桩间土
CFG桩体达到一定设计强度后，用胶轮挖掘机将桩间土挖出，清理平整并压实。
4.7破除桩头
桩间土清理完毕后，集中进行桩头破除。采用切割机进行桩头破除，能避免桩体遭到破坏。破除的桩头及时运走。
4.8褥垫层施工
破除桩头后进行褥垫层施工。褥垫层厚度为50厘米，采用天然二灰稳定砂砾（最大粒径不超过3厘米），按照路基施工标准层层碾压。
5试验及CFG桩检测
5.1桩体混凝土
桩体混凝土采用C20商品混凝土，必须具备以下资料：
A、水泥出场合格证或试验证明。
B、水泥试验报告（复试单）。
C、砂试验报告。
D、石子(骨料)试验报告。
E、外加剂产品合格证。
F、混凝土配合比通知单。
G、混凝土试块强度报告
5.2试验取样
项目部试验人员对进场每一车商品混凝土进行坍落度试验，控制坍落度在18～20cm之间。每100m做六组试块，及时养生。
5.3桩体检测
用低应变检测方法检验桩身质量，施工单位按总桩数的10%检验。
5.4复合地基承载力检测
用平板荷载试验进行复合地基承载力检测，总桩数的8‰，且每检验一批不少于3根。
6施工中注意事项
6.1操作手之间的配合
CFG桩成桩过程由现场工程技术人员指挥，桩机操作手和地泵操作手密切配合，按照先泵料后拔管的原则，防止CFG桩因先拔管后泵料而成吊脚桩。
6.2严格控制提钻速度
提钻速度过快可能导致桩径偏小或缩径断桩，而提钻速度过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。
项目部选用三一闸板混凝土输送泵，其技术参数为：冲程1米，一次冲程为3秒，活塞直径为15cm。一次冲程输送量为：
，一分钟混凝土输送量为：
因此提钻速度拟定为：
。在实际施工中，结合地层能力，提钻速度一般控制在2m～3m/min。
图5三一闸板混凝土输送泵
6.3拔管的连续性
拔管过程中避免反插，若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量。
6.4桩顶标高的控制
在螺旋钻压灌混凝土桩施工中，由于钻孔中土体涌向地面，使场地地势抬高，桩顶标高较难控制。如控制不当则桩顶标高不足或超高，造成桩的整体质量差和材料的浪费、效益的降低。
桩顶标高的控制应根据施工机械采用理论和实际相结合的原则。关键为控制输料量和最后一次泵送量。施工时应做好最后一次泵送量成桩高度的理论计算和实际调整，施工时应根据泵送一次输出量、钻杆内混凝土量及实际孔深及时调整。
图6标高控制-超灌
6.5桩头破除
在破除桩头前应准确测量桩顶标高，并在纵横向挂线标示桩头水平位置。凿除桩头时严禁单边打眼凿桩头，防止桩头成斜面或破损，截取后的桩头面应是水平面。清理桩间土和截取桩头时，应采取相应的预防措施，防止造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
7成桩时应注意的质量问题及采取相应的措施
7.1桩位偏差
桩位偏差指桩轴心位置偏离设计桩位并超出规程、规范允许偏差值。造成桩位偏差主要原因如下：
A、测量放线时，放线、设点发生偏差。
B、施工中桩位点模糊不清,以至螺旋钻机对准桩位点时发生偏差。
C、施工时遇到障碍物时,发生偏差。
D、桩位偏差经常是人为的疏忽，应加强管理引起注意。
采取相应预防措施如下：
A.加强管理，技术人员须持证上岗，严格按照规程、规范，设计要求进行测放桩位。设置桩位点必须有明确标志。
B.要求施工机械安放稳固水平，钻杆垂直对准桩位。遇到地下障碍物时必须及时清除。
C.施工中，由于部分桩位被成孔时涌到地面的土掩埋，可预先用细钢筋插入桩位点，使之不被掩埋。可提高对桩位点的准确度和施工效率。
7.2堵管
堵管是指钻杆在提升过程中，砼阻塞在钻杆或输料管中，不能连续灌注，严重时造成管路爆裂，危及人身安全。
主要原因如下：
A、螺旋钻排气不畅，施工人员对机械参数不明确或调整不当，螺旋钻提升速度与泵送量不协调。
B、混凝土泵送压力偏低：混凝土中粗骨料粒径过大过多。
采取相应预防措施如下：
A、施工人员应进行严格培训并考核合格后,持证上岗。
B、每次泵送混凝土前应检查排气孔是否通畅。
C、严格控制螺旋钻提升速度，并与泵送量保持良好协调。
D、严格控制混凝土的原材料质量及混凝土搅拌时间，保证混凝土有良好的和易性及流动性。
7.3串孔
打完X号桩后，在施工桩相邻的Y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，此种现象称为串孔。发生串孔的原因如下：
A、被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂。
B、钻杆钻进过程中剪切作用对土体产生扰动。
C、土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。
采取相应预防措施如下：
A、减少在串孔区域的打桩推进排数，减少对已打桩扰动能量的积累。
B、合理提高钻头钻进速度
8．总结
科学技术的不断进步，随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现，对高速公路施工的要求也越来越高，施工企业正面临着严峻的挑战。CFG桩作为高速公路软基处理中的一个新工艺，具有广阔的市场前景。如果施工企业能尽快的去了解和适应新工艺，就能快人一步的进入市场，为公司创造更大的效益。由于本人水平有限，文中难免有不妥之处，欢迎批评指正。
参考文献
1 CFG桩复合地基的原理与设计,《地质灾害与环境保护》,黄荣,邓跃光
2 CFG桩复合地基技术及工程实践》,阎明礼编著,中国水利水电出版社出版
3 复合地基理论及工程应用》,龚晓南编著,中国建筑工业出版社出版
论文关键词：桩复合地基,机械设备选用,施工工艺,试验,检测,施工注意事项
质量问题及预防措施
1工程概况
京津第二通道是国家干线（高速）公路网规划的重要组成部分，设计单位是北京市市政工程设计研究总院。根据北京高速公路建设的成功经验，对桥头填土工后沉降控制指标为5厘米，依据勘测设计报告，经沉降计算路基填方6-8米的工后沉降为24.5-41厘米，为避免工后沉降过大，缓解桥头跳车对路面、桥面及伸缩缝的破坏，提高车辆行驶的安全性和舒适性，设计院综合考虑技术、经济、施工进度，通过分析比较，对桥头采用CFG桩复合地基处理。
2FG桩复合地基简介
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,CFG桩复合地基,是指通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，使复合地基承载力的提高。它具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛应用于各类工程的地基处理和加固。一般有三种成桩施工方法:即振动沉管灌注成桩(适用于粉土、粘性土及素填土地基)、长螺旋钻孔灌注成桩(适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土)和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩(适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地)。
3机械设备选用
本标段桥位下的土质组成为：轻亚粘土、中亚粘土、重亚粘土及重亚砂土，根据此土质组成,决定选用长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩的方法进行施工。
长螺旋钻机成孔泵送混合料施工CFG桩采用先进的压灌技术，即钻孔与灌注混凝土合二为一，一次性完成。钻机钻孔至设计深度后提钻并同时用混凝土输送泵压入超流态混凝土，直至设计标高处成桩，既提高了成桩速度，减少缩径、塌孔及孔底沉渣等一系列质量问题，又解决了废浆外运等环保问题。
图1长螺旋钻机及混凝土输送泵
4施工工艺流程
施工工艺流程
4.1测量放样
测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并用平地机平整碾压后放出各桩的准确位置，将线路纵坡、横坡考虑在内后，原地面标高控制在正负5公分以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm处。根据设计图纸将施工区域进行划分，并将各桩进行编号，定机定人进行管理。
4.2桩位放点
桩位放点根据桩位平面布置图及设计图纸施工放样，用钢签在桩位处打孔并填满石灰做出标记。桩位偏差控制在100mm以内。放点工作完成以后，报请现场监理工程师进行检查验收。
4.3钻机就位
施工前测量场地标高，埋设控制桩，确定成孔控制深度，在钻杆上做出控制标志，并作记录并通知监理报验。桩位点经检验合格，钻机就位后，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%。现场控制采用钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度。每一根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查，满足要求后方可开钻。
图2钻机就位
4.4钻孔、提钻、压灌、成桩
钻机就位稳定后,开始钻孔,当钻具钻至设计深度后,空转清土,以便使孔底虚土被钻出。
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、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标高时，于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处做醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。在正式施工时，当动力头底面到达标记处桩长即满足设计要求。施工时还需要考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。
在钻进过程中，当遇到圆砾层或卵石层时，会发现进尺明显变慢、机架出现轻微晃动。在施工时可根据这些特征来判定钻杆进入圆砾层或卵石层的深度。
图3钻机钻进
钻至设计深度后，用混凝土泵通过管路把坍落度为18--20cm的高流动的混凝土打入孔底，与此同时提钻，孔底单向活门自动打开，使混凝土流出，并使钻具在混凝土内埋深0.3--1.0m左右。提钻速度必须与混凝土的泵入速度相匹配，即混凝土的灌入量使孔内混凝土面抬升高度比钻头的位置始终高出0.3--1.0m，以防止出现断桩。
图4成桩
4.5移机
当上一根桩施工完毕后，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，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
4.6清理桩间土
CFG桩体达到一定设计强度后，用胶轮挖掘机将桩间土挖出，清理平整并压实。
4.7破除桩头
桩间土清理完毕后，集中进行桩头破除。采用切割机进行桩头破除，能避免桩体遭到破坏。破除的桩头及时运走。
4.8褥垫层施工
破除桩头后进行褥垫层施工。褥垫层厚度为50厘米，采用天然二灰稳定砂砾（最大粒径不超过3厘米），按照路基施工标准层层碾压。
5试验及CFG桩检测
5.1桩体混凝土
桩体混凝土采用C20商品混凝土，必须具备以下资料：
A、水泥出场合格证或试验证明。
B、水泥试验报告（复试单）。
C、砂试验报告。
D、石子(骨料)试验报告。
E、外加剂产品合格证。
F、混凝土配合比通知单。
G、混凝土试块强度报告
5.2试验取样
项目部试验人员对进场每一车商品混凝土进行坍落度试验，控制坍落度在18～20cm之间。每100m做六组试块，及时养生。
5.3桩体检测
用低应变检测方法检验桩身质量，施工单位按总桩数的10%检验。
5.4复合地基承载力检测
用平板荷载试验进行复合地基承载力检测，总桩数的8‰，且每检验一批不少于3根。
6施工中注意事项
6.1操作手之间的配合
CFG桩成桩过程由现场工程技术人员指挥，桩机操作手和地泵操作手密切配合，按照先泵料后拔管的原则，防止CFG桩因先拔管后泵料而成吊脚桩。
6.2严格控制提钻速度
提钻速度过快可能导致桩径偏小或缩径断桩，而提钻速度过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。
项目部选用三一闸板混凝土输送泵，其技术参数为：冲程1米，一次冲程为3秒，活塞直径为15cm。一次冲程输送量为：
，一分钟混凝土输送量为：因此提钻速度拟定为：
。在实际施工中，结合地层能力，提钻速度一般控制在2m～3m/min。图5三一闸板混凝土输送泵
6.3拔管的连续性
拔管过程中避免反插，若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量。
6.4桩顶标高的控制
在螺旋钻压灌混凝土桩施工中，由于钻孔中土体涌向地面，使场地地势抬高，桩顶标高较难控制。如控制不当则桩顶标高不足或超高，造成桩的整体质量差和材料的浪费、效益的降低。
桩顶标高的控制应根据施工机械采用理论和实际相结合的原则。关键为控制输料量和最后一次泵送量。施工时应做好最后一次泵送量成桩高度的理论计算和实际调整，施工时应根据泵送一次输出量、钻杆内混凝土量及实际孔深及时调整。
图6标高控制-超灌
6.5桩头破除
在破除桩头前应准确测量桩顶标高，并在纵横向挂线标示桩头水平位置。凿除桩头时严禁单边打眼凿桩头，防止桩头成斜面或破损，截取后的桩头面应是水平面。清理桩间土和截取桩头时，应采取相应的预防措施，防止造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
7成桩时应注意的质量问题及采取相应的措施
7.1桩位偏差
桩位偏差指桩轴心位置偏离设计桩位并超出规程、规范允许偏差值。造成桩位偏差主要原因如下：
A、测量放线时，放线、设点发生偏差。
B、施工中桩位点模糊不清,以至螺旋钻机对准桩位点时发生偏差。
C、施工时遇到障碍物时,发生偏差。
D、桩位偏差经常是人为的疏忽，应加强管理引起注意。
采取相应预防措施如下：
A.加强管理，技术人员须持证上岗，严格按照规程、规范，设计要求进行测放桩位。设置桩位点必须有明确标志。
B.要求施工机械安放稳固水平，钻杆垂直对准桩位。遇到地下障碍物时必须及时清除。
C.施工中，由于部分桩位被成孔时涌到地面的土掩埋，可预先用细钢筋插入桩位点，使之不被掩埋。可提高对桩位点的准确度和施工效率。
7.2堵管
堵管是指钻杆在提升过程中，砼阻塞在钻杆或输料管中，不能连续灌注，严重时造成管路爆裂，危及人身安全。
主要原因如下：
A、螺旋钻排气不畅，施工人员对机械参数不明确或调整不当，螺旋钻提升速度与泵送量不协调。
B、混凝土泵送压力偏低：混凝土中粗骨料粒径过大过多。
采取相应预防措施如下：
A、施工人员应进行严格培训并考核合格后,持证上岗。
B、每次泵送混凝土前应检查排气孔是否通畅。
C、严格控制螺旋钻提升速度，并与泵送量保持良好协调。
D、严格控制混凝土的原材料质量及混凝土搅拌时间，保证混凝土有良好的和易性及流动性。
7.3串孔
打完X号桩后，在施工桩相邻的Y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，此种现象称为串孔。发生串孔的原因如下：
A、被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂。
B、钻杆钻进过程中剪切作用对土体产生扰动。
C、土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。
采取相应预防措施如下：
A、减少在串孔区域的打桩推进排数，减少对已打桩扰动能量的积累。
B、合理提高钻头钻进速度
8．总结
科学技术的不断进步，随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现，对高速公路施工的要求也越来越高，施工企业正面临着严峻的挑战。CFG桩作为高速公路软基处理中的一个新工艺，具有广阔的市场前景。如果施工企业能尽快的去了解和适应新工艺，就能快人一步的进入市场，为公司创造更大的效益。由于本人水平有限，文中难免有不妥之处，欢迎批评指正。
参考文献
1 CFG桩复合地基的原理与设计,《地质灾害与环境保护》,黄荣,邓跃光
2 CFG桩复合地基技术及工程实践》,阎明礼编著,中国水利水电出版社出版
3 复合地基理论及工程应用》,龚晓南编著,中国建筑工业出版社出版
关键字：交通,北京
