神鸣公主的无邪CFG桩施工工艺工法 QB/ZTYJGYGF-LJLM-0113-2011 ） 第四工程有限公司 杨 波 1. 前言 1.1 工艺工法概况 CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩 ( Cement Fly-ash Gravel Pile ) 的英文缩写，由碎石、 石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，采用长螺旋钻机成孔，钻至设计高程后提钻 和泵送混凝土同步进行，并利用泵压成桩。是介于刚性桩与柔性桩之间的一种具 有较高粘结强度的桩型。 1.2 工艺原理 CFG桩通过单桩的摩擦力及群桩的应力分散作用， 与桩间土和褥垫层一起构成 CFG桩复合地基。其加固原理是：当基础承受垂直荷载时，桩和桩间土均会发生沉 降变形，但桩的变形远比土的小，因此桩在受力后向上位移，伸入基础顶面设置 的一定厚度的褥垫层中，垫层被不断调整并与桩间土良好接触，基础通过褥垫层 也与桩间土形成良好接触，从而桩、桩间土、褥垫层组成了一个协同工作的复合 受力整体，共同承担上部基础传递的荷载。 2. 工艺工法特点 2.1 CFG桩一般不用配筋， 还可利用粉煤灰和石屑作掺和料， 降低了工程造价。 2.2 成桩效率高，施工速度快。 2.3 有效利用工业废料，经济环保。 3. 适用范围 适用于砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地层的地基加固处理。 4. 主要引用标准 《公路工程质量检验评定标准》 JTGF801； 《公路路基施工技术规范》 JTG_F10； 《铁路路基施工规范》 TB10202； 《铁路路基工程施工质量验收标准》 TB10414； 《客运专线铁路路基工程施工技术指南》 TZ212。 5. 施工方法 CFG桩是在素混凝土桩基工艺上发展起来的新型桩体，桩体材料主要由碎石 （卵石）、砂、粉煤灰，与适量水泥和水拌制而成，通过长螺旋钻机成孔，泵送混 合料成桩，将荷载传递到深处土层。桩体与桩间土体共同作用，组成水泥粉煤灰 桩复合地基。 6. 工艺流程及操作要点 6.1 施工工艺流程 CFG桩施工工艺流程见图 1。 施 工 准 备 桩 位 对 中 混 合 料 搅 拌 沉管至设计标高 边拔管边投混合料 灌注混合料至设计标高 凿桩头及清理桩间土 检测、验槽 铺 设 褥 垫 层 图 1 CFG 桩施工工艺流程图 6.2 操作要点 6.2.1 施工准备 1 平整场地：清除障碍物，标记处理场地范围内地下够造物及管线 测量放线：定出控制轴线、依据设计文件确定打桩场地边线并标识。测定 桩体位置，桩位用白灰或木桩标识（ CFG桩施打顺序：横向从线路中心向两侧顺序 横向推进，纵向从有结构物或分界点顺线路方向纵向推进） 。 6.2.2 钻机就位 通过悬挂在钻杆导向架侧面的垂球及在导向架上标出的对照线位置来调整钻 机的水平和钻杆的垂直度。垂直度的容许偏差不大于 1%。同时在钻进过程中，随 时注意观察垂球，确保钻机的垂直度。满足要求后方可开钻。 6.2.4 试桩：复核实际地质与施工图中的资料是否一致，必须试试桩，一般每 100m地段试钻 2～3 根。 6.2.5 开钻 : 关闭钻头阀门，移动钻头至桩位处，驱动马达钻进，钻进速度一 般要先慢后快钻进过程中要随时检查钻杆的垂直度，不能晃动，钻位不能偏移， 如果有异常情况，必须马上调整，放慢钻进速度，否则会使钻杆、钻头损坏，钻 出的孔位也偏斜。根据设计桩长和地面标高、桩顶标高推算出钻孔深度，在钻杆 上作出标记。钻到标记处停钻，准备灌注混凝土。 6.2.6 钻进成孔： 1 螺旋钻初钻给进量每转控制在 10～30mm,正常后可提速为临界转速的 1.2 ～ 1.3 倍，砂土中取高值、粘土中取低值，所以应尽量采用中、高转速、低扭矩、少 进刀的工艺，使得螺旋叶片之间保持较大空间，提高成孔效率。 2 根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。 6.2.7 混合料搅拌：按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间控制在 60～ 120s， 塌落度控制在 160～200mm。具体搅拌时间还应根据试验确定，电脑控制和记录。 6.2.8 灌注及拔管： 1 钻到设计标高后，停钻准备灌注，当混凝土充满钻管内后开始拔管，严禁 先拔管后泵送混凝土。拔管时钻杆停止转动，严禁边拔管边转动，应边灌注边提 钻，均匀提升，拔管速度控制在 2.3m/min 左右。拔管速率太快可能导致桩径偏小 或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强 度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。 2 提拔钻杆要采用静止提拔，在特殊情况下采用边旋转提拔，同时通过混凝 土输送泵的泵送次数来确定实际投料量，必须保持混凝土面始终高于钻头面，钻 头低于混合料面 15～25cm。确保钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续； 6.2.9 桩头控制： 为了防止桩头表层呈砂浆或纯水泥状态， 而造成桩的混凝土 强度达不到设计和规范要求，在灌至桩顶时采用钢筋制成的探灰器进行量测，按 设计和规范要求，预留不低于 500mm的浮浆层。灌注完成后，桩顶盖土封顶进行 养护。 6.2.10 钻机移位，灌注完成后钻机后退移至下一桩位钻孔。 6.2.11 挖除桩顶土：挖除桩顶土首先测定地面标高，并作出标记，计算挖土 深度，用小型挖机将土挖至设计桩顶标高以上 20cm处，剩余 20cm人工清底挖除。 6.2.12 桩头处理：采用人工配合小型机具开挖基坑，截除保护桩头（ 50cm）， 凿除时要避免扰动桩头以下桩身的质量。首先用水准仪将设计桩顶标高打在桩身 上，然后由两个工人用两根钢针在截断位置，从相对方向同时剔凿将多余的桩截 掉。桩头截除完后，平整桩顶面，清理场内余土。 6.2.13 CFG 桩检测： CFG桩施工完成后 28d 进行检测。用小应变仪检测，静 载试验抽样复核，小应变仪随机抽检 10%，主要检测桩长、桩身是否完整、有无缩 颈等现象。 CFG桩单根桩承载力应不小于 500KN，试验桩数为总桩数的 3%，且每工 点不小于 3 点。 6.2.14 铺设褥垫层：褥垫层厚度宜为 150～300mm，具体由设计确定。施工时 虚铺厚度（ h）：h=ΔH/ λ 其中为夯填度，一般取 0.87 ～0.90 。虚铺完成后宜采用 静力压实法至设计厚度；当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯 实法。对较干的砂石料，虚铺后可适当洒水再进行碾压或夯实。 7. 劳动力组织 劳动力使用计划见表 2，应根据工程进度、工程量等的需要进行增减。 表 1 劳动力组织表 序号 工种 人数 职责 1 司机 2 负责钻机成孔 2 泵车负责 2 负责泵送混凝土，泵管前移 3 修理 1 机械维护与修理 4 电工 1 负责施工用电 5 安全员 1 全面负责施工现场安全质量 6 测量 2 负责施工中量测 7 记录员 1 原始记录 8. 主要机具设备 主要施工机具见表 3，具体可根据施工情况调整数量。 表 2 主要机具设备表 序号 机械 数量 备注 1 螺旋钻机 2 台 地质复杂段采用大功率钻机 2 混凝土罐车 4 辆 3 装载机 1 辆 4 吊车 1 台 起吊能力应不小于 10t 5 电流表 3 块 250A 以上容量 9. 质量控制 9.1 易出现的质量问题 9.1.1 混凝土超灌：混凝土灌是指 CFG桩使用的混凝土量超出设计 CFG桩的体 积。在软弱土层上，钻孔过程中钻杆的离心力作用、灌注时混凝土自重作用、输 送泵泵压作用下都会造成扩孔，使得混凝土用量增加。 9.1.2 缩颈：缩颈是指施工完成后桩身直径小于设计直径。 出现缩颈的原因有 两种：一是在灌注混凝土过程中钻杆提升速度过快，造成混凝土灌注不连续，导 致缩颈；二是由于钻头长时间磨耗严重造成桩颈缩小。 9.1.3 窜孔：窜孔现象是指在灌注完前一根 CFG桩后，钻相邻一根桩时，由于 前一根桩的混凝土未凝固而塌落至正在钻的孔桩内。 9.1.4 堵管：堵管是指在 CFG桩灌注过程中，混凝土凝固在输送泵管中，是混 凝土不能正常输送，堵管后需要大量人工拆除并疏通管道，然后重新安装，堵管 不仅影响施工进度，还影响 CFG桩的灌注质量，甚至损坏钻机。 9.2 质量保证措施 9.2.1 超灌处理 1 使用缩小钻头和端部钻杆直径的方法，用氧气和乙炔把钻头直径切割小。 2 把电动机的钻速调慢。 3 调节输送泵的阀门板，试管内泵压减小。 9.2.2 缩颈处理 严格控制拔管速度，尤其是饱和黏土、地下水丰富的孔位，应严格将拔管速 度控制在 2 ．0～2 ．5m／min，且送料、拔管应连续均匀，随钻随灌，防止停工待 料。当钻头磨损严重时及时更换钻头，或在磨损的钻头周围加焊一圈 Φ20 的螺纹 钢 , 以保证桩身直径。 9.2.3 窜孔处理 为避免出现窜孔现象，可采用隔桩跳打的方法进行施工。 9.2.4 堵管处理 应加强施工组织和原材料质量控制，混凝土各项指标要符合施工要求，并且 选择合理的弧形钢管。 10. 安全措施 10．1 主要安全风险分析 10.1.1 施工人员不遵守规章制度，违规作业及酒后驾驶。 10.1.2 机械施工期间不定时保养，带故障作业。 10.1.3 现场电源线路不明确，未设漏电保护器。 10.1.4 施工前后安全防护不及时。 10．2 安全保证措施 10.2.1 机械设备操作人员（或驾驶员）必须经过专门训练，熟悉机械操作性 能，经过专业管理部门考核取得操作证或驾驶证后上机（车）操作。 10.2.2 机械设备操作人员和指挥人员严格遵守安全操作技术规程，工作时集 中精力，谨慎工作，不擅离职守，严禁酒后驾驶。 10.2.3 机械设备发生故障后及时检修，绝不带故障运行，不违规操作，杜绝 机械和车辆事故。 10.2.4 专业电工持证上岗。电工有权拒绝执行违反电器安全操作规程的工作 指令，安全员有权制止违反用电安全的行为，严禁违章指挥和违章作业。 10.2.5 所有现场 施工人员佩带安全帽，特种作业人员佩带专门的防护工具。 10.2.6 所有现场作业人员和机械操作手严禁酒后上岗。 10.2.7 施工现场所有设备、安全装置、工具配件及防护用品必须经常检查， 确保完好和使用安全。 11. 环保措施 11.1.1 现场材料要堆码整齐，不得随意乱放，易于引起粉尘的细料或松散料 运输时用帆布、盖套等遮盖物覆盖。 11.1.2 施工机械和工具摆放整齐，使用机械设备时，要尽量减少噪声、废气 等污染。 11.1.3 施工废水、生活污水不直接排入农田、耕地、灌溉渠和水库，不排入 饮用水源。 11.1.4 钻孔产生的泥浆及清洗泵时所产生的污水应引流至征地界内的沉淀池 内经沉淀后达标排放，不得随意排放。 11.1.5 驶出施工现场的车辆应进行清理，避免携带泥土。 12. 应用实例 12.1 工程简介 12.1.1 新建铁路西安至宝鸡客运专线段路基地基处理工程，本段长度 1180m，地貌单元为渭河一级阶地，地 形平坦，地势开阔，高程一般为 445～452m左右，相对高差 7m。 12.1.2 地基处理设计为 CFG桩，桩长 6～11m，桩径为 0.4m，桩间距分为 1.3m 和 1.4m，桩位布置采用正三角形布置。 12.2 施工情况 DK558+100～DK559+280段路基地基处理工程开工时间为 2010 年 7 月，因该段 路基工程发生一类变更影响， 完工时间为 2011 年 5 月。平均日完成 120 根 （900～ 1000m）左右。 12.3 工程结果评价 实践证明 CFG桩由于在桩体材料中加入工业废料粉煤灰， 可以减少环境污染， 又达到料废物利用的目的， 具有显著的经济效益和社会效益， CFG 桩桩体不配筋， 又充分发挥了桩间土的承载力，与普通混凝土桩相比，所需桩数较少，其造价一 般只有桩基的 1/3 ～ 1/2 ，工程造价也低廉，经济效益和社会效益非常显著，值 得重点推广。 12.4 建设效果及施工图片 图 2 钻孔作业：采用长螺旋钻机进行钻孔 图 3 灌注混凝土：采用混凝土罐车运输混凝土到现场进行压灌混凝土 图 4 桩位检测：施工过程中技术人员对孔径、孔型及孔深进行检测 图 5 桩头处理 图 6 承载力检测

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