CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。由于CFG桩具有工程造价低,施工速度快,质量容易控制的特点,引起了各个部门广泛的关注,而且产生了显著的经济和社会效益。长螺旋钻管内泵压CFG桩是近年来发展起来的一种复合地基新技术,在全国大部分地区推广应用。近年来,随着长螺旋钻管内泵压CFG桩复合地基技术的应用,在实际施工过程中产生了各种各样的问题。CFG桩本身出现了窜孔、堵管、缩径等质量问题。当该技术应用在郑州以及周边地区的饱和粉土、粉细砂以及饱和软粘土等土层过程中,出现了地面沉降,桩周土体和建筑物的开裂、地下管线破坏等一系列的工程问题,给周围居民和单位的生活、工作带来诸多不便,也给建设单位和生产单位造成巨大的经济损失,严重阻碍了CFG桩复合地基技术在郑州以及周边地区的进一步推广和应用。郑州某小区工地,原设计是CFG桩,开发商听说CFG桩施工会造成地面沉降,害怕影响到周围的已建的建筑物,不惜多花100多万元改变桩型,最终将CFG桩改成高压旋喷桩。因此,政府主管部门不得不出面干涉这项技术的推广应用。郑东新区管理委员会曾下文明确要求一般不提倡使用,特别是施工周围有建筑及重要管线的建筑场地,若采用CFG桩方案应经特殊审批。研究长螺旋钻管内泵压CFG桩施工引起工程问题的机理及应对措施迫在眉睫。目前,在长螺旋钻管内泵压CFG桩的施工引起工程问题研究过程中主要存在以下问题:(1)施工过程中孔隙水压力变化规律不明确(2)施工对桩周土体的影响范围不清楚(3)饱和粉土的动力学特性对CFG桩施工引起工程问题的影响不掌握。针对上述问题,一些专家和学者开展了研究工作,提出了自己的看法,但都缺乏理论和试验的支撑。本文借着河南省科技攻关项目“长螺旋钻管内泵压CFG桩复合地基技术在饱和粉土中的适应性研究”的契机,在制定了详细的实验方案的基础上对长螺旋钻管内泵压CFG桩引发的工程问题进行了深入的研究。目的是为了得出长螺旋钻管内泵压CFG桩施工引起工程问题的机理及影响因素,在此基础上提出应对措施。这对于提高长螺旋钻管内泵压CFG桩的施工水平,促进该技术在郑东新区的应用具有重要的现实意义,而且对类似地区应用长螺旋钻管内泵压CFG桩复合地基技术具有借鉴意义。本文的主要研究工作内容如下:1.取样,对郑州地区饱和粉土进行动三轴试验,研究饱和粉土的动力学特性。2.通过在CFG施工现场进行孔隙水压力试验,研究长螺旋钻管内泵压CFG桩施工中桩周孔隙水压力的变化情况,从而说明桩周土的变化情况。通过研究得出以下主要结论:1.对饱和粉土来说,在施加循环荷载应力作用下,最初阶段孔隙水压力急剧上升,后期阶段增长速率减慢,最终趋于稳定。无论振动多少次,当粉土达到规定破坏标准时,即孔隙水压力并未发展到围压程度,即并没有达到液化标准。2.在不同的围压下,破坏荷载随围压的增大而增大。饱和粉土并不是在某一定的动应力作用下,在CFG桩施工中,如果能减小CFG桩施工对桩周土的作用力,低于某一个特定值,桩周土体就不会发生过大的应变或位移,而且桩周饱和粉土向振密型发展。因此,可以在施工中减小螺旋叶片对桩周土反复作用力,从而来减小对桩周土的扰动。3.在钻进过程中,当钻头钻进到孔隙水压力计埋设位置附近时,孔隙水压力逐渐升高。当钻头钻进到孔隙水压力计埋设位置以下时,孔隙水压力逐渐减小。在提钻泵送期间,当钻进到孔底,提钻泵送的瞬间,孔隙水压力陡降;随着钻杆的提升,孔隙水压力逐渐增大;当钻头到达孔隙水压力计埋设位置附近时,孔隙水压力基本恢复到提钻前的水平。4.抽吸作用发生在整个CFG桩施工过程中,钻进和泵送提钻过程中形成抽吸作用的方式不同。抽吸作用是引起孔隙水压力降低的主要原因,与施工中发生的窜孔关系密切。抽吸作用的结果是造成桩孔和桩周附近形成负压,在压力差的作用下,使桩周土体和孔隙水向桩孔方向流动。5.通过孔隙水压力试验得出了CFG桩施工在在不同土层的水平方向上的影响范围。其中,粉土层最远、粉砂层次之、细砂层最近。6.对长螺旋钻管内泵压CFG桩施工引起工程问题机的机理可以通过以下3个过程来描述:(1)螺旋叶片对桩周土体的剪切扰动,造成土体变成流塑状态(2)在抽吸作用下,桩周土体和水向钻孔方向流动(3)由于流动土层形成的软卧层不足以承担上部荷载,造成地面沉降、出现裂缝。长螺旋钻管内泵压CFG桩施工中出现的工程问题主要是以下两个原因共同造成的。(1)在施工地层中有容易受到扰动的地层,饱和粉土、粉细砂和饱和软粘土等,且受扰动以后很容易变成流塑状态。这种工程特性为长螺旋钻管内泵压CFG桩施工引起工程问题提供了物质条件。(2)长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺。7.根据施工引起工程问题的机理和影响因素,提出相应的应对措施。可采取增大桩间距或采取跳打施工工艺、选择合理的钻进速度和提升速度、选择合理的提钻方式和泵送高度、采用小螺旋叶片钻具等措施。在CFG桩施工中,可采取设置降水井、打隔断墙等辅助措施来进一步减小施工中产生的工程问题。