【摘 要】CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,英文名称为cement flying-ash gravel pile,该复合地基试验研究成果已经通过建设部组织鉴定,专家们一致认为:该成果具有国际领先水平,推广意义很大,现已被建设部列为十项新技术之一。
　　【关键词】水泥粉煤灰碎石桩;柔性褥垫层;桩体承载力;经济效益和社会效益
　　The discuss about cement flying-ash gravel pile composite foundation working way
　　Peng Xiao-qing,Liu Xi-hong
　　(1. Changyi Building engineering quality controlpost director Changyi Shangdong 262600;2. Weifang University building engineering college Weifang Shangdong 261061)
　　【Abstract】CFG Pile is the simple name of cement flying-ash gravel pile,English name cement flying-ash gravel pile,this composite foundation has passed histological identification by MOC( Minstry of Construction),and Professio-nals aacqql reaches:This fruit has international lead standard;big spread meaning;is lited at one of decathon New Technology by MOC.
　　【Key words】Cement flying-ash gravel pile;Flexibility cushions;Pile capacity;Economic and social benefit
　　1. 简介
　　CFG 桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,其与桩间土、褥垫层一起形成复合地基(见图1)。可使承载力在较大范围内调整;承载力提高的幅度在20%~30%,对软土地基承载力提高更大,而且变形稳定快。
　　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)。
　　图1 CFG 桩处理示意图
　　2. 特点
　　2.1 CFG 桩具有碎石桩对地基的挤密加固和置换作用,其强度较高,能有效将地荷载传递到深处土层,确保对地基的加固作用。
　　2.2 上设柔性褥垫层,有利于调整桩土相对变形问题,使桩间土有效接触力增加,提高了周边土抗剪强度,使桩体承载力提高。
　　2.3 沉降变形小,对地基不均匀沉降起到一定的补偿作用,如把桩落在较硬的土层上,可较严格的控制地基沉降量。另外,其强度和模量较均匀,对抗震极有利。
　　2.4 工艺性好,由于大量使用粉煤灰,状体材料具有良好的流动性与和易性,灌注方便,易于控制施工质量,可节约大量水泥、钢材,利用工业废料粉煤灰,可降低工程费用,节省投资。
　　2.5 低噪音、无泥浆污染,是城区和居民区的首选工艺。
　　2.6 施工简单、造价低、承载力提高幅度大、穿透能力强、施工效率高、适用范围较广、社会和经济效益明显等优点。
　　3. 适用范围
　　3.1 CFG桩适用于多层和高层建筑地基,如砂土、粉土、松散填土、粉质黏土、黏土和桩端具有相对硬土层、承载力标准值不低于70KPa的淤泥质土等地基。
　　3.2 CFG 桩桩端应位于相对硬的土层上,对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性,根据施工经验来看,处理淤泥层在15~22m 时,效果较好。
　　4. 工艺加固原理
　　利用长螺旋钻孔机成孔,泵送灌注碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例配合成的混合料,形成半刚性桩体,与原地层形成复合地基,通过褥垫层与基础连接,无论桩端落在一般土层或还是坚硬土层,均可参与受力。由于桩体的强度和模量比桩间土大,在荷载作用下,桩顶应力比桩间土表面应力大,桩可把承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载,从而提高了复合地基的承载力。
　　5. 施工工艺流程及操作要点
　　(1)长螺旋钻孔,管内泵压混合料成桩施工施工工艺流程如下(见图):
　　(2)长螺旋钻机成孔泵送混合料施工CFG桩施工操作要点:
　　5.1 各项施工准备:
　　施工现场准备:
　　做好三通一平,接通施工用水、用电,道路通畅,施工场地平整。
　　施工材料已进现场并检验完毕,混凝土搅拌机和打桩机安装调试,现场成孔试验完成。
　　技术准备:
　　仔细阅读设计图及说明,地质勘查报告,了解土层的工程特性及物理指标对桩的影响。
　　工艺性试桩:
　　施工前应进行成桩工艺性试验,以复核地质资料以及机械设备性能、施工工艺、施打顺序是否适宜,确定混合料配合比、塌落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数,根据试桩中发现的问题修订施工工艺。
　　5.2 测定桩位: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±5cm内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm处。将施工区域进行划分,按照图纸设计要求进行现场测量放线,设好控制桩,定出桩位,并将各桩进行编号,定机、定人进行管理。
　　5.3 钻机就位:钻机就位后,调整沉管与地面垂直,应使钻杆垂直对准桩位中心,垂直度偏差不大于1.5%。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度,也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。每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。
　　5.4 钻进成孔:钻孔开始时,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触地时,启动马达钻进,先慢后快,同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时,应放慢进尺,防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记,控制钻孔深度,确保桩长偏差在+100mm范围内。
　　5.5 混合料搅拌:混合料搅拌必须按照配合比进行配料,进行集中拌和,每盘料搅拌时间按照工艺性试验确定的参数进行控制,不得少于一分钟,一般控制在90~120秒,具体搅拌时间根据实验确定的数值进行控制,并做好记录。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的塌落度宜为160~200mm。搅拌的混合料必须保证混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强度柔性管、弯管和变径管,到达钻杆机芯管内。
　　图2 长螺旋钻机管内泵压混合料灌注CFG桩施工流程
　　5.6 现场试验:对于每盘混合料,试验人员都要进行塌落度的检测,合格后方可进行混合料的投料。成桩过程中,抽样做混合料试块,每台机械每台班应做一组(3块)试块(边长150mm立方体),标准养护,测定其立方体28天抗压强度。
　　5.7 灌注及拔管:钻孔至设计标高后,停止钻进,提拔钻杆20~30cm后开始泵送混合料灌注,每根桩的投料量应不小于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始提钻,边送料边开始提钻,提钻速率易掌握在2~3m/min,混合料泵送量应于拔管速度相配合,遇到饱和砂土和粉土层,不得停泵待料,严禁先提钻后泵料,应保持管孔内混合料高出钻头0.5米。
　　在灌注混合料时,对于混合料的灌入量控制采用记录泵压次数的办法,对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值,根据泵压次数来计量混合料的投料量。
　　5.8 成桩及质量检查:
　　搅拌好的混合料通过溜槽注入到泵车储料斗时,需经过一定尺寸的滤栅,避免大粒径或片状石料进入储料斗,造成堵管现象。为防止堵管,另外还应及时清理混合料输送管,及时检查输送管的接头是否牢靠,密封圈是否破坏,钻头阀门及排气阀门是否堵塞。
　　成桩过程应连续进行,应避开饱和砂土、粉土层。施工中尽量避免因待料而中断成桩,以防止缩径和断桩。成桩时的拔管速度控制在2~3m/min,灌注成桩完成后,桩顶盖土封顶进行养护。
　　5.9 移机:灌注时采用静止提拔钻杆(不能边行走边提拔钻杆),灌注达到控制标高后进行下一根桩的施工。桩机移机至下一桩位施工时,应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核,保证桩位正确。
　　5.10 铺设褥垫层:褥垫层厚度应为150~300mm,根据设计确定。施工时虚铺厚度(h):h=△H/λ(其中λ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。对较干的砂石材料,虚铺后可适当洒水再进行碾压或夯实。
　　6. 效益分析
　　CFG 桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力,其受力和变形类似于素混凝土桩,具有地基承载力高、变形小、稳定快、施工简单、工程质量易保证,工程造价一般为其他软基处理桩基的1/3~1/2,经济效益和社会效益非常明显。
　　[文章编号]1006-7619(2010)05-20-442
　　[作者简介] 彭晓庆,女,山东昌邑市人,工程师,工学学士。