论文部分内容阅读
【摘要】CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术，近几年得到了广泛应用。本文对CFG桩施工中应注意的几个问题进行了讨论。
CFG桩复合地基即水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly ashGrav el Pile，简称CFG桩或CFGP），是由碎石、石屑（或砂）、粉煤灰掺适量水泥加水拌和后形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起形成的复合地基。
一、堵管
堵管是长螺旋钻管内泵压CFG桩成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。产生堵管有如下几种原因：（1）混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料和易性不好，常发生堵管。因此混合料配合比要注意这两种材料的掺入量，特别是注意粉煤灰掺量宜控制在60～80kg／m3。（2）混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工过程中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头达到钻杆芯管内。混合料在管线内是以圆柱体形状，借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线的。因此所设计和搅拌的混合料必须确保混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆芯管内。坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，在管线内水浮到上面，在泵压的作用下，水先流动，骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而导致堵管。坍落度太小，混合料在输送管内流动性差，也容易造成堵管。施工时坍落度宜控制在16～20cm，若混合料可泵性差，可适量掺入泵送剂。搅拌好的混合料通过溜槽注入到混凝土泵储料斗时，需经一定尺寸的过滤栅：有时过滤栅不起作用，可能将混入到粗骨料中的大块石或片石漏入混凝土泵储料斗，泵送混合料时，大块石或片石可能在管线内或动力头内腔管处堵塞，造成堵管。（3）设备缺陷。弯头是连接钻杆与高强柔性管的重要部件，当泵送混合料时，弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式，对混合料的正常输送起着至关重要的作用。若弯头的曲率半径不合理，会发生堵管；弯头与钻杆垂直连接，也将发生堵管。正确的连接方式如下图所示。
混合料输送管无论是刚性管还是高强柔性管，若施工结束后清洗不彻底，管内会产生混合料结硬块体，会妨碍润滑砂浆流动，以至造成堵管。此外，管接头不牢固，垫圈破损，也会导致水泥砂浆流失，造成堵管。在高水头下，钻头阀门进水，泵入混合料后，使混合料离析，在钻头阀门处形成碎石散体，堵塞阀门，也无法保证混合料从阀门处下落。（4）施工操作不当。钻杆进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆芯管及输送管充满混合料、介质是连续体后，应及时提钻，保证混合料在一定压力下灌注成桩。若注满混合料后不及时提钻，混凝土泵一直泵送，在泵送压力下会使钻头处的水泥浆液挤出，同样可使钻头阀门处产生无水泥浆的干硬少浆的混合料塞体，使管线堵塞，混合料不能下落。
二、窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到这种情况，打完1号桩后，接着打相邻的2号桩时，随着钻杆的钻进，发现已打完尚未结硬的1号桩桩顶突然下落，有时甚至达2m以上，当2号桩泵入混合料时，能使l号桩下降的桩顶开始回升，泵入2号桩的混合料足够多时，l号桩桩顶恢复到原标高。工程中称这种现象叫窜孔。实践表明，窜孔发生的条件为：被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂；钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。大量工程实例证实，当被加固土层中虽然有松散粉土、粉细砂，但没有地下水，施工未发现有窜孔现象；被加固土层有松散粉土、粉细砂且有地下水，但桩距很大，每根桩成桩时间很短，也很少发生窜孔；只是在桩距较小，桩的长度大，成桩时间长，成桩时一次移机施打周围桩数量过多时才发生窜孔。鉴于此，工程中常用如下的方法防止窜孔：对有窜孔可能的被加固地基尽量采取大桩距的设计方案，增大桩距目的在于减少新打桩对已打桩的剪切扰动，避免不良影响。改进钻头，提高钻进速度；减少在窜孔区域打桩推进排数，如将一次打4排改为2排或l排。尽快离开已打桩，减少对已打桩扰动能量的积累；必要时采用隔桩、隔排跳打方案，但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。发生窜孔后一般采取如下方法处理：当提钻灌注混合料到发生窜孔土层时，停止提钻，连续泵送混合料直到窜孔桩混合料液面上升至原位为止。对采用上述方法处理的窜孔桩，需通过低应变检测或静载试验进一步确定其桩身完整性和承载力是否受到影响，就作者在两个工程50余根桩的试验研究，低应变检测结果表明桩身完好，单桩静载试验检测承载力与其它桩相同，满足设计要求。
三、钻头阀门打不开
施工过程中，发现有时钻孔到预定标高后，泵送混合料提钻时钻头阀门打不开，无法灌注成桩。阀门打不开一般有两个原因：钻头构造缺陷，如当钻头阀门盖板采用内嵌式时，有可能有砂粒、小卵石等卡住，导致阀门无法开启；当桩端落在透水性好、水头高的砂土或卵石层中时，阀门外侧除了土侧向压力外，主要是水的侧压力（水侧压力系数为1）很大。阀门内侧的混合料侧压力小于阀门外的侧压力，致使阀门打不开。当钻杆提升到某一高度后，侧压力逐渐减小，管内混合料侧压力不变，当管内侧压力大于管外侧压力时，阀门打开，混合料突然下落。这种情况在施工中经常发生。阀门打不开多为这种情况。对这一问题，可采用改进阀门的结构型式或调整桩长令桩端穿过砂土，进入粘性土层的措施，来避免这一情况发生。
四、桩体上部存气
截桩头时，发现个别桩桩顶部存有空间不大的空心。主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。众所周知，空气无孔不入，钻杆成孔钻进时，管内充满空气，钻孔到预定标高开始泵混合料，此时要求排气阀工作正常能将管内空气排出。若排气阀被混合料浆液堵塞，不能正常工作，钻杆管内空气无法排出，就会导致桩体存气并形成空洞。为杜绝桩体存气，必须保证排气阀正常工作。施工时要经常检查排气阀是否发生堵塞，若发生堵塞必须及时采取措施加以清洗。
五、先提钻后泵料
有些施工单位施工时，当桩端达到设计标高后，为了便于打开阀门，泵送混合料前将钻杆提拔30cm，这样操作存在下列问题：有可能使钻头上的土掉进桩孔；当桩端为饱和的砂卵石层时，提拔30cm易使水迅速填充该空间，泵送混合料后，混合料不足以使水立即全部排走，这样桩端处的混合料可能存在浆液与骨料分开现象。这两种情况均会影响CFG桩的桩端承载力的发挥。某工程设计桩长为11.5～14.5m不等，桩端进入中砂或卵石层，且进入深度不小于40cm。施工操作采用提拔30cm再泵送混合料，从施工完毕后的单桩和单桩符合地基检测试验Q-s和p-s曲线（见下图）可以看出，曲线存在明显的台阶，这主要是由于桩端处存有虚土或桩端混合料离析造成的端阻力减小，随着荷载的不断增加，桩端虚土或散体材料进一步被压实，端阻进一步发挥，承载力又进一步提高。
参考文献
[1]符英杰，孙宁．CFG桩复合地基的作用机理研究[J].山西建筑．2010
[2]习先萍．浅谈CFG桩复合地基的设计与施工[J]．山西建筑．2010 【关键词】CFG桩复合地基；施工技术；问题
CFG桩复合地基即水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly ashGrav el Pile，简称CFG桩或CFGP），是由碎石、石屑（或砂）、粉煤灰掺适量水泥加水拌和后形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起形成的复合地基。
一、堵管
堵管是长螺旋钻管内泵压CFG桩成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。产生堵管有如下几种原因：（1）混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料和易性不好，常发生堵管。因此混合料配合比要注意这两种材料的掺入量，特别是注意粉煤灰掺量宜控制在60～80kg／m3。（2）混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工过程中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头达到钻杆芯管内。混合料在管线内是以圆柱体形状，借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线的。因此所设计和搅拌的混合料必须确保混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆芯管内。坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，在管线内水浮到上面，在泵压的作用下，水先流动，骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而导致堵管。坍落度太小，混合料在输送管内流动性差，也容易造成堵管。施工时坍落度宜控制在16～20cm，若混合料可泵性差，可适量掺入泵送剂。搅拌好的混合料通过溜槽注入到混凝土泵储料斗时，需经一定尺寸的过滤栅：有时过滤栅不起作用，可能将混入到粗骨料中的大块石或片石漏入混凝土泵储料斗，泵送混合料时，大块石或片石可能在管线内或动力头内腔管处堵塞，造成堵管。（3）设备缺陷。弯头是连接钻杆与高强柔性管的重要部件，当泵送混合料时，弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式，对混合料的正常输送起着至关重要的作用。若弯头的曲率半径不合理，会发生堵管；弯头与钻杆垂直连接，也将发生堵管。正确的连接方式如下图所示。
混合料输送管无论是刚性管还是高强柔性管，若施工结束后清洗不彻底，管内会产生混合料结硬块体，会妨碍润滑砂浆流动，以至造成堵管。此外，管接头不牢固，垫圈破损，也会导致水泥砂浆流失，造成堵管。在高水头下，钻头阀门进水，泵入混合料后，使混合料离析，在钻头阀门处形成碎石散体，堵塞阀门，也无法保证混合料从阀门处下落。（4）施工操作不当。钻杆进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆芯管及输送管充满混合料、介质是连续体后，应及时提钻，保证混合料在一定压力下灌注成桩。若注满混合料后不及时提钻，混凝土泵一直泵送，在泵送压力下会使钻头处的水泥浆液挤出，同样可使钻头阀门处产生无水泥浆的干硬少浆的混合料塞体，使管线堵塞，混合料不能下落。
二、窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到这种情况，打完1号桩后，接着打相邻的2号桩时，随着钻杆的钻进，发现已打完尚未结硬的1号桩桩顶突然下落，有时甚至达2m以上，当2号桩泵入混合料时，能使l号桩下降的桩顶开始回升，泵入2号桩的混合料足够多时，l号桩桩顶恢复到原标高。工程中称这种现象叫窜孔。实践表明，窜孔发生的条件为：被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂；钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。大量工程实例证实，当被加固土层中虽然有松散粉土、粉细砂，但没有地下水，施工未发现有窜孔现象；被加固土层有松散粉土、粉细砂且有地下水，但桩距很大，每根桩成桩时间很短，也很少发生窜孔；只是在桩距较小，桩的长度大，成桩时间长，成桩时一次移机施打周围桩数量过多时才发生窜孔。鉴于此，工程中常用如下的方法防止窜孔：对有窜孔可能的被加固地基尽量采取大桩距的设计方案，增大桩距目的在于减少新打桩对已打桩的剪切扰动，避免不良影响。改进钻头，提高钻进速度；减少在窜孔区域打桩推进排数，如将一次打4排改为2排或l排。尽快离开已打桩，减少对已打桩扰动能量的积累；必要时采用隔桩、隔排跳打方案，但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。发生窜孔后一般采取如下方法处理：当提钻灌注混合料到发生窜孔土层时，停止提钻，连续泵送混合料直到窜孔桩混合料液面上升至原位为止。对采用上述方法处理的窜孔桩，需通过低应变检测或静载试验进一步确定其桩身完整性和承载力是否受到影响，就作者在两个工程50余根桩的试验研究，低应变检测结果表明桩身完好，单桩静载试验检测承载力与其它桩相同，满足设计要求。
三、钻头阀门打不开
施工过程中，发现有时钻孔到预定标高后，泵送混合料提钻时钻头阀门打不开，无法灌注成桩。阀门打不开一般有两个原因：钻头构造缺陷，如当钻头阀门盖板采用内嵌式时，有可能有砂粒、小卵石等卡住，导致阀门无法开启；当桩端落在透水性好、水头高的砂土或卵石层中时，阀门外侧除了土侧向压力外，主要是水的侧压力（水侧压力系数为1）很大。阀门内侧的混合料侧压力小于阀门外的侧压力，致使阀门打不开。当钻杆提升到某一高度后，侧压力逐渐减小，管内混合料侧压力不变，当管内侧压力大于管外侧压力时，阀门打开，混合料突然下落。这种情况在施工中经常发生。阀门打不开多为这种情况。对这一问题，可采用改进阀门的结构型式或调整桩长令桩端穿过砂土，进入粘性土层的措施，来避免这一情况发生。
四、桩体上部存气
截桩头时，发现个别桩桩顶部存有空间不大的空心。主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。众所周知，空气无孔不入，钻杆成孔钻进时，管内充满空气，钻孔到预定标高开始泵混合料，此时要求排气阀工作正常能将管内空气排出。若排气阀被混合料浆液堵塞，不能正常工作，钻杆管内空气无法排出，就会导致桩体存气并形成空洞。为杜绝桩体存气，必须保证排气阀正常工作。施工时要经常检查排气阀是否发生堵塞，若发生堵塞必须及时采取措施加以清洗。
五、先提钻后泵料
有些施工单位施工时，当桩端达到设计标高后，为了便于打开阀门，泵送混合料前将钻杆提拔30cm，这样操作存在下列问题：有可能使钻头上的土掉进桩孔；当桩端为饱和的砂卵石层时，提拔30cm易使水迅速填充该空间，泵送混合料后，混合料不足以使水立即全部排走，这样桩端处的混合料可能存在浆液与骨料分开现象。这两种情况均会影响CFG桩的桩端承载力的发挥。某工程设计桩长为11.5～14.5m不等，桩端进入中砂或卵石层，且进入深度不小于40cm。施工操作采用提拔30cm再泵送混合料，从施工完毕后的单桩和单桩符合地基检测试验Q-s和p-s曲线（见下图）可以看出，曲线存在明显的台阶，这主要是由于桩端处存有虚土或桩端混合料离析造成的端阻力减小，随着荷载的不断增加，桩端虚土或散体材料进一步被压实，端阻进一步发挥，承载力又进一步提高。
参考文献
[1]符英杰，孙宁．CFG桩复合地基的作用机理研究[J].山西建筑．2010
[2]习先萍．浅谈CFG桩复合地基的设计与施工[J]．山西建筑．2010 【关键词】CFG桩复合地基；施工技术；问题