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摘要：水泥粉煤灰碎石桩是近年来发展起来的、用于处理软弱地基的一种新方法。可充分利用桩间土的承载力共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。本文探讨水泥粉煤灰碎石桩施工技术。
关键词：水泥粉煤灰 碎石桩 施工 技术
Abstract: cement and fly ash gravel pile is developed in recent years, the weak foundation for dealing with a new method. Can make full use of the bearing capacity of pile soil between common effect, can transfer to the deep foundation to load, and has a good technical performance and economic effect. This paper discusses the construction technique of fly ash cement gravel pile.
Keywords: cement and fly ash gravel pile construction technology
中图分类号： TV52 文献标识码：A 文章编号：
1概述
水泥粉煤灰碎石桩，简称CFG桩，是近年来发展起来的、用于处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和后制成的一种具有一定强度的桩体。其骨料仍为碎石，用掺入石屑来改善颗粒级配；掺入粉煤灰来改善混合料的和易性，并利用其活性减少水泥用量；掺入少量水泥使其具有一定粘结强度。通过调整水泥的用量及配合比，可使桩体强度等级达C7~C15，具有明显的刚性桩特性。通常在桩顶与基础之间铺设一层150~300mm厚的中砂、粗砂、级配砂石或碎石，以利于桩间土发挥承载力，与桩组成复合地基。CFG桩是一种低强度混凝土桩，可充分利用桩间土的承载力共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。
CFG桩加固软弱地基主要有两种作用，即桩体作用和挤密作用。
2施工技术
2．1特点及适用范围
CFG桩的特点如下：
1．改变桩长、桩径、桩距等设计参数，可使承载力在较大范围内调整。
2．有较高的承载力，承载力提高幅度在250％~300％，对软土地基承载力提高更大。
3．沉降量小，变形稳定、快。如将CFG桩落在较硬土层上，可较严格地控制地基沉降量在10mm以内。
4．工艺性好。由于大量采用粉煤灰，成桩时桩体材料是有良好的流动性与和易性，灌注方便，易于控制施工质量。
5．节约大量水泥、钢材，利用工业废料，消耗大量粉煤灰，降低工程费用。与预制钢筋混凝土加固相比，可节省投资30％~40％。
CFG桩适用于多层和高层建筑地基，如砂土、粉土、松散填土、粉质粘土、淤泥质粘土等的处理。
2.2施工参数选择
CFG桩处理软弱地基，应以提高地基承载力和减少地基变形为其主要目的，其途径是发挥CFG桩的桩体作用。对松散砂性土地基，可考虑其施工时的挤密效应。但若以挤密松散砂性土为其主要目的，如采用CFG桩是不经济的。
1.桩径
根据振动桩机的管径大小而定，一般为350~400mm。
2.桩长
根据需挤密加固深度而定，一般为6~12m。
3.复合地基承载力
根据桩径、桩长、桩距、上部土层和桩尖下卧层土体物理力学性能以及桩间土内外区面积的比值等因素确定。
4.材料要求
水泥：宜选用强度等级为32．5以上的普通硅酸盐水泥。
褥垫层材料：宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm的材料。卵石不宜选用(因咬合力差，施工扰动容易使褥垫层厚度不均匀)。
碎石：采用粒径20~50mm，松散密度1．39t/m³，杂质含量小于5％的碎石。
石屑：用粒径2．5~10mm，松散密度1．47t/m³，杂质含量小于5％的石屑。
粉煤灰：选用Ⅲ级或Ⅲ级以上等级的粉煤灰。
混合料配比：根据拟固场地的土质情况及加固后要求达到的承载力而定。水泥、粉煤灰、碎石混合料按抗压强度相当于C7~C15低强度等级混凝土，密度大于2000kg／m³。掺入最佳石屑率(石屑率量与碎石和石屑总重之比)约为25％情况下，当W/C为1．01~1．47，F／C(粉煤灰与水泥重量之比)为1．02~1．65时，混凝土抗压强度约为8．8~14．2MPa。
2.3施工工艺
常用的施工方法有两种：振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩，本文以振动沉管灌注成桩法为例讨论其施工工艺。
振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基(使用的桩尖采用钢筋混凝土预制桩尖或钢制活瓣桩尖)。施工程序如下：
1．施工准备。施工前应准备的资料包括：①建筑物场地岩土工程勘察报告；②桩布桩图，图应标明桩位编号、设计说明和施工说明；③建筑场地邻近的高压电缆、电话线、地下管線、地下构筑物及障碍物等调查资料；④建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料；⑤具备“三通一平”条件。
2．CFG桩施工。
施工工艺流程：①桩机进入现场，根据设计桩长、沉管入土深度，确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。②桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1％。③启动马达沉管到预定标高，停机。④沉管过程中作好记录，每沉1m记录电流表电流一次，并对上层变化处予以说明。⑤停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。混合料按设计配比经搅拌机加水拌和，拌和时间不少于1min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要适当放长。加水量按塌落度3~5m控制，成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜。⑥启动马达，留振5~10s，开始拔管，拔管速率一般为1．2~1．5m/min，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率可放慢。拔管过程中不允许反插。
如上料不足，需在拔管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求。成桩后桩顶标高应考虑计入保护桩长。⑦沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或湿粘土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。⑧施工过程中，抽样做混合料试块，一般一个白班做一组。试块尺寸为15cm×15cm×15cm，并测定28d的抗压强度。
3施工中常见的几个问题
1.施工对土的强度影响。就土的挤密性而言，可将地基土分为三大类：其一为挤密性好的土，如疏松填土、粉土、砂土等；其二为可挤密性土，如塑性指数不大的松散的粉质粘土和非饱和粘性土；其三为不可挤密土，如塑性指数高的饱和软粘土和淤泥质土，振动使其结构破坏，强度反而降低。
2.缩颈和断桩。在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小；当采用连打作业的，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，使得已打桩被挤扁成椭圆形或不规则形，严重的产生缩颈和断桩。在上部有较硬的土层或中间夹有硬土层中成桩，桩机的振动力较大，对已打桩的影响主要为振动破坏；采用隔桩跳打工艺，若已打桩结硬强度又不太高，在中间补打新桩时，已打桩有时会被震裂。提升沉管速度太快也可能导致缩颈和断桩。
3.桩体强度不均匀。拔管太慢或留振时间过长，会导致桩端水泥含量较少，桩顶浮浆过多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均匀。
4.土、料混合。当采用活瓣桩靴成桩时，可能出现的问题是桩靴开口打开的宽度不够，混合料下落不充分，造成桩端与土接触不密实或桩端附近桩端桩径较小。
关键词：水泥粉煤灰 碎石桩 施工 技术
Abstract: cement and fly ash gravel pile is developed in recent years, the weak foundation for dealing with a new method. Can make full use of the bearing capacity of pile soil between common effect, can transfer to the deep foundation to load, and has a good technical performance and economic effect. This paper discusses the construction technique of fly ash cement gravel pile.
Keywords: cement and fly ash gravel pile construction technology
中图分类号： TV52 文献标识码：A 文章编号：
1概述
水泥粉煤灰碎石桩，简称CFG桩，是近年来发展起来的、用于处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和后制成的一种具有一定强度的桩体。其骨料仍为碎石，用掺入石屑来改善颗粒级配；掺入粉煤灰来改善混合料的和易性，并利用其活性减少水泥用量；掺入少量水泥使其具有一定粘结强度。通过调整水泥的用量及配合比，可使桩体强度等级达C7~C15，具有明显的刚性桩特性。通常在桩顶与基础之间铺设一层150~300mm厚的中砂、粗砂、级配砂石或碎石，以利于桩间土发挥承载力，与桩组成复合地基。CFG桩是一种低强度混凝土桩，可充分利用桩间土的承载力共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。
CFG桩加固软弱地基主要有两种作用，即桩体作用和挤密作用。
2施工技术
2．1特点及适用范围
CFG桩的特点如下：
1．改变桩长、桩径、桩距等设计参数，可使承载力在较大范围内调整。
2．有较高的承载力，承载力提高幅度在250％~300％，对软土地基承载力提高更大。
3．沉降量小，变形稳定、快。如将CFG桩落在较硬土层上，可较严格地控制地基沉降量在10mm以内。
4．工艺性好。由于大量采用粉煤灰，成桩时桩体材料是有良好的流动性与和易性，灌注方便，易于控制施工质量。
5．节约大量水泥、钢材，利用工业废料，消耗大量粉煤灰，降低工程费用。与预制钢筋混凝土加固相比，可节省投资30％~40％。
CFG桩适用于多层和高层建筑地基，如砂土、粉土、松散填土、粉质粘土、淤泥质粘土等的处理。
2.2施工参数选择
CFG桩处理软弱地基，应以提高地基承载力和减少地基变形为其主要目的，其途径是发挥CFG桩的桩体作用。对松散砂性土地基，可考虑其施工时的挤密效应。但若以挤密松散砂性土为其主要目的，如采用CFG桩是不经济的。
1.桩径
根据振动桩机的管径大小而定，一般为350~400mm。
2.桩长
根据需挤密加固深度而定，一般为6~12m。
3.复合地基承载力
根据桩径、桩长、桩距、上部土层和桩尖下卧层土体物理力学性能以及桩间土内外区面积的比值等因素确定。
4.材料要求
水泥：宜选用强度等级为32．5以上的普通硅酸盐水泥。
褥垫层材料：宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm的材料。卵石不宜选用(因咬合力差，施工扰动容易使褥垫层厚度不均匀)。
碎石：采用粒径20~50mm，松散密度1．39t/m³，杂质含量小于5％的碎石。
石屑：用粒径2．5~10mm，松散密度1．47t/m³，杂质含量小于5％的石屑。
粉煤灰：选用Ⅲ级或Ⅲ级以上等级的粉煤灰。
混合料配比：根据拟固场地的土质情况及加固后要求达到的承载力而定。水泥、粉煤灰、碎石混合料按抗压强度相当于C7~C15低强度等级混凝土，密度大于2000kg／m³。掺入最佳石屑率(石屑率量与碎石和石屑总重之比)约为25％情况下，当W/C为1．01~1．47，F／C(粉煤灰与水泥重量之比)为1．02~1．65时，混凝土抗压强度约为8．8~14．2MPa。
2.3施工工艺
常用的施工方法有两种：振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩，本文以振动沉管灌注成桩法为例讨论其施工工艺。
振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基(使用的桩尖采用钢筋混凝土预制桩尖或钢制活瓣桩尖)。施工程序如下：
1．施工准备。施工前应准备的资料包括：①建筑物场地岩土工程勘察报告；②桩布桩图，图应标明桩位编号、设计说明和施工说明；③建筑场地邻近的高压电缆、电话线、地下管線、地下构筑物及障碍物等调查资料；④建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料；⑤具备“三通一平”条件。
2．CFG桩施工。
施工工艺流程：①桩机进入现场，根据设计桩长、沉管入土深度，确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。②桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1％。③启动马达沉管到预定标高，停机。④沉管过程中作好记录，每沉1m记录电流表电流一次，并对上层变化处予以说明。⑤停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。混合料按设计配比经搅拌机加水拌和，拌和时间不少于1min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要适当放长。加水量按塌落度3~5m控制，成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜。⑥启动马达，留振5~10s，开始拔管，拔管速率一般为1．2~1．5m/min，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率可放慢。拔管过程中不允许反插。
如上料不足，需在拔管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求。成桩后桩顶标高应考虑计入保护桩长。⑦沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或湿粘土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。⑧施工过程中，抽样做混合料试块，一般一个白班做一组。试块尺寸为15cm×15cm×15cm，并测定28d的抗压强度。
3施工中常见的几个问题
1.施工对土的强度影响。就土的挤密性而言，可将地基土分为三大类：其一为挤密性好的土，如疏松填土、粉土、砂土等；其二为可挤密性土，如塑性指数不大的松散的粉质粘土和非饱和粘性土；其三为不可挤密土，如塑性指数高的饱和软粘土和淤泥质土，振动使其结构破坏，强度反而降低。
2.缩颈和断桩。在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小；当采用连打作业的，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，使得已打桩被挤扁成椭圆形或不规则形，严重的产生缩颈和断桩。在上部有较硬的土层或中间夹有硬土层中成桩，桩机的振动力较大，对已打桩的影响主要为振动破坏；采用隔桩跳打工艺，若已打桩结硬强度又不太高，在中间补打新桩时，已打桩有时会被震裂。提升沉管速度太快也可能导致缩颈和断桩。
3.桩体强度不均匀。拔管太慢或留振时间过长，会导致桩端水泥含量较少，桩顶浮浆过多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均匀。
4.土、料混合。当采用活瓣桩靴成桩时，可能出现的问题是桩靴开口打开的宽度不够，混合料下落不充分，造成桩端与土接触不密实或桩端附近桩端桩径较小。