CFG桩施工1334.docx

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1、CFG桩复合地基施工技术闫明礼1 蔡晓晓鸿2 佟建兴1（1中国建建筑科学研研究院地基基所，北京京 10000133；2北京建工工集团总承承包二部，北京 100045）提要：本文文介绍了CCFG桩复复合地基施施工技术要要点，对采采用长螺旋旋钻孔、管管内泵压混混合料灌注注成桩工艺艺施工，如如何防止桩桩端产生虚虚土和防止止窜孔进行行了讨论。关键词：CCFG桩复复合地基；施工技术术；长螺旋旋钻机中图分类号号：TU44 文献献标识码：AAbstrract：The papeer prresennts ttechnnologgicall poiints of CCFG ppile comppositte f

2、ooundaationn coonstrructiion. The consstrucctionn tecchnollogy of ttwistt borring conccretee pummpingg pilling is ddiscuussedd. Thhe isssuess on how to aavoidd prooduciing wweak soill undder tthe eend oof piile aand hhow tto avvoid conccretee flowwing betwween pilees arre reecommmendeed.Key wwordss：

3、CFGG pille coompossite founndatiion；cconsttructtion techhnoloogy；llong twisst drrill- - 8 - -1 前言言CFG桩复复合地基技技术已在全全国广泛推推广应用，但CFG桩施工在某些地区存在着一些不可忽视的问题，比如，长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，施工设备不具备排气装置，钻孔到预定标高后开始向管内泵料，钻杆中的空气排不出，导致桩体产生孔洞；又如，钻孔到预定标高后，怕钻头活门打不开，先提3050cm再灌料，导致桩端有虚土承载力偏低等等。需要指出的是，一些施工人员由于缺乏对这一技术的深入了解，甚至把先提305

4、0cm再灌料的错误施工方法作为经验来交流，以至于这种错误的施工方法在全国广泛流传。为了更好地地推广CFGG桩复合地地基技术，避免施工工发生一些些质量问题题，根据多年对对CFG桩桩施工工艺艺、施工设设备的试验验研究，特特别是通过过处理工程发发生的一些些事故，对CFG桩桩施工技术术做了回顾顾和总结，归归纳了CFFG桩施工工技术要点点，供施工人人员参考，并就其中的几个问题作一讨论。2 CFFG桩施工工技术要点点2.1 CFG桩桩施工可根根据现场条条件选用下下列施工工工艺：（1）长螺螺旋钻干成成孔灌注成成桩：适用于地下下水以上、提提钻不塌孔孔的土层条条件；（2）长螺螺旋钻孔、管管内泵压混混合料灌注注成

5、桩：适用于粘性性土、粉土土、砂土、粒粒径不大于于60mmm厚度不大大于5m的的卵石层（卵卵石含量不不大于300），以以及对噪声声和泥浆污污染要求高高的场地；（3）振动动沉管灌注注成桩：适用于粘性性土、粉土土、素填土土，对夹有有较厚卵石石、砂和孔孔隙比小液液性指数较较低的粘土土层无合理理有效的辅辅助措施不不宜采用，软软土地基应应通过现场场试验确定定其适用性性；（4） 泥浆护壁钻钻孔灌注成成桩：对遇有较厚厚卵石、砂砂和孔隙比比小液性指指数较低的的粘土层以以及饱和软软土，桩端端持力层具具有水头很很高的承压压水，长螺螺旋钻孔、管管内泵压混混合料灌注注成桩容易易发生窜孔孔，对噪声声污染要求求严格的场场地

6、，不宜宜采用前述述施工工艺艺时，可采采用该工艺艺。2.2 当采用挤挤土成桩工工艺，新打打桩对已打打桩可能产产生不良影影响时，可可选用非挤挤土成桩工工艺，或挤挤土和非挤挤土成桩工工艺联合使使用的施工工方案，挤挤土和非挤挤土成桩工工艺联合施施工时，宜宜先打挤土土桩、后打打非挤土桩桩；在有较较厚软土的的地基上施施工时，混混合料宜用用低坍落度（335cmm），以防防止桩体自自身塌落发发生断桩；2.3 通过试成成桩检验地地质条件是是否与地质质报告相符符、复合地地基设计参参数是否合合理，对发发现的问题题，及时向向地基处理理设计单位位提出报告告。2.4 振动沉管管CFG桩桩施工要点点（1）通过过在桩机卷卷扬

7、系统加加动滑轮，调调整拔管线线速度控制制在规范建建议的范围围（不是平平均速度）；（2）打桩桩前、打桩桩过程中测测地表标高高，观测地地表隆起或或下沉量；（3）通过过试成桩，观观测地面标标高变化和和测定新打打桩对已打打桩的影响响（新打桩桩对未结硬硬的已打桩桩的影响；新打桩对对已结硬的的已打桩的的影响），确确定合理的的施打顺序序；（4）软土土中可采用用静压振拔拔技术，沉沉管过程可可不启振动动锤、静压压沉管，减减少对桩间间土的扰动动，拔管启启锤使混合合料振密；（5）软土土中可采用用大直径予予制桩尖，以以获得较大大的端阻力力，而保持持桩身混合合料用量不不变；（6）经施施工监测确确认桩体断断裂并脱开开，应

8、逐桩桩静压（跑跑桩）将脱脱开的上下下桩接起来来；（7）拔管管不宜长时时间留振，防防止粗骨料料与水泥浆浆发生分离离。2.5 长螺旋钻钻孔、管内内泵压混合合料灌注成成桩施工要要点：（1）基础础埋深较大大时，宜在在基坑开挖挖后的工作作面上施工工，工作面面宜高出有有效桩顶标标高30005000mm，工工作面为卵卵石和粗砂砂取小值，工工作面土较较软时应采采取相应施施工措施（铺铺碎石、垫垫钢板等），保保证桩机正正常施工。基基坑较浅在在地表打桩桩或部分开开挖打桩空空孔较长时时，应加大大保护桩长长，并严格格控制桩位位偏差和垂垂直度；（2）基坑坑降水应控控制在标高高最低的电电梯井、集集水坑底标标高以下55001

9、1000mmm；（3）软土土地基中施施工宜通过过掺加减水水剂、泵送送剂制备泵泵送性能好好坍落度较低低的混合料料，以防止止桩体自身身塌落发生生断桩、或或充盈系数数过大。（4）桩体体混合料配比比碎石最大大粒径不宜宜大于255mm，粉粉煤灰选用用级或级细灰，每每立方米混混合料掺量量70990kg为为宜；（5）桩端端为饱和粉粉土、砂土土和卵石层层时，应选选用下开式式专利钻头头（专利号号ZL 000 2 632000.4），以以防止钻头头活门打不不开、桩端端有虚土不不能发挥土土的端阻；（6）严禁禁先提钻后后灌料；（7）桩径径400mmm时提钻钻速度宜为为2.533.5m/min,桩径增大大钻头活门门断面

10、应相相应增大，若若桩径增大大而钻头活活门断面不不变时应相相应降低提提钻速度；（8）夹有有松散饱和和粉土、粉粉细砂的土土层，成孔孔时在剪切切荷载作用用下，土体体液化，导导致刚打完完处于流动动状态桩的的桩周土丧丧失对桩的的侧向约束束能力，桩桩体侧向澎澎出、桩顶顶下沉，产产生窜孔，液液化区域连连成片甚至至导致基坑坑失稳或周周边建筑物物倾斜开裂裂、道路破破坏（例如如，郑州地地区、山东东东营、菏菏泽地区），在在这类地基基上施工应应采取如下下措施：（a）降饱饱和粉土、粉粉细砂中的的水；（b）采用用小叶片螺螺旋钻杆成成孔，减少少剪切能积积累并对桩桩间土具有有挤密作用用；（c）合理理设计施打打顺序和控控制日成

11、桩桩数量，避避免在某个个区域产生生成片的液液化区，也也可采用跳跳打等方法法减少剪切切能量的积积累；（d）快速速钻进，减减少剪切能能量在可液化土层上的积累；（e）选用用下开式专专利钻头，防防止阀门打打不开在同同一桩位多多次复钻； （f）混合合料尽量采采用较小的的坍落度；（g）把施施工因素作作为基坑支支护的设计计条件；（h）设计计宜采用大大桩距大桩桩长。注：当上述述措施仍无无效时，可可采用泥浆浆护壁钻孔孔灌注成桩桩工艺。2.6 清土、剔剔桩头防断断桩和防扰扰动桩间土土措施2.6.11 打桩桩弃土和预预留保护土土层可采用用人工清除除、或机械械人工联合合清除方案案。当采用用机械人工工联合清除除方案时：

12、（1）对基基坑开挖后后打桩的场场地，采用用人工预断桩、挖挖掘机清土土，具体方方法如下：（a）成桩桩后混合料料结硬前人人工将有效效桩顶标高高200mmm以上的的桩体挖除除，用水准准仪严格控控制挖除后后的桩顶标标高；（b）全部部桩施工完完后，挖掘掘机自垫路路（路面至至挖除后桩桩顶的距离离不小于11.5m，基基底下土和和弃土较软软时取高值值）进入现现场清除现现桩顶标高高以上的土土：（c）人工工清除余土土至有效桩桩顶标高。（2）在地地表打桩后后再进行基基坑开挖的的场地，由由现场试挖挖确定预留留人工开挖挖深度，以以保证桩的的断裂部位位高于有效效桩顶标高高以上。2.6.22 截桩桩头宜用无无尺锯在有有效桩

13、顶标标高处切深深12ccm的园环环，再用两两钢钎相对对同时敲击击断桩。2.6.33 清土土、截桩头头后禁止对对桩间土产产生扰动的的施工设备备（如轮胎胎式运土车车等）在施施工场地内内通行，防止止产生“橡皮土”。2.7 混合料试试块的制作作和现场养养护施工过程中中，应随机机选取具有有代表性的的混合料制制作试块（边边长为1550mm的的立方体）并并捣实，送送实验室前前应在现场场按标准养养护条件对对试样进行行养护，特特别在冬期期，不得将将试样随意意放置在施施工现场或或工棚里，避避免养护条条件不标准准导致试验验结果不能能反映桩体体的真实强强度。3 几个个问题的讨讨论3.1 如何避免免桩端产生生虚土长螺旋

14、钻孔孔、管内泵泵压混合料料灌注成桩桩工艺的最最大优点是是桩端无虚虚土，这对对提高桩的的承载力和和减少地基基变形都是是有利的。但但施工操作作不当，也会导致致桩端产生生虚土、桩桩无端阻。桩端产生虚虚土的情况况主要有两两种，一是是怕钻头活活门打不开开，先提330500cm再灌灌料，使得得叶片上的的土可能落落到孔底，严严重影响桩桩端土端阻阻的发挥。二是桩端为为饱和粉土土、砂土和和卵石层时时，水头较较高或为承承压水，采采用侧开的的常规钻头头，阀门外外的水压力力大于钻杆杆管内混合合料对阀门门产生的侧侧压力，如如图1所示示，作用在在阀门外的的水压力为为（水的侧侧压力系数数为1）：F1hhA1式中，水的容重重

15、；h阀阀门外的水水头高度，A1阀门水平向投影面积管内混合料料对阀门的的水平力为为：F2=K00cHA2式中，cc管内混混合料容重重，H管管内混合料料顶面至阀阀门中心的的高度，KK0混合料料的侧压力力系数（KK0h、c，但A1 A2、K01，当水头头h有一定定高度时，F2 F1，阀门打开，但此时大量虚土落在孔底，导致桩无端阻。图1 侧侧开式常规规钻头示意意为克服侧开开式常规钻钻头的缺点点，闫雪峰峰、赵风稳稳发明了下下开式专利利钻头（专专利号ZLL 00 2 633200.4），这这种钻头的的特点是阀阀门下开，如图2所示，阀门上部受力为混合料的竖向压力 F2=cHA2，下部受的水压力F1hA1，由

16、于F2=cHA2式中不再出现小于1的侧压力系数K0，通常为F2 F1，即不再发生阀门打不开的情况，避免了桩端产生虚土。图2 下下开式钻头头示意3.2 如何防止止饱和粉土土、粉细砂砂的剪切液液化在有松散饱饱和粉土、粉粉细砂的场场地，采用长螺螺旋钻孔、管内泵泵压混合料料成桩工艺艺，成孔时时螺旋叶片片对周边土土产生扰动动和剪切作作用，当剪剪切作用累累计到一定定程度后，土土体发生液化，导导致刚打完完处于流动动状态桩的的桩周土丧丧失对桩的的侧向约束束能力，桩桩体侧向澎澎出、桩顶顶下沉，产产生窜孔，液液化区域连连成片甚至至导致基坑坑失稳或周周边建筑物物倾斜开裂裂、道路破破坏。某工程，被被加固地基基为饱和粉

17、粉土，采用用CFG桩桩复合地基基处理方案案，基坑开挖挖后用长螺螺旋钻孔、管内泵泵压混合料料成桩工艺艺施工，钻钻头为侧开开式常规钻钻头，施工工过程中经经常发生钻钻头阀门打打不开的情情况，其中中东北角靠靠近降水井井的一根桩桩，因阀门门打不开77次复钻，邻近的降水井抽出的水为含有大量粉土颗粒的混浊水，复钻成孔时钻杆在自重压力下非常容易地下到预定标高。这说明土体已经液化，土的抗剪强度趋近于0。由于在较多桩位发生上述问题，使液化土体连成片，最后导致基坑产生较大水平位移，地面出现裂缝。在同一地区区类似土层层的场地，起起初也是采采用侧开式式常规钻头头，由于经经常发生阀阀门打不开开，48小小时打了33根桩，后

18、后改用下开开式专利钻钻头，不再出现现阀门打不不开的情况况，施工顺顺利完成，没没有出现因因施工扰动动导致基坑坑失稳的情情况发生。以上情况说说明，选用用下开式专专利钻头，防防止在同一一桩位多次次复钻，对对提高施工工效率和防防止饱和粉粉土的剪切切液化是有有效的技术术措施之一一。北京凤凰城城B座，基础埋深深7.6mm，基底以以下8112m为饱饱和的砂质质粉土1，采用CFFG桩复合合地基处理理方案，桩桩长20.5m、桩桩径4155mm，施施工采用长长螺旋钻孔孔、管内泵泵压混合料料成桩工艺艺，试成桩桩按4排桩桩连续施打打，当时选用的的钻头存在在缺陷，成成孔进尺很很慢，钻孔孔达设计标标高需30040mmin

19、，由由于钻进速速度太慢，螺旋叶片对饱和粉土较长时间的剪切作用，饱和的砂质粉土1发生剪切液化，先打的处于流动状态的相邻桩桩顶下沉，即产生窜孔。之后，更换换钻头、并并采用2排排连续施打打方案，控控制在111min以以内钻孔达达设计标高高，不再发发生窜孔。这说明改4排连打为2排连打，和控制钻进速度（提钻一般为静拔，对桩间土不产生剪切作用），可以有效减少剪切能量在已打桩周围土体的积累，对防止饱和粉土、粉细砂的剪切液化是有效的。此外，诸如如降饱和粉粉土、粉细细砂中的水水、采用小叶叶片螺旋钻钻杆成孔、控制日成成桩数量、混合料采用用较小的坍坍落度和采用大桩桩距大桩长长的设计参参数都是可可行的技术术措施。当上

20、述措施施仍无效时时，可采用用泥浆护壁壁钻孔灌注注成桩工艺艺。4 结语语长螺旋钻孔孔、管内泵泵压混合料料灌注成桩桩，先提330500cm再灌灌料是一种种错误的施施工方法，应严格禁止。下开式专利钻头可避免发生阀门打不开的情况发生。为防止施工发生质量问题，工程技术人员和监理工程师共同努力，尽快将CFG桩施工技术规范化。其它一些施施工技术问问题将另文文讨论。参考文献1 闫明礼,张东刚.CFG桩桩复合地基基技术及工工程实践.中国水利利水电出版版社，20000.作者简介：闫明礼（11942-），男（汉汉族），河河北乐亭人人，硕士，研研究员，博博士生导师师联系地址：北三环东东路30号号中国建研研院地基所所联系电话：8427716611，8422705222（佟建建兴）E-maiil：tjjxcabbrsiina.ccom（佟佟建兴）