CFG桩地基处理工艺性试桩总结
摘 要：本文结合京沪高铁德州东站CFG桩地基处理工艺性试桩施工经验，总结了CFG桩施工过程中适应本地质情况所确定的各项技术参数，为提高和大面积CFG桩地基处理施工提供指导参考。
关键词：CFG桩 工艺性 试桩 总结
1 引言
CFG桩是近些年来处理软弱地基时常用的一种地基基础形式。CFG桩的学名水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash Gravelpile) 简称CFG桩，利用桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。其适用于天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高的基础,在德州东站地基处理施工中大量采用了这项技术。
2 工程概况
京沪高速铁路德州东站站场及区间路基工程起讫里程为：DK326+192.25--DK330+090.46，全长3898.21米，本段地基为松软土地基，根据设计要求地基处理全部采用CFG桩进行加固处理，本段设计CFG桩共57649根，平均桩长为24米，最长桩长为28.0米，最短桩长为16.0米，共计1384611米。
3 工艺性试桩目的
由于本区段内设计基底处理CFG桩工程数量大，为了在大面积开工前取得满足质量要求的施工工艺和施工参数、验证设计指标、核对现场地质情况，为后期全面开工奠定基础。
本次试验区段选择具有代表性区段进行CFG桩的试桩工作，试桩里程定在DK329+900左侧红线内进行。试桩CFG桩数量3根，间距按设计间距1.6m正方形布桩，试验桩长按本段最长桩28.1m进行试验。
通过本次试桩所要确定的工艺参数：钻进速度、拔管速率、混合料坍落度、混合料拌和时间、混合料泵送压力、灌注方法以及施工工艺。
4 试桩准备
4.1主要机械设备
试桩主要机械设备表
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序号
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机械设备名称
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规格型号
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数量
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机械性能
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备注
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1
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长螺旋钻机
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JL-60
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1台
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最大钻深深度28.1m
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2
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砼运输车
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3台
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8m3
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3
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发电机
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250Kw
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1台
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/
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4
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全站仪
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GTP-700
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1台
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1"
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5
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砼输送泵
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HBT60
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1台
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60m3/h
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110Kw
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4.2组织机构及人员分工
试桩组织机构及人员分工表
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序号
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组织机构
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工作职责
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1
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总指导
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负责试桩工作的全面统筹安排和管理工作
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2
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技术负责
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负责试桩工作的全面技术指导
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3
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现场负责
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负责拌和站及现场的组织协调工作
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4
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现场技术
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负责制定试桩方案，现场进行技术指导，负责记录试桩过程各项参数
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5
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质量
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负责试桩过程的质量控制和质量检验
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6
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安全
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负责现场施工安全防护，确保试桩过程机械、人员安全生产
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7
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物资
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负责试桩所需的所有材料及时送样和正常供应
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8
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机械设备
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负责机械设备及时到位和正常使用
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9
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试验
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负责试桩的各类试验和检测工作
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10
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测量
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负责桩基中心位置放样工作
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长螺旋钻机：司机1人，配合施工人员3人，记录1人。
4.3试桩材料准备
本次CFG试桩所需材料：水泥、粉煤灰、添加剂、碎石、水经实验室检测合格。
试桩主要材料统计
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材料名称
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水泥
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粉煤灰
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碎石
5-25mm
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砂子
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水
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减水剂
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山水牌P·O32.5
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德州华能Ⅲ级
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章丘
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大汶河
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深机
井水
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高效
减水剂
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用量
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4.6t
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1.9t
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13.2 m3
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11.6m3
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3.0 m3
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0.06 t
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注：材料用量按照试桩实际用量的120%储备。
5 CFG桩施工方法及工艺流程：
本次试桩使用长螺旋钻孔泵压混合料的施工方法，工艺流程详见下页的《施工工艺流程图》，施工顺序：
5.1.平整场地：清除施工场地内地表附着物，对影响桩机作业的松软土地段采取压实处理，做好场地内的防排水措施。
5.2.桩位放样：按照设计图纸的桩位在现场进行布桩，使用GTP-700精确度为1"的全站仪放样桩位中心，并用木桩打入20cm深后灌入白灰。
5.3.钻机就位：钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度偏差不大于1%。垂直度的检查采用掉垂球的方法和钻机自带垂直度调整器双重控制钻杆垂直度，每根桩施工前由专门的人员进行桩位对中及垂直度检查,确定满足要求后方可开钻。
5.4.混合料搅拌：混合料搅拌按照试验室确定的施工配合比进行配料，配料采用电脑控制和打印记录，采用C20混凝土，配合比为：水泥：砂子：碎石：水：粉煤灰：减水剂=231：817：998：150：154：3.85；每盘料搅拌时间控制在60～90s，塌落度控制在：180±20mm。
5.5.运输：混凝土的运输采用混凝土罐车，容量为8m3，运料及等待过程中混凝土罐必须处于旋转状态。
CFG桩施工工艺流程图
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测量放线 |
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钻机就位校正
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钻至设计标高
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停钻
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提拔泵送混凝土
至设计标高
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移位施打下一根桩
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等强28天
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检验
和
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原材料进场
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混凝土运输
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补桩处理
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不合格
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验收交工
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合格
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合格
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用土将桩头覆盖
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平整场地
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混凝土拌和和
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清除桩间土
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凿除桩头
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桩基检测
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5.6.密闭性试验：钻机首次钻孔时，先用高压砼输送泵压1～2m3水，然后泵压1～2m3的水泥砂浆，直至钻尖出料口处泵出砂浆，由此检查泵压管的密闭性，同时在泵压之前起到润滑管道的作用。
5.7.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，放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移，钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。钻进过程中将注浆软管摆放圆顺，避免软管自由下落出现折角，造成堵爆管事故。
在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位置的电流值，作为地质复核情况的参考。
5.8.灌注及拔管：钻孔至设计标高后停止钻进，开始泵送混合料灌注，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，采用静止提拔钻杆，根据试验提拔灌注速度控制在2～2.5m/min，施工时桩顶高程高出设计高程50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护。
灌注过程中钻机下配一名指挥人员，吹哨或摇旗指挥泵机司机开泵和停泵，当钻杆芯管内充满混凝土时，在钻杆顶部有一个直径25mm的冒浆口开始冒浆，此时指挥泵机停泵，待再提拔钻杆2m左右混凝土已经下落成桩后指挥泵机开泵。在灌注混合料时，对于混合料的控制采用记录泵压次数的办法，对于本次使用的该型号输送泵通过试验确定泵压次数为1米/4次，泵压为：6～10Mpa。
5.9.移机：灌注达到控制标高后，收起钻机支腿，机身前后移动转向至下一根桩施工。
5.10.桩头清理：在施工完7天后，从横向方向使用小型挖掘机清理桩间土，靠近桩头部分预留25厘米采用人工清除桩间土，然后采用人工破除预留桩头至设计标高。桩头清除采用切割机环向切割一圈，电钻打三个眼后用錾子断掉桩头。
5.11.现场试验：试验人员对每罐混合料测试其坍落度，合格后方可进行混合料的灌注，在成桩过程中抽样作混凝土试块，每台班做1组试块，测定其28天抗压强度。
6 试桩数据总结
6.1 钻进速度
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桩号
|
桩长
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开钻时间
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结束时间
|
持续时间
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钻进速度
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平均速度
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1
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28.1m
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9:35
|
10:05
|
30min
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0.94m/min
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1.02m/min
|
|
2
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28.1m
|
11:15
|
11:43
|
28min
|
1.0m/min
|
|
|
3
|
28.1m
|
12:50
|
13:15
|
25min
|
1.12m/min
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根据地质及机械性能情况，由上表试桩数据得出钻机钻进速度在该地层应控制在0.9～1.2m/min之间。
6.2 提管速率
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桩号
|
桩长
|
开始时间
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结束时间
|
持续时间
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拔管
速度
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泵压
（MPa）
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充盈
系数
|
平均
系数
|
|
1
|
28.1m
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10:20
|
10:31
|
11min
|
2.5min
|
7.42
|
1.04
|
1.05
|
|
2
|
28.1m
|
12:18
|
12:30
|
12min
|
2.3min
|
7.5
|
1.06
|
|
|
3
|
28.1m
|
13:16
|
13:28
|
12min
|
2.3min
|
7.4
|
1.04
|
根据地质及机械性能情况，由上表试桩数据得出钻机拔管速度在该地层应控制在2～2.5m/min之间，泵压控制在6～9Mpa，充盈系数控制在1.04～1.06。
6.3 混合料坍落度：
塌落度按照试验室配合比确定的数据进行控制，既要满足设计强度要求还要符合地质和机械性能情况，并保证施工顺利进行，坍落度控制在：180±20mm。
6.4 混合料拌合时间：
每盘料搅拌时间经试验室确定按照普通混凝土的搅拌时间进行控制在65s。
6.5 电流、电压：
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一号桩
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二号桩
|
三号桩
|
||||||
|
变化
位置
|
电流
（A）
|
电压
(V)
|
变化
位置
|
电流
（A）
|
电压
(V)
|
变化
位置
|
电流
（A）
|
电压
(V)
|
|
1m
|
80
|
420
|
1m
|
70
|
420
|
1m
|
75
|
420
|
|
2m
|
80
|
420
|
3m
|
80
|
420
|
4m
|
90
|
415
|
|
7m
|
90
|
418
|
8m
|
90
|
415
|
10m
|
100
|
410
|
|
22m
|
100
|
415
|
23m
|
100
|
412
|
21m
|
105
|
410
|
|
25m
|
110
|
412
|
25m
|
120
|
410
|
24m
|
125
|
415
|
|
|
|
|
|
|
|
26m
|
115
|
410
|
|
平均值
|
95
|
416
|
平均值
|
95
|
415
|
平均值
|
100
|
415
|
6.6 混合料泵送压力：
一号桩平均泵压：7.42Mpa/次；
二号桩平均泵压：7.5Mpa/次；
三号桩平均泵压：7.4Mpa/次；
根据地质及机械性能情况，和试桩所得的泵压数据总结出泵压控制在6～9Mpa。
7 结束语
通过工艺性试验的总结对地质状况与设计进行了对比，同时达到了预期的目的，将工艺参数：钻进速度、拔管速率、混合料坍落度、混合料拌和时间、混合料泵送压力进行确定，灌注方法和施工工艺进一步总结和掌握，为后期大规模施工提供可靠的技术支持。