CFG桩施工+检测+通病防治，全方位解析

CFG桩是英文Cement Fly-ash Gravel的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有一定强度的可变强度桩。

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桩地基处理包括CFG桩身、桩帽（板）、褥垫层几部分组成：桩＋帽＋褥垫层：

试桩

试桩是为了为下一步软基处理工程施工提供技术依据，其中包括：

（1）主要设备的适用性、配套设备的型号及数量；

（2）根据地质情况初步选定施工工艺和施工顺序的合理性，通过确定施工控制参数及工序时间，相关人员的配备磨合；

（3）桩身质量、处理后单桩承载力或地基承载力是否达到设计要求等。

材料和配合比

选用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合要求及原材料质量验收有关标准，并按规定进行抽检。 按设计要求进行室内配合比试验，选定合适的配合比。

施工工艺

CFG桩施工根据施工工艺，可分为“七区段”组织流水施工，分别为： 施工准备区、测量放样区、桩基施工区、桩间土清除区、桩头环切区、桩基检测区、桩帽施工区。

1、施工准备区

清除路基范围内原地面表层植被，挖除树根，在部分现场地形起伏较大、横坡较明显区域。在确定CFG桩顶标高基底按设计要求施做路拱做好临时排水沟，保证排水通畅不积水。

2、平整场地

对施工场地内地上和地下管线进行核查、拆迁和防护。

3、施工放样

在桩位用直径8mm的钢钎竖直打入20cm深孔，在孔内灌注石灰水或石灰粉，并在孔内插入标记物，可用一次性木、竹筷，便于桩位被埋没后查找。

4、钻机就位

钻机就位后，桩机悬挂双向垂球，旁站人员通过测设垂球与钻杆上下端的相对距离，判定机身的垂直度偏差是否满足规范或设计要求，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1.0%。

桩位控制：在每一根桩施工前，通过已经标明临近的纵向、横向桩位用尺量，来确定桩机是否对准桩心。

每根桩施工前由旁站人员对桩机进行桩位对中和钻杆垂直度检查，满足要求后方可开钻。

5.钻进

钻进开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进，一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又能检查钻孔的偏差，以便及时纠正。

在成孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻时应放慢进尺，并及时检查钻杆垂直度和桩位，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

桩长控制：在桩机机身上做明确的长度标识，为方便夜间施工控制，需用反光材料进行标识；标识的最小刻度一般为50cm或25cm；根据钻机塔身上的进尺标记，成孔达到设计标高时，停止钻进。钻孔弃土应及时转运到指定场地。

6、灌注及拔管

CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先拔管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2m/min～3m/min，成桩过程宜连续进行，应避免供料出现问题导致停机待料。

7、移机

移机前对下一根桩的桩位进行清理辨识，确保桩位的准确性。必要时，移机后清洗钻杆和钻头。

8、剔除桩头

所有桩完成后，剔除0.5m桩头，挖除保护桩长内的桩身土。铺设级配碎石垫层（褥垫层）。

9、桩基检查

施工中注意检查泵管密封情况，防止漏水。成孔与泵送应紧密配合，避免桩身灌注时发生停顿。已成桩区域禁止重型机械行走和扰动，防止损坏桩头造成桩顶砼不成型。

挖除保护桩长内的桩间土需用人工或小型机械完成，严禁使用大型机械直接挖除，剔除桩头用人工完成，采用三根钢钎呈120度角同时水平凿进，直至凿断，然后用小钎修平，严禁出现斜面裂缝。

10、养护和强度试验

在砼浇筑期间，每100m3混合料制作一组试块（不少于3块）每天不少于一组。注意养护，送试验室作28d强度试验。

CFG桩基检测

一：桩基检测

（一）静载荷试验

静载荷试验是在原位条件下，逐级施加模拟建筑的实际荷载并同时观测地基相应的变形的一种原位检测方法。检测采用慢速维持荷载法。试验的反力装置采用压重平台装置，压重量不少于预定最大试验荷载的1.2倍，压重应在检测前一次加上，并均匀稳固放于平台上。试验加载装置采用油压千斤顶，最大加荷值不小于设计要求压力值的2倍。加载分10级进行，每级荷载为最大加载量的1/10，其中第一级可取分级荷载的2倍加荷。卸荷时每级卸载量取加载时分级荷载的2倍逐级等量卸载。

（二）低应变动测

桩身完整性及桩身混凝土质量检测采用低应变动测法中的反射波法。其基本原理为：当在桩顶施加一瞬时冲击力后，弹性波沿桩身向下传播，在其传播过程中遇到桩底界面或桩间缺陷界面时（即桩径的变化、桩身介质不均匀、断裂等造成的缺陷界面），必然会产生反射波沿桩身反射回桩顶，由桩顶安置的传感器检测得到冲击信号及各界面的反射信号时程曲线。分析实测曲线，可以由反射波的相位特征判断桩身的完整性。

二、质量控制

1、在工程检测过程中严格遵守和执行国家行业有关检测计量的规范、规程和ISO90001：2000质量管理体系要求、标准，坚持贯彻“质量第一，科学管理，优质服务，求索创新”的质量方针，把整个检测过程视为一系统工程，实行全面质量管理，保证检测工作的科学性、准确性、公正性。确保检测工作合格，争取优良的质量目标。

2、对检测过程的每个环节和质量要素进行有效的质量控制，确保检测质量符合规定的要求。原始检测数据经室内检查验收后，由生产部门负责人批准撤场。

3、对检测报告和结论持慎重态度，结论明确并防止检验结果误判。

4、对于检验的全部仪器按《质量管理手册》规定进行检定、校验和检验。

5、检测结果不受行政、经济等因素影响。

三、安全生产与文明检测

1、在检测的全过程中，应始终贯彻“以人为本，安全第一”的原则。

2、遵守公司的各项安全规定。

3、执行工地的各项安全措施。

4、杜绝各种人身、仪器事故。

5、一旦发生安全事故应立即向有关部门及时汇报，及时处理。

四、测试分析及成果

低应变检测桩施工质量的分类依据为：有无影响桩基使用的缺陷，如断桩、缩颈、混凝土离析等；混凝土的整体波速等。

由静载荷检测结果和低应变基桩完整性检测结果，通过分析研究给出每组试点复合地基承载力特征值。当各试验点满足其极差不超过平均值的30%时，其平均值即为复合地基承载力特征值。

施工中常见的质量问题分析和控制措施

堵管

CFG桩成桩期间，砼阻塞于输料管或钻杆芯管等部位，砼不能沿输送通道运动，称为堵管。堵管是长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料工艺中经常遇到的问题，几乎每一个工地都有这类问题发生。它直接影响工程施工进度，造成材料浪费，增加施工人员的劳动强度。若是故障排除不彻底，使已搅拌的CFG桩混合料失水或硬结，还会增加再次堵管的可能性，给施工带来更大困难。如果处理不当，还会引起断桩，造成工程质量事故。分析堵管的原因，对制定预防措施具有重畀的现实意义。根据现场经验，砼堵管的常见 原因主要有以下几个方面：

1 砼泵送量与提钻速度不协调

当提钻速度远小于砼泵送量时，造成钻头阀门出口阻力增大，这时钻杆内和输送管路上砼输送压力增大，在泵送压力的作用下，砼容易发生泌水离析。对于失水失浆后的砂、碎石而言，管道或钻杆芯管接缝、弯道和糙面都会使它的传输受阻，并很快挤压密实，导致堵管。克服由于提钻速度和砼泵送量不协调匹配而造成堵管的措施， 就是想法使提钻速度和砼泵送量达到动态平衡， 即实现钻头同桩孔中砼料面相对位置的动态平衡 (图2)，也就是说对于M米高的桩体，其等体积的砼需泵送时间应该等于钻杆提拔M米需要的提拔时间结合施工机理，不难得出下面公式：

该工艺中提钻速度和泵送量一般均可调节。 首先限定一个变量，然后根据式(1)或式(2)，经过简单的数学运算，即可求得与之协调匹配的另一 个变量，从而实现了对上述平衡的动态控制。

其次要掌握提钻时机，当钻头进入土层预定标高后停止钻进，开始泵送砼，待输送管及钻杆芯管充满砼后，应及时提钻，否则在泵送压力作用下容易将钻头处水泥浆液挤出，同样可使钻头阀处产生干硬性砼塞体，使管路赌塞。

2 管道接口处密封不严漏水、漏浆

砼在管道中的输送靠的是泵送压力，而泵送压力靠其中的液相物质传递。如果管道接缝处密封不严就会漏水或漏浆，从而使砼失水、失浆而使输送阻力增大，导致堵管。所以在施工前和施工过程中要随时检査管道连接处的密封情况，发现问题及时解决。

3 钻头阀门设计不合理或类型选择不当

有些厂家生产的钻头其阀门密封不严，当在饱和砂土或粉土层中虛工的螺旋叶片剪切液化形成的超孔隙水压力，会使泥砂通过阀门接触缝隙进入钻头，形成一定厚度的砂塞，使砼无法正常下落，造成堵管。有的钻头阀门的长度和开启角麽设计不合理，诰成阀门不能打开到正常位置，也是浩成诸管的原因之一。

还有的钻头阀门不灵活，摩阻力过大，砼泵入钻杆后因压力小而无法打开，造成堵管。所以购买钻头时要检查钻头阀门的密封性、灵活性和阀门长度，开启角度的合理性。

目前长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料工艺所用钻头，按其阀门的设置和开启方向分为两种，一种为侧开门，另一种为底开门。前者在钻头两边设计两个抛物线型阀门，在钻进过程中两阀门关闭，防止泥砂进入钻杆内，造成钻杆堵塞。当泵送砼到达钻头底部时两阀门打开，由此将砼灌入孔内。后者就是钻头阀门和钻尖为一整体，向下钻进时密封，提钻时阀门在砼挤压下向下开启。与侧开门钻头相比，底开门钻头的特点就是阀门在钻头底部，避免侧向挤压钻头使之打不开的弊端。当施工地层为饱和粉+或砂+时, 如果使用侧向阀门钻头，此时阀门外侧除了承受土的侧向压力外，还要承受超孔隙水的侧压力，当阀门内侧的混凝土侧压力小于阀门外侧压力时， 就会导致阀门打不开而堵管，遇到这种地层时应选用底开门钻头。

4 弯头排气阀不能正常开启

砼泵送前和泵送过程中管内充有空气。为了使空气排出，在导向弯头与内腔管的接合部位设置排气阀，以排出砼输送过程中管内空气。当排气阀损坏或被砼堵塞时，则因其不能正常工作而造成堵管。

5 输送泵工作参数调整不当

以D30型号的砼输送泵为例，一般泵压可调到16MPa，砼出口泵送压力可达4MPa，如果输送泵液压系统压力调设太低，就会造成堵管，另外， 换向阀处零件磨损卸压、液压元件发生故障，压力达不到要求，过大过小都会造成堵管。

6 砼原材料和砼配合比选择不当

1) 砼原材料选择不当

实验表明，粗骨料粒径过大容易堵管，但粒径过小，砼强度较低。结合施工经验，建议混合料中粗骨料采用卵石时，最大粒径为25mm，采用碎石时，最大粒径为20mm。

水泥应具有良好的保水性能，使砼在泵送过程中不易泌水。CFG桩砼强度等级一般为C15〜 C25，普通硅酸盐水泥或矿渣水泥都能满足要求。 其水泥强度等级一般选用P. 032. 5，如用髙标号水泥配制，则会使水泥用量偏少，影响其和易性和密实度，容易堵管。

2) 砼配合比选择不当

在正确选择砼原料后，砼的配合比合适与否 显得至关重要，往往由于砼配合使用不当造成堵管。主要是水泥用量少，砂率不适当。造成这种现象的原因主要是实验室给出的配合比例不合理，或者原料计量不准没有按照正确的配合比配制砼。所以按照合适的配合比配制砼是保证砼顺利输送的重要环节之一。

3) 砼坍落度控制不当

在CFG桩施工中砼坍落度过小或过大都会造成砼泵送困难和堵管。混凝土的输送阻力随坍落度降低而增大，所以坍落度过小，则可能使混合料的可泵性明显降低，即不易泵送。但并不是坍落度越大越容易泵送，因为坍落度过大会造成混合料发生泌水或离析，在砼输送管内水浮到上面， 在泵压作用下，水先流动，骨料与砂浆分离，粗骨料处于相互接触的状态，磨擦力加大，从而导致堵管。根据工程实践，长螺旋钻孔管内泵压CFG桩砼的坍落度宜控制在160〜200mm。

窜孔

在饱和粉土和粉细砂层中施工时常遇到这种情况。当施工完一根桩后，在邻近施打另一根桩的过程中，随着钻具的钻进，发现已打桩桩顶突然下沉，粧顶下落数厘米，甚至达2m以上。当新打桩灌注砼成桩后，已打桩下沉桩顶有所回升，有时也可回升到原桩顶标高，这种两桩之间的连通现象称为窜孔。如对窜孔发现不及时和采取措施不当容易造成桩顶标高低于设计标高，桩身夹泥等质量问题。通过观察发现已打桩桩顶下沉多数发生在新打桩提钻过程中，这可能是由于新打桩在向下钻进时，剪切振动使饱和粉土和砂土层中能量积累，使土层液化，而后打桩提钻过程中，由于提拔的吸力，导致孔内出现短暂的真空状态，钻孔中某一时刻为真空时，相当于10m高的水头差， 使两桩之间液化土层向新打桩方向流动，这样就形成了窜孔。解决窜孔的主要方法是：采取大桩距的设计方案，避免新打桩对已打桩的剪切扰动； 调整打桩顺序，采取隔桩或隔排跳打方法，跳打顺序视桩间距和土层情况而定；改进钻头，提高钻进速度，减少钻进对饱和砂土、粉土剪切扰动和能量积累，减弱土体液化态势。对于施工过程中容易窜孔的场地要及时清理钻进弃土，以便及时观测到打新桩过程中周边已打桩桩顶下沉情况，当新打桩提钻泵送砼到发生窜孔土层时，应停止提钻， 连续泵送砼直到窜孔桩桩顶恢复到原标高。

桩身上部空芯或夹砂

长螺旋钻孔管内泵压CFG桩混合料成桩工艺有时在保护桩或保护桩以下产生桩身空芯或夹砂，浅的几十厘米，深的1米多。例如在商丘某工地施工中有部分桩出现此类现象。造成桩身空芯的主要原因可能是排气阀堵塞不能正常将管内空气排出，导致粧体存气，形成空芯，为避免桩身空芯，施工中应经常检査排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。

造成上部桩身中心夹砂的主要原因可能是在桩上部泵送时提钻速度过快，钻头没有埋在砼里， 两侧阀门排出的砼包裹了塌在孔里的流砂；另一 种情况是泵送过程中地层没有塌陷而是阀门排出 的砼将浮浆包裹而成。

憋钻

憋钻就是指长螺旋钻在钻进过程中钻杆向下钻进速度过快，致使螺旋叶片上的土来不及带出孔外，而挤压在钻杆与孔壁之间，致使钻杆突然停止旋转，严重时会损坏动力头的电机。如果出现憋钻，应立即关掉回转动力电源，将钻杆用最低提 升速度提起后重新施钻即可。为了预防憋钻事故 的发生，施工前应组织施工人员，根据地层特征制定合理的施工方案。在施工钻进过程中，根据动力头工作电流值的变化对钻杆旋转速度和钻进速度进行合理调整，一般常采用间歇式钻进方法，即钻迸一空钻一钻进，钻进到设计深度后空钻30〜 60s，待电流稳定后停钻。

钻机定位不准

桩位的布设是依据现场定位轴线，将设计图纸上的每一个桩位用一定长度的竹签定位在实地。由于长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料施工时弃土较多（图3)w，若弃土不能及时清运，随着弃土的增加，施工中找到已定桩位的标志比较困难。所以解决的办法是远距离参照定位，也就是在弃土外找到与施工桩位在同一直线上的两个定位点，来确定施工桩位，认真对照桩位 布置图确定施工桩在图纸上的位置及编号，做好施工记录。

CFG桩施工对周边环境的影响

长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料施工在饱和砂土和粉土层中时对周边环境的影响，越来越引起人们的关注，如果这个问题不能得到妥善解决，就会制约其在这种地层中的应用。 长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料施工时对周边环境的影响，主要表现为施工场地内地面沉降，地下水携砂、带泥，并造成周边地面或路面及房屋墙面裂缝。通过对多项工程实例分析认为主要是地层因素和施工因素。

1 地层的影响

饱和砂土和粉土是长螺旋钻孔管内泵压 CFG桩成桩混合材料施工造成对周边环境影响的内因。郑州市区具有这种岩土特征的地层多分布在郑州东北部，地表下0〜17m范围内的粉土易失水、易被扰动，具有轻微液化可能，深度14m左右存在较软弱有机物粘土。场地范围内地下水位高，分成上层潜水和下层微承压水，这种土受扰动易产生液化、产生流变、造成临近地基土向孔内流动，使得地面下沉或表层地基土变形过大，拉裂了路面或周围建筑物的墙面。

2 施工的影响

长螺旋钻孔管内栗压CFG桩成桩混合材料施工时，在驱动钻具向下钻进过程中，螺旋叶片对孔周土具有剪切和振动作用，促使土体液化，孔隙水压力升高，当提升钻具时，抽吸作用形成孔内短 暂的真空状态，此时钻孔周围一定范围内土体中的孔隙水携带泥砂向孔中渗流，从而孔周土逐渐向孔内流动，并向远处扩展。这种施工对周围环境的影响机理在施工现场轻型井点降水过程中也得到了证实，在长螺旋钻孔管内泵压CFG桩成桩混合材料施工开始前轻型井点抽出的水为满足降水要求的清水，当CFG桩开始施工后，轻型井点抽出的水为含砂较大的浊水。

解决问题的基本思路

1) 査明单桩施工对桩的影响，从而为设计部门提供最优桩间距的设计参考值，并为施工单位选择正确的施工顺序提供参考。

2) CFG桩施工同基坑支护工程统一考虑，首先作基坑水泥土搅拌桩止水幕墙，直接阻断孔隙水渗流的便捷通道，降低CFG桩施工对周边环境的影响。

3) 探讨有关施工参数的改进。

施工过程中容易产生堵管、窜孔，钻进弃土大，造成钻孔定位不准，施工对周边环境有影响等问题， 针对这些问题提出了有效的质量控制措施，对类似工程的施工有借鉴意义。同时应该继续加强对这些问题的研究，从而提高该工艺的应用水平。

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