长螺旋钻孔压灌CFG桩复合地基施工工法

无循环钻孔灌注桩施工工法
１前言
1.0.1 1随着我国基础建设的大力发展，无循环钻孔灌注桩（旋挖桩）施工被广泛应用到高速公路、铁路、城市道路、工业和民用建筑等各个领域。

1.0.3 我公司自2000年以来已承接多项采用该技术的工程项目，施工灌注桩4000余根，取得了良好的经济效益与社会效益。

为进一步推广无循环钻孔灌注桩（旋挖桩）技术的应用，在结合以往施工经验的基础上，特编制本施工工法。

2 工法特点
2.0.1施工效率高、成桩质量可靠、泥浆排放量小（与传统钻孔灌注桩相比）。

2.0.2 施工时无振动，避免扰动已施工的桩和对临近建筑物产生的不良影响。

2.0.3 适用范围广，无循环钻孔灌注桩适用于穿越填土、粘性土、粉土、砂土、碎（砾）石土层、风化岩层以及地质情况复杂、夹层多、起伏变化较大的软质岩层。

2.0.4 桩长可达65m，可发挥桩身全长的摩擦阻力作用，并具有很好的端承作用。

3 适用范围
3.0.1单桩承载力要求高的道路桥梁、工业和民用建筑。

3.0.2 可适用于深基坑支护工程排桩施工。

3.0.3 可适用于对噪音、振动和泥浆污染要求严格的场地施工。

4 工艺原理
4.0.1 复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体，并由原土和增强体共同承担由基础传来的建筑物荷载。

CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌和形成的桩，CFG桩和桩间土、褥垫层一起形成CFG桩复合地基。

4.0.2 长螺旋钻孔压灌CFG桩采用长螺旋钻机钻进成孔，并由混凝土输送泵通过中空钻杆泵送混合料，同步提钻而成桩。

4.0.3 褥垫层技术是CFG桩复合地基的一项关键技术。

褥垫层能保证桩、土共同承担荷载，通过调整褥垫层的厚度还能调整桩、土垂直荷载和水平荷载分担比；褥垫层还有减少基础底面的应力集中的作用。

4.0.4 该工艺可发挥桩身全长的摩擦阻力的作用，并具有很好的端承作用，通过褥垫层的作用能充分发挥桩间土的承载能力，从而使地基承载力得以大幅度提高。

5 施工工艺流程及操作要点
5. 1 施工工艺流程图
5.2 钻机就位
5.2.1 钻机就位必须平稳，液压支腿要落在可靠处。

5.2.2 调整钻机立柱的垂直度，确保垂直度≤1%；钻头与桩点偏移不得大于20mm。

5.3 钻进成孔
5.3.1 开始钻进前应使出料口密封，在钻进过程中不致张开，且在开始压灌混合料时能通过压力打开；钻头刚接触地面时应慢速下钻。

5.3.2 在钻进过程中，应根据地层变化和动力头工作电流显示的结果，及时对钻压、转速和钻进速度进行合理调整，正常钻进电流值一般为100A左右，不能超过140A的额定电流；如遇土层抱钻杆或电流过大时，应迅速刹住主卷扬进行空钻，待电流值降到额定范围或叶片上的土块甩出电流正常后方可继续钻进。

5.3.3 钻进过程中应防止钻进速度太快造成蹩钻，可采用间歇式钻进方法，即：钻进→空钻→钻进，以利于被切割的岩土及时排出地面。

钻进过程中不宜反转或提升钻杆。

如遇卡钻、钻机摇晃、偏斜或发出异常声响时，应立即停钻，查明原因，并采取相应措施后方可继续作业。

5.3.4 钻进地下水位以下的砂类土时，应有防止钻杆内进水的有效措施；对饱和粘性土层可采取
慢速高扭矩方式钻孔；在硬土层中钻孔，可适当向孔中加水；对稳定性较差的土层，不应长时间空转虚钻，否则机械强力扰动会造成窜孔或孔壁坍塌。

5.3.5 钻进过程中发现窜孔时应合理提高钻头钻进速度或采取隔桩、隔排跳打的方法。

5.3.6 钻至设计深度后，应空钻30～60s，待电流稳定后停钻，并向后台发出泵送混合料信号，作好泵送准备。

5.3.7 钻孔产生的土方及时清理外运，以免占用施工场地，影响后续施工。

5.4 搅拌混合料
5.4.1 根据桩身混合料的设计强度等级，通过试验确定混合料配合比，粉煤灰掺量宜为60～80kg/m3，坍落度宜为160～200mm。

5.4.2 混合料搅拌严格按配合比计量上料，每盘搅拌时间不少于90s；质检员应经常进行抽检，以确保混合料的和易性、析水性和坍落度满足施工质量要求，按要求制作混合料试块，并编号、记录、养护和送检。

5.4.3 冬季施工时混合料入孔温度不低于5℃，混合料可使用热水搅拌以提高温度。

水温不得超过60℃，否则会造成混合料的早凝，产生堵管，影响混合料的强度。

5.4.4所有材料必须经检验合格方可使用。

5.5 压灌混合料
5.5.1 混凝土泵应根据桩径选型，安放位置应与钻机的施工顺序相配合；泵管布置应尽量减少弯道，尽可能保持水平，长距离泵送时泵管下面应垫实，泵与钻机距离不宜超过60m。

泵管和高强柔性管必须用卡环连接牢靠，保持管道畅通，卡环更换后必须清洗干净并做好防锈处理。

混合料输送管道要定期清洗，防止管内有混合料的结硬块造成堵塞。

5.5.2 混合料的泵送应连续进行，当钻机移位时，混凝土泵料斗内的混合料应连续搅拌，泵送混合料时，料斗内混合料的高度不得低于400mm，以防吸进空气造成堵塞。

5.5.3 灌注首次混合料时应停顿10～20s加压，再缓慢提升钻杆。

提钻速度应根据土层情况确定，且应与混凝土泵送量相匹配，保证管内有一定高度的混合料；泵送混合料过程中，混凝土泵工作压力值为3.0～4.0MPa。

5.5.4 当气温高于30℃时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料如麻袋、草袋，每隔一段时间洒水湿润，以防管内混合料失水离析，造成堵塞泵管。

冬期施工时，输送泵管及弯头均需做防冻保护，防止混合料冻结造成堵管。

5.5.5 泵送混合料过程中，遇到输送管道堵塞时必须立即停止泵送，并进行泵送的逆操作，直到采取措施清除堵塞后方可继续泵送；若钻头、钻杆堵塞时，必须立即停止泵送，进行泵送的逆操
作，并将钻杆拔出地面，清除堵塞后重新对准原桩位钻至设计深度，再重新泵送混合料。

5.5.6 若非连续施工，应分别用水和砂浆湿润和润滑料斗、分配阀及输送管道，保证管道畅通，以防泵送混合料时发生堵塞现象。

遇到设备出现故障不能正常施工时，为避免泵送混合料因长时间停滞造成堵管，必须每隔15～20min按以下程序进行一次：泵送→泵送的逆操作→泵送→泵送的逆操作。

5.5.7 压灌桩的充盈系数应不小于1.2，桩身混合料超灌高度不宜小于600mm。

钻机前台指挥员必须时刻指挥和监控钻杆的提升速度，与输送泵操作工相互注意对方传递的信号，确定泵送、停泵、提钻和停止提钻的时机，保证混合料泵送量和钻杆提升速度同步，并控制桩顶标高和超灌量。

5.5.8 若因土层原因发生窜孔，当提钻压灌混合料至窜孔土层时，应停止提钻，连续泵送混合料直到窜孔桩混合料顶面上升至原位。

5.6 基槽开挖及桩头处理
5.6.1 长螺旋压灌砼桩施工完毕，待桩体达到一定强度，方可进行基槽开挖。

5.6.2 对基槽开挖，如果设计桩顶标高离地表不深（一般不大于1.5m），宜考虑采用人工开挖，不仅可防止对桩体和桩间土产生不良影响，还可防止对设计桩顶标高以下的桩体产生损害，而且比较经济。

如果基槽较深或开挖面积大，采用人工开挖效率太低，可采用机械和人工联合开挖，并尽量采用小型机械，不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损害。

对中、高灵敏性土应尽量避免扰动桩间土，必须留置足够的人工开挖厚度，留置厚度与桩体强度和土质条件有关，一般不宜小于700mm。

5.6.3 桩头处理：基槽开挖后，设计桩顶标高以上部分桩头需要截除。

截除桩头宜采用小凿沿桩周边对称截桩，最好采用截桩器截桩；不可用重锤等直接敲击桩头，也不可采用推倒桩头等容易造成对桩体产生破坏的方法处理桩头。

5.7 铺设褥垫层
5.7.1 褥垫层是由粗砂、中砂、级配砂石或碎石等粒状材料组成的散体垫层。

碎石粒径宜为8～30mm，但不宜选用卵石。

5.7.2 褥垫层压实后厚度H一般为150～300mm，当桩径大或桩距大时宜取高值，施工时先按设计虚铺厚度（h=H/λ）虚铺，再采用静力压实法均匀压实至设计厚度，并满足夯填度λ≤0.9的要求。

当基础底面下桩间土的含水量较小时也可采用动力夯实法。

对较干的砂石材料，虚铺后可适当洒水再行碾压或夯实。

6 材料与设备
6.1 材料
6.1.1所用材料均应符合设计和规范要求。

6.1.2水泥：应当具有良好的保水性能，使混合料在泵送过程中不易泌水，一般选用强度等级为32.5MPa的水泥。

6.1.3粉煤灰：细度不大于45%的Ⅲ级或Ⅲ级以上等级。

6.1.4碎石：粒径为5～25mm的碎（卵）石。

6.1.5砂：中粗黄砂。

6.1.6泵送剂：必要时可按规定掺入。

6.2设备
6.2.1长螺旋钻机：一般为液压步履式钻机或走管式钻机，配有能满足钻进要求的动力头和钻头，与设计桩长桩径相匹配的钻杆。

6.2.2混凝土输送泵：按施工泵送要求可配备HBT30A、HBT40 、HBT50 或HBT60等型号，配有足够长的高强柔性管和泵管及卡环。

6.2.3混凝土搅拌机：每台套机组应配备1～2台0.5m3强制式搅拌机。

7 质量控制
7.0.1 质量检验按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002和《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002的相关规定执行。

7.0.2 施工时应及时做好施工记录，控制好混合料坍落度、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度，及时做好桩体试块，避免扰动桩间土等。

7.0.3 常见的施工质量问题防治（见表7.0.3）
8 安全措施
8.0.1 特殊工种操作人员必须持证上岗，严格遵守操作规程，不得擅离工作岗位。

8.0.2 施工所用的安全防护用品、用具齐全有效；机械、工具符合安全要求。

施工人员按规定着装和使用防护用品、用具。

8.0.3 加强设备的运行维护管理，发现问题及时处理，消除事故隐患，保证安全生产。

8.0.4 施工用电符合规范要求，电缆线路必须按要求埋地或架空敷设，避免机械损伤和介质腐蚀；电器设备必须完好。

8.0.5 高空作业时必须系安全带、穿防滑软底鞋；患有高血压、恐高症、心脏病等高处不适症者严禁上机架作业。

8.0.6 混凝土泵泵管和高强柔性管必须连接固定牢靠。

泵送混合料时应有专人指挥,防止因排气不畅和操作失误造成爆管形成伤害。

8.0.7 在暴风雨、大雪、雷雨天气应停止施工；六级以上大风时，应加缆绳保护钻机机架。

8.0.8 受工程影响的建（构）筑物，应采取适当措施加以保护。

9环保措施
9.0.1 易于引起粉尘的细料或松散料应覆盖运输，施工中应避免水泥、粉煤灰等扬撒。

9.0.2 废水、废油应集中收集处理，减小对水体、土壤的污染。

9.0.3 使用机械设备时，要采取适当措施减少噪声、废气等的污染。

9.0.4 对驶出施工现场的车辆应进行冲洗，避免携带泥土。

10 效益分析
10.0.1 可以解决其它方法处理不了的工程技术难题。

10.0.2 施工效率高、质量容易控制、工程造价低廉。

10.0.3 由于桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰，具有环保功能，可以节约水泥用量12%～20%，不需要使用钢材，还能充分发挥桩间土的承载能力，桩间土可承担总荷载的25%～60%，节省大量建设投资。

10.0.4 施工噪音低、无振动和泥浆污染。

11 应用实例
我公司自2000年以来应用本工法先后在30多项工程中施工桩2万余根桩，取得了良好的经济效益与社会效益。

武汉石化111#油灌工程地基座落在挖填方区，填方区高差达9米，沉降差要求控制在1%以内，其它地基处理手段无法解决，利用本工法能适应于在特别复杂地质条件下、对沉降差要求特
别严格的工程的特点，通过布置长短桩、调整置换率和调整桩长进入持力层深度，很好地解决了这一难题。

武汉石化112#油灌工程8万m3大型储油罐，罐体直径70m，有效载荷15万余吨，上覆不良土层厚达18米，且中间夹硬夹层，常规手段大面积处理难以实现，尤其是规范要求采用柔性基础，更增加了难度，采用本工法设计施工，经过三年的油罐储油使用，至今未发现有不均匀沉降发生，各项指标均达到设计要求，得到业主好评。

武汉石化排水车间隔油罐工程地基为深厚淤泥，采用其它地基处理手段经济上不合理。

我公司依据丰富的施工经验，建议业主和设计单位采用本工法，为业主节省了大量的投资，经过三年的使用，各项指标均达到设计要求，得到业主好评。