浅析CFG桩施工工艺参数的确定

浅析CFG桩施工工艺参数的确定

摘要本文通过工程实例介绍了在黏土及粉质黏土地质条件下，通过CFG桩工艺试验，总结、确定相关施工参数，为大面积施工提供施工指导依据，为同类施工提供参考。

关键词CFG桩；施工；工艺；参数

1 施工概况

本次工艺性试验选在新建长沙至昆明客运专线湖南段站前工程DK27+200～DK27+300段路基内，该段路基地表为小山丘，桩体长度范围内地质情况为：黏土，褐红色，坚硬，层厚 1.75m～14.4m；粉质黏土，褐红色，坚硬，厚度大于30m。桩位由路基中心向两侧按矩形布置，应力影响线以内桩间距1.6m，应力影响线以外间距1.8m，设计桩长19.2m～19.4m，桩径为0.5m，桩身混凝土强度等级为C20，单桩承载力设计值900KN。采用采用长螺旋钻机成孔，高压泵送混合料灌注成桩。

2 工艺性试验目的

通过工艺试验，确定采用长螺旋钻机施工CFG桩的施工工艺，确定钻进和拔管速度，测定在试验段地质条件下的钻进电流值和终钻进指标，测定混凝土灌注的充盈系数，确定混凝土配合比和坍落度是否满足施工要求。成桩后，通过单桩静载试验，校核单桩承载力设计参数，以此确定CFG桩的机械选型，为大面积施工提供相关施工参数。

3 工艺试验准备

3.1 施工用原材料及配合比选定

水泥：湘乡韶峰P.O42.5水泥；

砂：湘江河砂，中砂；

碎石：湘潭荷塘，规格为5～31.5 mm；

粉煤灰：湘潭电厂，F类Ⅱ级；

水：石牛湾小溪水；

减水剂：北京建工，AN4000

试验室混合料理论配合比为：水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：泵送剂=215：

824：1007：140：125：3.4；水胶比0.41，出厂坍落度控制在160～200mm。

3.2 机械设备配置

4 试验桩施工工艺控制

1）CFG桩成桩工艺性试验段桩位矩形布置，为检验不同泵送距离情况下，混凝土泵送情况，在路基左右两侧及中线位置选取3根桩作为试验桩，桩位布置见下图。

2）施工工艺流程及施工方法。采用长螺旋成孔，芯管内泵压混合料成桩，单桩混合料控制以记录输送泵的泵送次数来推算单根桩的灌注量。

CFG长螺旋钻机管内泵压混合料灌注施工流程图

CFG桩施工采用长螺旋钻机施工。钻机就位后，调整钻头对中，直角方向检查钻杆垂直度满足<1%，启动马达，螺旋钻杆钻入地下，钻孔过程做好记录进入各土层电流值。钻至设计标高后，开始泵压混合料，混合料填满钻管后开始均匀提钻。根据泵入混合料量控制提钻速度，保证钻头矛尖始终埋在混合料中，以防断桩。

5 试验总结

1）试桩记录具体情况如表1。

混合料灌注/拌合方式拌合站供料，全桩长范围不振捣拌合站供料，全桩长范围不振捣拌合站供料，全桩长范围不振捣

2）通过本次CFG工艺性试桩试验，收集了从钻孔、成孔及混凝土配合比、坍落度控制、混凝土灌注及单桩承载力等相关施工参数：

钻进：钻机就位后，利用自身液压系统调平钻架，直角方向利用钻架上对中锤核查对中，垂直度满足<1%，钻头对正桩中心竹签缓缓下落至地面，记录钻架上孔深标识初读数，根据地面标高，计算设计孔深时的终读数。根据试验结果，钻孔过程控制钻进速度为1m～1.2m/min，一般电流值为130A，钻至设计孔深时电流值为165A～175A。本段路基CFG桩以桩长为终孔控制标准，电流值校核。

混凝土灌注：混凝土灌注过程中，提管速度为2.1m～2.5m/min时，桩的充盈系数为1.12～1.17，满足桩身密实需要；灌注接近桩顶位置时，适当减慢提管速度，加大桩顶混凝土泵送压力，并超灌50cm高度混凝土，保证桩顶混凝土密实性。灌注过程中，校核实际灌注量是否与设计用量相符，保证实际灌注量不小于设计用量，发生负偏差值时，需分析原因，提出解决办法。

截桩：成桩7天后，利用小型挖机清除桩周土至设计桩顶标高，局部位置人

工配合清土。现场量测桩顶位置直径分别为52.0cm、51.7cm、53.0cm，满足设计及规范要求。利用截桩机环向切割桩头，保证切痕10cm以上，人工截除桩头，并用钢钎找平桩头，桩顶标高误差保证在±5cm内。严禁重锤击打桩头，严禁机械拉断桩头，防止浅部断桩。

混凝土：CFG桩C20混凝土理论配合比为：水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：泵送剂=215：824：1007：140：125：3.4；水胶比0.41，施工配合比为：水泥：水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：泵送剂=235：858：（630+420）：122：100：3.35；水胶比0.48，出厂坍落度为200 mm，施工现场实测坍落度为195mm、190mm，混凝土泵送性能良好，未出现堵管现象。通过工艺试桩试验，表明混凝土混合料理论配合比为：水泥：水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：泵送剂=215：824：1007：140：125：3.4；水胶比0.41，满足泵送混凝土需要，可作为施工指导数据。

桩身质量：CFG试桩施工混凝土浇筑过程中，共制作试件2组，28d抗压强度检测，抗压强度组值为25.5MPa，大于CFG桩设计强度20.0MPa。成桩底应变检测，结果为桩身完整，结构质量为Ⅰ类，单桩承载力静载试验沉降满足要求。

机械选型：通过工艺试验结果表明，JZB45型液压步履式螺旋钻机、250KW 发电机组、HBT60S型混凝土输送泵及混凝土运输车的组合能满足施工需要。

6 工艺参数确定

根据试验过程的分析及成桩检测，总结在试验地质情况下，选用JZB45型液压步履式螺旋钻机施工，HBT60S输送泵配合时，可选用以下参数进行施工：

钻进数度：1m～1.2m/min

终孔标准：以桩长为主控项目，终孔电流值为165～175A之间作为校核。

混凝土配合比：水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：泵送剂=215：824：1007：140：125：3.4；水胶比0.41。

混凝土坍落度：180±20mm，尽量接近上限值。

混凝土灌注提管速度：2.1m～2.5m/min，根据泵送管道长度及混凝土和易性等适当调整。

灌注标高：混凝土灌注至桩顶时，超过桩顶设计标高50cm，可满足桩顶密实度要求。

桩头截除：混凝土灌注7天后，可利用环向切割机械进行桩头切除。

7 结束语