17-CFG桩工艺标准总结

中铁二局施工技术标准化工艺
路基CFG桩
前言
CFG桩是在碎石桩基础上加以改进而发展起来的，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。

是利用高粘结强度桩体、桩间土、褥垫层和足够刚度的基础一起形成复合地基，达到提高地基承载力，减小地基沉降变形的目的。

1、工艺特点
CFG桩是在碎石桩基础上加以改进而发展起来的，CFG桩复合地基成套技术为全国重点推广的软基处理新技术。

其成桩工艺方法主要有振动沉管灌注法和长螺旋钻孔管内泵压混和料法。

其工艺特点如下：
1.1承载力提高幅度大、可调性强
CFG桩长在目前设计中一般均在几米到二十几米中，可以全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载占总百分比可在40%—75%之间，使得复合地基承载力搞高幅度大，并具有很大的可调性。

1.2 适应范围广
就土性而言，可适合各类地质土；就基础形式而言，CFG桩可适用于多种基础形式。

1.3 刚性桩的性状明显
CFG桩可全桩长发挥侧阻，桩搭在好的土层上时，具有明显的端承作用。

1.4 排水作用
施工好的CFG桩是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上排出，直到CFG桩体结硬为止。

1.5 复合地基度形小
复合地基模量大，地基沉降量小。

2、适用范围
2.1就土性而言，CFG桩可用于填土，饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密
效果好的土，又可用于挤密效果差的土。

2.2就基础形式而言，CFG桩既可适用于条形基础，独立基础，也可用于筏基础和箱形基础，由CFG桩组成的复合地基可以大大减小其沉降量。

3、工艺原理及设计要求
3.1工艺原理
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它由高粘结强度桩体、桩间土、褥垫层和足够刚度的基础一起形成复合地基。

采用钻孔在天然地基中设置一定比例的增强体（CFG桩为高粘结强度桩体），使桩土共同承担荷载，具有密室法和置换法的效应，形成高粘结强度桩复合地基。

3.2工艺设计要求
3.2.1各种参数确定
根据设计对地基承载力及变形要求，设计主要确定5个参数，分别为桩长，桩径，桩间距，桩体强度，褥垫层厚度及材料；采用试桩确定CFG桩施工工艺参数。

⑴设计参数
①桩长
CFG桩应选择勘察报告中承载力相对较高的土层作为桩端持力层，桩长是首先确定的参数，它取决于结构物对承载力和变形的要求，土质条件和设备等因素。

②桩径
桩径的确定取决于所采用的成桩设备，一般设计桩径为350—600mm。

③桩间距
一般桩间距为3—5d桩直径，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形，土性与施工机具。

④桩体强度
原则上，桩体配比按桩体强度控制，桩体试块压强度平均值应满足下列要求：
f cu≥3R a/A p
式中 f
—桩体混合料试块（边长150cm立方体）标准养护28天立方体
cu
抗压强度平均值，KPa
Ra—单桩塑向承载力特征值，KN
Ap—桩的截面积，m2
⑤褥垫层厚度及材料
褥垫层厚度一般取（0.45～0.5）d，d为CFG桩桩径。

褥垫层材料可用粗砂、中砂、碎石、级配碎石。

⑵施工工艺参数确定
选择确定施工工艺方法及施工的设备，通过试桩确定施工工艺参数。

主要施工工艺参数为砼工作性能，单桩砼用量（充盈系数），钻进、提拔速度，桩长。

3.2.2设计承载力
⑴主要容许承载力
①采用试验检测
当采用单桩静载试验时，单桩竖向承载力R a为单桩竖向极限承载力除以安全系数2。

②单桩竖向承载力估算公式为:
n
R a=u p∑q si l i+q p A p
i=1
式中u p—桩的周长，m；
q si—桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值，Kpa；由当地静载荷
试验结果统计分析算得，或根据土性和施工工艺参考确定；
l i—第i层土厚度，m。

⑵复合地基承载力
结合工程实践经验，CFG桩复合地基承载力可用下面的公式进行估算：
f spk=mR a/A p+β（1-m）f sk
或 f spk=mR a/A p+αβ（1-m）f ak
式中f spk —复合地基承载力特征值, Kpa；
m —面积置换率；
R a —单桩竖向承载力特征值,kN；
—单桩截面面积，m2；
A
p
α—桩间土强度提高系数，α= f sk/ f ak，α宜按地区经验取值，如无经验时可取α=1；
β—桩间土强度折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取=0.75～0.95,天然地基承载力较高时取大值；
f sk —处理后桩间土承载力特征值, Kpa；
f ak —基础底面下天然地基承载力特征值, Kpa；
经CFG桩处理后的地基，当考虑基础宽度和深度地基承载力进行修正时，宽度不作修正，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0。

经深度修正后CFG桩复合地基承载力特征值f a为
f a = f spk+r m(d-0.5)
r m—基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度
d—基础埋置深度，m；一般自原地面算起。

4、工艺流程
4.1 CFG栏长螺旋钻机施工工艺流程图
CFG桩长螺旋钻机施工工艺流程图
4.2 CFG桩沉管钻机施工工艺流程图
CFG桩振动沉管机施工工艺流程图
5、操作要点
5.1施工准备
5.1.1地质勘探
CFG桩加固处理范围的地基由设计院负责进行地质勘探。

采用钻孔物探等方法进行地质勘探，具备详细的地质资料，以满足CFG桩设计的需要。

5.1.2施工组织方案比选
根据CFG桩施工图及工期要求，结合现场条件进行施工组织方案比选。

首先选择确定适合的成桩工艺，配备充足的设备，采取分段平行流水作业施工。

尽量做到安全，质量高，环境无污染，施工简便科学合理，效率高。

5.1.3场地平整及三通
平整场地，搞好三通，为正式施工作好必需准备。

5.1.4设备选型
根据施工图纸及现场情况，对能满足施工要求的所有设备进行一系列的配套比选。

5.1.5原材料准备
根据质量标准要求及施工进度的需要进行原材料准备。

采购各种合格的材料，确保材料储备充足。

5.1.6测量放样及钻孔准备
根据施工图纸，由测量组进行施工测量放样，根据桩位平面图放出钻桩范围和桩位。

桩位采用地面打入钢筋，并用白灰标识。

钻机开钻前根据设计桩长及地面高程确定的钻进深度，在钻机塔身上作好醒目的标记。

5.2施工实施过程
施工实施过程，遵照安全合理的原则，将设备架设在现场，检查桩机塔身，钻杆长度是否满足安全及施工要求，检查钻机垂直度不大于1%，桩机及配套设备组装完毕，就位后，方可准备钻孔。

5.2.1钻孔
⑴长螺旋钻机施工
开钻前首先使用砂浆润管，确保混凝土顺利泵送灌注。

然后关闭钻头阀门，垂直对准桩位，启动马达开钻，应匀速钻进，避免形成螺旋孔，钻进深度达到设计标高后，停止钻动。

施工中做好钻进施工记录。

⑵振动沉管机施工
桩机就位，调整沉管与地面垂直，启动马达，沉管到预定标高（桩底），停机。

沉管过程中做好记录，每沉1米记录电流表上配电流次，并对土层变化处予以说明。

5.2.2拔管灌注砼成桩
⑴长螺旋钻机
停止钻进，开始泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后开始拔管，严禁先提管后泵料。

采用静拔，拔管速率一般为 2.0～3.0m/min(拔管速度为线速度，不是平均速度)，成桩过程宜连续进行，施工中严禁出现超速提拔，应避免应后台供料慢而导致停机待料。

施工桩顶高程宜高出设计桩顶标高不少于0.5m。

⑵振动沉管机
沉管钻机停机后立即向管内投料，直至混和料与进料口齐平。

启动马达，留振5～10s，开始拔管，拔管速率一般为1.2～1.5m/min，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率还应放慢。

拔管过程中不允许反插。

如上料不足，须在拔管过程中空中投料。

施工桩顶高程宜高出设计桩顶标高不少于0.5m。

5.2.3 CFG桩体养生
长螺旋钻施工时，采用小型挖机和人工联合清运桩孔土。

CFG桩施工完毕后在其混凝土初凝后，开始清运成孔时产生的弃土，清除时不得扰动桩间土，不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害；清土预留至少20～50cm人工清除、找平。

CFG桩养护，混合料灌注完成后，立即用粒状材料或湿粘性土护顶养生，一般养生28天。

5.2.4挖桩间土、截桩
CFG桩养生结束后，现场由测量测得原地面标高，挖桩间土采用小型挖机，按照布桩图施工，预留20cm厚桩间土，由人工清除，挖至设计标高，在挖桩间土时不得超挖，超挖后不得用土回填；截桩应采用截桩机，按照设计标高截断桩体。

5.2.5桩身完整性及承载力检测
CFG桩复合地基检测应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28d 后进行。

检测包括低应变对桩身质量的检验和复合地基静荷载试验对承载力的检验。

检测数量：静载荷试验数量宜为CFG桩总桩数的0.5～1.0％，且每个工点不少于3点，低应变检测数量不少CFG桩总桩数10％的桩。

选择试验点时应本着随机分布的原则进行选择。

低应变对CFG桩桩身质量（完整性）评价分为四类：
Ⅰ、Ⅱ类桩合格桩；Ⅲ、Ⅳ类桩不合格，对Ⅳ类桩应进行工程处理。

采用静载荷试验对复合地基承载力检测，应严格按JGJ79—2002《建筑地基处理技术规范》“复合地基载荷试验要点”执行。

6、机具设备
机械设备选型主要是根据现场实际地质情况及混合料的生产情况进行配套组选。

7、劳动力组织
长螺旋钻机施工劳动力安排：每台班共需8人，分别是钻机司机一人、钻机施工指挥员一人、辅助工（拔土，顺管等）四人、砼输送泵操作员一人、砼灌车放料员一人。

8、质量要求及控制要点
8.1质量标准
根据《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）、《客运专线铁
路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）进行施工质量控制。

其质量标准如下：
水泥、粉煤灰、砂和石等原材料应符合设计要求；CFG桩的数量、布桩形式应符合设计；CFG桩的桩身质量完整性应满足设计要求；复合地基承载力、变形模量应满足设计要求。

CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法如下：
8.2控制要点
8.2.1 混合料配合比要合理，混合料拌合质量要达到良好状态。

8.2.2 工艺试验尽量选在现场且不少于3根，认真分析总结，最后编制符合现场实际的工艺方案。

8.2.3 认真进行测量放样，保护放好桩位标记，找准桩位后，钻头垂直对准桩位方可开钻。

8.2.4 钻孔完成后开始灌注砼时，拔钻灌注应同时进行泵用静拔且严禁反插，在灌注中应连续，保证有效桩长。

8.2.5CFG桩在养护中，重型车辆不得在上行驶；开挖桩间土应采用小型挖机与人工相配合，预留20cm人工清土，机械不得触碰到CFG桩；截桩应采用专用截桩机。

8.3 CFG桩施工中常见问题及处理措施
8.3.1堵管
⑴原因
主要是输送泵压力小、混合料坍落度过小或离析及机械故障等。

⑵采取的措施
立即查明原因找出堵管的位置，采取人工敲打疏通导管，若此法无效接下来将导管拆掉将管内的混合料清理干净。

及时组装好导管恢复作业。

控制混合料的坍落度、和易性及混凝土灌注温度，混合料输送管连接顺畅。

8.3.2窜孔
⑴原因
主要是溶洞、新填土不密实等地质条件，其次是输送泵的压力过大及桩间距小。

⑵采取的措施
查明原因，当地质原因不适合采用CFG桩加固时，向监理反映；当遇见窜孔是因回填未夯实时，重新开挖回填必须密实。

当泵压力过大时及时调整压力。

8.3.3埋钻
⑴原因：
在灌注混合料的时候突然停电导致。

⑵采取的措施：
在混凝土初凝前，使用发电机将钻机重新启动。

若钻机再无法拔动钻杆时，可采用冲击钻动力头，振动钻杆后，再拔钻秆。

8.3.4桩体空心
⑴原因
灌注混凝土时，排气阀被堵塞，未能将空气排除。

导致桩体混凝土有空气存在。

⑵采取的措施
保证排气阀正常工作。

施工中要经常检查排气阀是否堵塞，一但发生堵塞，及时清洗干净。

如发现空心就从空心处截断按浅层断桩处理。

8.3.5浅层断桩
⑴原因
主要有拔管速度过快、混合料灌注不连续、成桩后挖桩间土及截桩与成品保
护不当。

浅层断桩3m以内。

⑵采取的措施
先找准断桩位置，将断桩顶大致找中凿孔，采用同强度砼灌注，灌注成比原桩半径大20cm的新接桩，待检查合格后方为接桩成功。

8、施工安全注意事项
8.1作业人员自觉遵守安全生产规章制度，不违章作业，并严格按照下列安全施工要点作业。

⑴施工人员进入现场戴好安全帽，并正确使用个人劳动保护用品。

⑵非专业电气和机械的操作人员严禁使用或乱动机电设备。

⑶各种电动机械设备，有可靠有效的安全接地和避雷装置。

⑷吊装区域内，禁止非操作人员入内，吊机机臂垂直下方严禁站人；
⑸特种作业人员持证上岗。

⑹为保证施工用电安全，严格采用TN-S系统（三相五线制）和JGJ46-88规定要求。

发生人身触电时，应立即切断电源，然后对触电者做紧急救护，严禁在未切断电源前与触电者接触。

⑺在停放机械时，两机械间距至少35米；若遇高压线至少远离高压线35米，以免发生危险。

⑻当有风沙天气时，注意安全作业，风力大于6级停止作业。

应用油缸做辅助支撑，必要时还应加缆风绳给予固定。

8.2严格遵守机械操作规程
⑴工作时履带轨道应可靠接地，同时支腿座必须接触地面。

⑵钻孔作业时，严禁随意中途停钻，避免出现闷钻事故。

⑶打桩作业时，应避免桩管碰撞立柱。

⑷钻杆打入地下，严禁移动桩架和启动回转机构。

⑸拔动沉桩加压时，不应使桩架前部抬起。

9、应用实例
9.1工程概况
京津城际轨道交通工程永乐车站路基以填方通过冲洪积平原，地形平坦开
阔。

地层：粉土，黄褐色，稍密，稍湿；粉质粘土，黄褐色，灰褐色，灰色，坚硬～软塑～硬塑；黏土，黄褐色，灰色，灰褐色，软塑～硬塑；粉砂，褐灰色，黄褐色，灰色，中密～密实，潮湿～饱和；细砂，褐黄色，灰色，灰褐色，中密～密实，饱和；中砂，褐灰色，灰色，密实，饱和。

地震动峰值加速度为0.2g。

土壤标准冻结深度0.8m。

地下水对混凝土具弱硫酸盐侵蚀性。

基底采用CFG桩加固，桩身强度为C20混凝土,桩径400mm，桩长在27.00m 以上 ,纵向间距1.5m，横向间距1.50～1.4m，采用长螺旋钻机施工。

CFG桩共30000根，总长81万延米。

9.2施工工艺
9.2.1施工准备
⑴材料
CFG桩施工的混和料采用现场设立的拌和站生产。

原材料水泥、粉煤灰、砂、石和外加剂进场后及时按规定进行检测，合格后才使用。

⑵施工现场
现场提前作好三通一平工作。

⑶测量放线
按设计布桩图进行CFG桩桩位、地面高程测量放样，做好桩位标识。

⑷设备选型
根据管段的地质情况，对各种螺旋钻机进行综合比选，确定采用KLB630型长螺旋液压步履式钻机；结合本管段工期紧、桩体质量要求高、桩孔深达26～28米等特点，确定采用HBT60混凝土输送泵。

9.2.2施工工艺流程
见长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程。

9.2.3施工方法
根据工艺性试验所确定的各种操作技术参数，确定水泥的掺入比、钻进速度、提升速度、单位时间灌入量等各种施工技术参数。

C20混凝土理论配合比：1：4.01:4.90:0.76:0.05:0.89
施工配合比:1:4.16:0.98:3.92:0.76:0.05:0.74
扩孔系数为1.15～1.30之间。

施工采用梅花型施工，以防窜孔及桩孔土堆积过多影响施工进度。

钻孔速度先慢后快, 灌注混凝土拔管速度为每分钟2.0～3.0m,钻机设备采用KLB630型液压步履式长螺旋钻孔机。

混凝土输送泵以HBT60型为主。

钻机设备进场前，先进行测量放样抄平，原地面低于设计或无法满足施工要求的，要采取回填压实处理。

现场桩位采用φ16的钢钎打孔，插筷子撒白灰标识。

为方便施工记录及检查一一对应，对全部施工桩进行统一编号，桩号由里程加从左到右的数字序号组成，例如DK45+665.47—1。

待钻机就位后，开始启动马达钻孔，在钻进过程中先钻进应先慢后快。

在施工中发现少量桩不易钻进，此时必须放慢进尺，同时根据地质资料及现场钻孔所出来的桩孔土分析原因，再采取有效措施。

钻孔
CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管内充
满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。

泵送时，不得停泵待料，拔管速度均匀，严禁出现超速提拔。

9.2.4施工注意事项
①CFG桩施工机具必须要应配备符合计量规定的计量装置，且装置应处于检定有效期内。

能记录每延米的混凝土量及累计数量，确保CFG桩的质量。

②机身调平以钻杆是否垂直为依据，操作时以钻锤吊线进行控制。

③严格控制CFG桩顶及底标高，泵送混凝土时，严禁先提管后泵料，不得停泵待料，拔管速度均匀，严禁出现超速提拔。

拔管采取静止提拔，钻杆不得旋转。

④施工中应保证排气阀正常工作，施工中要求每工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞。

⑤作好CFG桩成桩的冬季养护措施。

⑥钻机移位至下一桩施工时，应根据轴线或周围桩的位置对需要施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

9.2.5施工质量检验
⑴检测程序
CFG桩施工完成后按设计和施工规范进行分段检测验收，CFG桩施工质量检测程序为:首先由试验室自检，检测合格后报请第三方检测单位抽检。

⑵检测方法
CFG桩加固效果检测依据《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》按外观检查和室内外试验同时进行。

CFG桩施工完成后按设计和施工规范进行检测验收桩长、桩身质量、完整性以及处理后单桩承载力。

⑶处理效果
永乐车站CFG桩单桩竖向抗压静载试验共检测92根，全部合格；装身质量低应变检测共检测3042根，其中Ⅰ类桩2824根，Ⅱ类桩218根。

从2006年8月开始进行路基填筑，至2007年5月路基堆载预压土卸载，通过施工过程中的沉降观测，地基沉降相当小，表明路基基底CFG桩处理是成功的。

单桩承载力检测
成形的CFG桩。