CFG桩在岩溶区建筑地基处理中的应用

CFG桩在岩溶区建筑地基处理中的应用

发表时间：2017-04-20T10:45:11.593Z 来源：《基层建设》2017年2期作者：周春良

[导读] 本文主要先简单介绍了CFG桩，继而论述了CFG桩在岩溶区建筑地基处理中的应用，最后就岩溶区CFG桩施工过程遇到的常见质量问题进行了分析。

广西建工集团第五建筑工程有限责任公司广西柳州 545001

摘要：岩溶地区属于溶洞发育成熟区，土层多为软弱土层，地下水多发，这种区域的地质和水文条件都比较复杂，在这类区域建设建筑工程，必须对地基进行适当的处理。本文主要先简单介绍了CFG桩，继而论述了CFG桩在岩溶区建筑地基处理中的应用，最后就岩溶区CFG桩施工过程遇到的常见质量问题进行了分析。

关键词：CFG桩；岩溶区；复合地基；处理

1 CFG桩简介

CFG桩的中文全称是水泥粉煤灰碎石桩，英文全称是Cement Fly-ash Gravel Pile）。此桩主要是将粉煤灰碎屑和水泥混合在一起，最终搅拌均匀形成一种粘合性很强的桩，并在桩间土与褥垫层的辅助配合下，最终构成了复合地基。这种桩不会污染施工场地，产生的振动小，施工速度快，施工时间短，节约施工成本，具有众多其他桩所没有的优点，尤其适合用在粘性土层发育的岩溶区域或者自重固结的素填土区域，这类区域场地的土层软硬突变明显，要是使用预应力管桩很可能会发生断桩的情况，但是如果使用冲（钻）孔灌注桩就会花费较多的时间，且施工起来比较困难，花费也较多，所以，不管是从施工时间、工程造价还是质量方面来说，都比较适合使用CFG桩。

对于这类不良地质的地基处理效果明显，可以有效增强场地的稳定性和地基承载力，能够有效减少工程地基的变形幅度。

2 工程概况

本工程为广西省某项目居民住宅楼，楼层共十一层，没有设置地下室，工程是框架结构。工程拟建区域是岩溶区，存在明显的土层软硬不一问题，基岩面存在较大的起伏，岩面的深度在6.50~20.80m之间，钻孔必须都钻到基岩，控制较完整岩石不少于5.00m，岩溶中等发育。第一层素填土，第二层是硬塑粉质粘土，再接下去分别是可塑粉质粘土、软塑粉质粘土、流塑粉质粘土，最后一层就是石灰岩。

3 施工方案的选择

3.1 天然地基评价

假设建筑物采用筏板基础，基底持力层承载力特征值fak=80~170kPa，经计算，深宽修正后的承载力特征值为fa=140~230kPa，承载力不满足建筑荷载要求，同时拟建场地基岩面起伏较大，且广泛存在软弱下卧层，经计算软弱下卧层不满足承载力要求，故不能采用天然地基。

3.2 人工挖孔桩

拟建场地基岩起伏大，地下水量较大，存在流塑粉质粘土，施工危险系数大，故不考虑人工挖孔桩。

3.3 静压预应力管桩

静压预应力管桩施工方便、文明，成桩后承载力直观可预测，噪音和振动不明显，适合在市区人口密集地区施工，缺点是穿层能力差。本项目基岩起伏大，局部基岩面较浅，桩端极易落在起伏的基岩面上，造成断桩，故不考虑静压预应力管桩。

3.4 钻（冲）孔灌注桩

钻（冲）孔灌注桩为该地区常用的一种桩型，以石灰岩作为持力层，其穿透土层能力强且不易断桩，有相对成熟的地区施工经验，缺点是易发生塌孔、缩径、桩孔偏斜、桩身质量在地质复杂地区较难控制。由于本场地基岩面起伏大，岩溶中等发育，地下水量较大且多有联通，钻进时钻头（冲锤）易发生卡钻（锤）现象，泥浆遇溶洞时易漏失，施工难度较大，工期长，成本较高，泥浆排放对环境有一定污染。

3.5 CFG桩复合地基

对上部土层采用CFG桩进行地基处理，利用复合地基作为基础持力层，采用筏板基础形式。CFG桩施工工艺简单，工期短，对地基承载力的提高有较大的可调性。

由于本场地基岩面起伏较大，岩溶中等发育，采用钻（冲）孔灌注桩施工难度大，成桩质量难以控制，而CFG桩能充分利用上覆地基土的承载力，避免了岩溶对工程施工的不利影响，同时筏板基础能有效的减少不均匀沉降对建筑物的影响。因此，本工程优先采用CFG桩复合地基结合筏板基础形式。

4 CFG桩在岩溶区建筑地基处理中的应用

4.1 施工准备

现场清理，结合水沟底高程合纵、横坡来计算明确桩顶的高度，挖好临时性的排水沟和排水横坡。在正式开展施工前，要使用静力触探按照每50m一个断面3个点的标准核查地质，施工中每25m一个断面3个点使用CFG桩机钻先导孔核查地质，复核设计。按照设计测量放线点位，现场点位采用铁丝绑红布条标识，在边线位置每10排桩使用小竹板标识里程及桩行号。

4.2 桩机就位

在正式施工前，必须仔细检查桩机的性能。钻机就位后，用反光漆在导向架上每满一米九进行周标识、并将具体尺寸标注出来，每1/2米进行半周标识；用钻机塔身前后和左右的垂球调整导向杆垂直度，确保垂直度在1%以内，并将初始导向架的刻度进行记录，并进行下钻。

4.3 CFG桩成孔控制

在钻孔时应该关闭钻头阀门，并将钻头向下移动到地面后，开启马达进行钻进施工。如果在成孔施工时出现钢丝绳松弛或者钻杆摇晃的情况，必须将进尺放慢，以便避免出现桩孔的偏斜和移位，避免损坏到钻杆和钻具。参考岩面深度根据电流变化（桩底时电流会由100A 左右变小至70A左右）及钢丝绳松弛情况判断钻头是否到达持力层。钻进时，将电流突变位置的电流值和深度进行记录，以便作为日后复核地质情况的参考。

4.4 搅拌混合料

在搅拌站要根据一定的配合比集中拌制混合料，每盘料搅拌时间控制在60—120s之间。每一台班做1组试件进行标准养护，控制出站

混凝土坍落度在18—20cm。

4.5 灌注及拔管

第一次灌注混凝土或混凝土灌注中间间歇5h以上时，按以下2个步骤润滑管道，第一步泵送清水将管内存留的渣质冲洗干净，使管内保持湿润；第二步泵送与混合料相同强度等级的砂浆润管。

混凝土灌注按照“先泵料后拔管”的原则进行施工。成孔至持力层后，开始泵送混合料，钻杆芯管充满混合料后开始拔管。成桩的提拔速度控制在2—2.5m／rain，成桩过程连续进行，避免供料出现问题导致停机待料。停灰面高出设计桩顶约50cm（高出桩顶太高材料浪费、太少桩头混凝土质量不容易保证，最好不少于40cm），灌注混合料时，混合料的灌入量采用总量分摊的办法，每根桩的投料量不小于设计灌注量。记录停灰面高程，移机至下一根桩进行施工。

4.6 弃土清运

弃土分2次清理，第一次在混合料初凝后人工或小型机械清除钻孔弃土，预留30cm保护桩长，小型机械配合倒运，严禁运输车辆进入施工区；第二次人工清除保护土层和桩头，桩顶高程允许偏差为0一+20mm，并不得扰动基底原状土。

4.7 桩头凿除

尽量采用截桩机凿除桩头，当采用人工方法时，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打，将桩头截断。严禁单向或借助机械外力截桩，以防止桩身断裂。同时记录截桩的长度。

4.8 成品保护

CFG桩成桩后，禁止任何大型车辆在没有0．5m厚垫层情况下进入加固区，防止造成断桩，造成成品破坏。

5 岩溶区CFG桩施工常见质量问题及防治对策分析

5.1 堵管

（1）配合比不合理，混合料工作性能差

低强度混凝土混合料中细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料的流动性差。外加剂与水泥相容性差，混合料的黏聚性、保水性差，容易离析。混合料坍落度太大，易产生泌水和离析，管内浆液在泵压作用下，先流动，骨料和砂浆分离，摩擦力增大容易堵管。坍落度太小，混合料在输送管内流动性差，容易堵管。

防治措施：在试用配合比前室内试验必须保证混凝土的和易性，控制混凝土施工坍落度在16—18cm，保证混凝土的泵送工作性能，防止堵管。

（2）施工气温高，管壁浆液容易凝固

夏季施工管内温度高，管壁砂浆易凝固，增大管壁阻力，容易堵管。

防治措施：施工时在管壁覆盖草袋并经常洒水保持草袋湿润，降低管道温度。

（3）施工操作不当，堵塞管路

钻头至桩底开始泵料后，在钻杆充满混凝土后没有及时提钻，浆液在泵压作用下从钻头挤走，管内剩下少浆混合料塞体，造成堵管。

防治措施：施工时应在管内填充混凝土后及时提钻，避免造成堵管。

5.2 窜孔

（1）土体发生液化，桩内混凝土突然下落

土体由于受剪切扰动能量的积累，发生液化，使已施工未凝固桩体相邻桩内混凝土突然下落。

防治措施：桩机向后退打时，减少一次打桩的排数，同时隔桩跳打施工，减少对已打桩扰动能量的积累，有效防止相邻桩内混凝土下落，同时对未施工桩做好标记，混凝土终凝后补打桩。

（2）桩底流塑状土连通，相邻桩在泵送压力作用下冒浆

岩面上流塑状土注浆效果差，注浆后流塑状土在桩底连同，桩内灌混凝土时在泵送压力下相邻桩内浆液从桩内冒出，导致相邻桩部分失去浆液而存在质量缺陷。

防治措施：对岩面上流塑状土层补充注浆，加固岩面上土层。采用跳桩施工方案，同时对未施工桩做好标记以后补打。

5.3 断桩

虽然目前检测在该区段未出现断桩，但结合其他区段施工，断桩按以下措施防治及处理。

（1）拔管太快，桩体存在缺陷

成桩过程中拔管速度太快，在桩内容易形成空洞或桩内掉泥，使桩身存在缺陷或桩身夹泥，造成断桩或缺陷。

防治措施：控制拔管速度在2～2．5m／min，使泵送混凝土速度与拔管速度相匹配，确保桩身混凝土质量。

（2）没有做好成品保护，成桩受到外力破坏

CFG桩为素混凝土桩，抗弯、抗剪能力较差，在未施工褥垫层前大型机械进入CFG桩加固区，造成断桩；另外，使用大型挖机在混凝土终凝后清理桩间土触碰混凝土桩体，造成断桩。

防治措施：混凝土终凝后，禁止使用大型机械在没有任何垫层情况下清理桩间土，采用小型机械清理桩间土时，必须有专人指挥，防止机械触碰桩体；成桩后，在没有垫层情况下禁止任何机械进入加固区。

总之，岩溶地区比较容易形成软弱的土洞、下卧层以及溶洞等不良地质问题，

在进行地基基础设计时比较困难，选用CFG桩来处理基础，较大幅度的提高了地基土的承载力，很好的发挥了场地的特点，施工效果相当明显，具有施工速度、质量及造价方面的优越性，所以，CFG桩尤其适合用于岩溶地区，使用潜力非常大。

参考文献：

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