1、CFG桩工艺应用及质量控制要点2023年7月20日0101020203030404项目背景介绍项目背景介绍第一部分喀什融和新城项目为多栋高层住宅项目，结构形式剪力墙，依据地勘报告显示，经勘察单位对本项目建设场地勘探后发现原地基承载力为130kpa无法满足建设需求，便提出了3种地基处理方案：1、砂夹石换填碾压方案，地基承载力可达到 250kPa；2、水泥土换填垫层方案，地基承载力可达到 180kPa；3、CFG 桩复合地基方案，地基承载力可达到 450kPa；01最 终 方 案一、勘察情况一、勘察情况初 步 方 案依据桩基设计图，以1#楼为例：复合地基采用CFG桩+褥垫层的方式，共705根桩，桩2、径400mm（建筑地基处理规范JGJ79-2018中要求桩径宜取350600mm），桩间距1.4m（建筑地基处理规范JGJ79-2018中要求桩距宜取35倍桩径），有效桩长22m，呈正方形布置，褥垫层为200mm厚级配良好的天然戈壁料（建筑地基处理规范JGJ79-2018中要求褥垫层厚度宜取150300mm），经处理后的地基承载力450kpa。01二、设计情况二、设计情况CFG桩工艺概述CFG桩工艺概述第二部分02一、一、CFG桩简介桩简介CFG(Cement Flyash Grave)桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂和水按一定配合比均匀搅拌形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地3、基，既能较充分的发挥桩体材料的潜力，又可充分利用天然地基承载力，并能因地制宜利用地方材料，具有工效高、成本低、工后变形小、沉降稳定快的优点。二、二、CFG桩施工工艺分类桩施工工艺分类泥浆护壁钻孔+水下灌注混凝土（正循环钻、反循环钻），适用于粘性土、粉土、砂土、人工填泥浆护壁钻孔+水下灌注混凝土（正循环钻、反循环钻），适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石（砾）石土及风化岩层分布的地基；泥浆的作用：平衡水土压力、冷却钻头、护壁、土、碎石（砾）石土及风化岩层分布的地基；泥浆的作用：平衡水土压力、冷却钻头、护壁、携带钻渣；携带钻渣；长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩，适用于粘性土、长螺旋钻孔、管内泵压4、混合料成桩，适用于粘性土、粉土粉土、砂土等地基，以及、砂土等地基，以及对噪音及泥浆污对噪音及泥浆污染要求严格的场地染要求严格的场地；（本项目采用该工艺）；（本项目采用该工艺）振动沉管灌注桩，适用于粘性土、粉土、淤泥质土人工填土及无密实厚砂层的地基。振动沉管灌注桩，适用于粘性土、粉土、淤泥质土人工填土及无密实厚砂层的地基。02泥浆护壁钻孔灌注桩长螺旋钻孔、管内泵压混合料振动沉管灌注成桩三、试桩的目的三、试桩的目的采用的机械确定后，需通过现场试桩确定设备的适用性、配套设备的型号及采用的机械确定后，需通过现场试桩确定设备的适用性、配套设备的型号及数量；数量；初步选定施工工艺和施工顺序的合理性，通过确5、定施工控制参数及工序时间；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；检验桩身质量、处理后单桩承载力或地基承载力是否达到设计要求。检验桩身质量、处理后单桩承载力或地基承载力是否达到设计要求。02四、施工机械设备选用四、施工机械设备选用项目结合试桩确定人、材、机、工期，并进行合理配置；项目结合试桩确定人、材、机、工期，并进行合理配置；本项目施工CFG桩用到的机械设备有本项目施工CFG桩用到的机械设备有长螺旋钻机长螺旋钻机、砼输送泵砼输送泵、装载机装载机、自自卸汽车卸汽车、挖掘机挖掘机、砼罐车砼罐车。长螺旋钻机长螺旋钻机CFG桩施工及质量控制CFG桩施工及质量控制第三部分一6、工艺流程一、工艺流程03试桩测量放线就位、钻进桩间土清完桩间土开挖压灌、提钻破桩头桩身检测静载试验地表处理地表处理桩位检测放样桩位检测放样桩机就位桩机就位钻杆垂直度检查与调整钻杆垂直度检查与调整钻杆内填满混合料钻杆内填满混合料混合料拌和运输与泵送混合料拌和运输与泵送移机到下一桩位移机到下一桩位钻孔至设计标高钻孔至设计标高停钻停钻边提钻杆边泵压灌注混合料边提钻杆边泵压灌注混合料清土清土混合料试件制作混合料试件制作桩头处理桩头处理桩体承载力抽检桩体承载力抽检桩体完整性检查桩体完整性检查CFG桩验收CFG桩验收桩间土开挖桩间土开挖测量放样测量放样将施工边桩与基准桩交底后，进行桩位布置。用白灰撒出左7、右边线，按桩位布置图逐桩放样。03桩机就位、对中桩机就位、对中CFG桩位定好后，按设计要求在桩中心点上插一标杆，放好桩位后，移动CFG桩机到达指定桩位，用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。开钻前量好钻具长度，并在机架上画上明显的进尺深度标志，保证成孔深度和有效桩长。桩机就位必须铺垫平稳，立柱垂直稳定牢固，钻头对准桩位。检查钻头活门是否闭合后，进行钻机就位，成孔钻机就位后必须平整稳固，在施工中不发生倾斜、移动，同时调整钻机水平。钻孔至设计标高钻孔至设计标高钻孔开始时，必须确认桩位编号、孔口标高、孔深，准确无误后，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地8、面时，启动钻进，一般先慢后快，如发现钻杆摇晃或卡钻时应放慢进尺，钻头到达设计桩底标高时，在钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。开始钻进或穿过软硬地层交界处时，应保证钻杆垂直，缓慢进入；在含有砖头、瓦块的杂填土层或软塑粘性土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。03灌注及拔管灌注及拔管CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，压灌之前几分钟，应开动混凝土输送泵，提前将搅拌好的混凝土充满输送泵的料斗，同时备好一罐混凝土备用。压灌时泵斗内要有一定的混凝土容量，混凝土容量要高出进料口50mm 以上，以防吸进空气。开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料，成桩的提拔9、速度宜控制在每分钟2-3m，提升压灌过程中，如发现支腿下沉立即停止提升，并调节钻机水平，方可继续压灌。灌注成桩完成后，对桩头进行保护，施工桩顶高程宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，以保证桩顶混凝土强度达到设计要求。钻头提升到孔口时，应防止桩周土掉入孔内。移位、施工下一根桩移位、施工下一根桩当上一根桩施工完成后，重复以上步骤进行下一根桩跳孔施工，在桩机移动过程中防止桩机本身和支腿对桩体的破坏。桩机移机至下一桩位施工时，应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。03桩间土开挖桩间土开挖混合料龄期达7d后进行桩间土开挖、清理。清理时采用小型挖掘机配合人工进行，现场开挖时指定专人进10、行现场指挥，施工过程中严禁挖掘机碰撞桩头，以免造成断桩，桩周土采用人工清理干净。桩头处理桩头处理桩头破除采用环切工艺以尽量减小对桩头的扰动形成浅层断桩的情况，每边切入深度不小于15cm，切完后再桩头切缝处同一水平面按同一角度插入三根钢钎，用锤击打将桩头截断，再用钢钎铁锤将桩头从四周向中间修平，在环切过程中注意工人的防护工作，配备防护镜及手套。桩基检测桩基检测成桩7天后成桩7天后对CFG桩采用低应变动力试验检测，检测数量为总总桩数的10桩数的10，且不低于3根不低于3根。成桩28天后成桩28天后采用复合地基载荷试验进行承载力检验，检验数量为桩数的2，且不小于3根桩数的2，且不小于3根.成桩28天11、后成桩28天后在桩体中心处，桩长范围内垂直钻孔取芯垂直钻孔取芯，观察桩体完整性与均匀性。桩体完整性与均匀性。0303二、质量通病二、质量通病CFG桩常见问题CFG桩常见问题影响复合地基承载力影响复合地基承载力堵管堵管窜孔窜孔桩端不饱满桩端不饱满缩颈、断桩缩颈、断桩堵管：堵管：1)混合料配合比不合理。1)混合料配合比不合理。原因：原因：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。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：防治措施：在试用配合比前室内试验必须保证混凝土12、的和易性，控制混凝土施工坍落度在1618 cm，保证混凝土的泵送工作性能，防止堵管。混凝土坍落度应控制在160 mm200 mm之间混凝土坍落度应控制在160 mm200 mm之间。2)混合料搅拌质量有缺陷。2)混合料搅拌质量有缺陷。3)施工操作不当。3)施工操作不当。原因：原因：钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，提钻时间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，管内剩下少浆混合料，造成堵管。防治措施：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。4)设备缺陷。4)设备缺陷。混合料输送管要定期清洗，否则管路内有混合料的结硬块，还会造成管路的堵塞。5）混合料凝固。5）混合料凝13、固。原因：原因：施工气温高，管壁浆液容易凝固，夏季施工管内温度高，管壁混合料易凝固，增大了管壁阻力，容易造成堵管。防治措施：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。堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。产生堵管的原因有以下几点：03窜孔：窜孔：可能发生窜孔的情况有如下3种：可能发生窜孔的情况有如下3种：1)被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂；2)钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土14、体产生扰动；3)土体受剪切扰动能量的积累，使土体发生“液化”，使已施工未凝固桩体相邻桩内混凝土突然下落。03施工中采取的预控措施如下：施工中采取的预控措施如下：1)采取隔桩隔桩、隔排跳打隔排跳打方法；2)根据工程实际情况，采用桩距较大的设计方案，避免打桩的剪切扰动采用桩距较大的设计方案，避免打桩的剪切扰动；3)减少在窜孔区域的打桩减少在窜孔区域的打桩，减少对已打桩扰动能量的积累；4)合理提高钻头钻进速度提高钻头钻进速度。桩端不饱满：桩端不饱满：发生桩端不饱满的原因：发生桩端不饱满的原因：1）CFG桩在灌注砼时，上部1-3米因为砼的压力 变小，砼中有细微气泡排不出来，而CFG桩的主要受力部分都在15、上部，因此上部桩体的不密实，极易造成桩在工程使用过程中的破坏；2）施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料所致，造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力；3）桩端混凝土未超灌。03施工中采取的预控措施如下：施工中采取的预控措施如下：1)在施工完成后，砼凝固之前使用振捣棒振捣上部砼振捣棒振捣上部砼，加强砼的密实性；2)加强砼的坍落度控制坍落度控制，坍落度过小易造成蜂窝现象；3)超灌0.5m-1m的高度超灌0.5m-1m的高度；缩颈、断桩：缩颈、断桩：1)拔管太快，桩体存在缺陷。1)拔管太快，桩体存在缺陷。原因：原因：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16、身存在缺陷或桩身夹泥，造成断桩或缺陷。防治措施：防治措施：控制拔管速度在23 mmin，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)成品未进行保护，成桩后外力破坏。2)成品未进行保护，成桩后外力破坏。原因：原因：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；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：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。3）灌注混凝土时，混凝土灌17、注供应不及时。灌注混凝土时，混凝土灌注供应不及时。原因：原因：混凝土灌注过程中不连续，供应不及时，导致前一次灌注的混凝土表面初凝形成硬壳。防治措施：防治措施：选择产能较高的商混站，提前计划好需要的方量，与商混站保持良好的沟通联系，加强混凝土调度。CFG桩施工过程中，混合料现场灌注过程一定要确保其密实性。保证桩截面尺寸，灌注过程中随时监控混合料的质量确保混合料的和易性和坍落度，应每车检查坍落度，混合料的坍落度严格按设计要求控制。确保混合料供应及时，钻头提升应保持匀速，提升速度不得大于混凝土灌注速度，拔管时必须保证管的埋深，防止发生缩颈、断桩现象。03工艺总结工艺总结第四部分CFG桩复合地基粘结强18、度桩是复合地基的代表，目前多用于高层和超高层建筑中。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。04在复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。04谢谢大家THANKS