站场CFG桩施工工工艺中及遇到的问题处理措施
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摘要：本文通过对站场范围内cfg施工遇到问题的分析与处理，为今后施工提供借鉴意见。
关键词：CFG桩问题处理
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
水泥粉煤灰碎石桩（cement- flyash-gravel pile 简称CFG桩）是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌和形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。它适应用于处理粘土、粉土、砂土、人工填土、淤泥质土及湿陷性黄土地基中以提高地基承载力和减少地基变形为主要目的的地基加固。对淤泥质土应通过现场试验确定其适应性。本工程全部采用长螺旋钻管内泵压混合料成桩的施工方法。
1 工程概述
1.1 工程概况
DK472+600-DK475+000段，长3400m，为新建西安北车站。该段设计为有碴轨道。CFG 桩地基处理部分由铁道第一勘察设计院设计，中铁十七局集团第二工程有限公司组织施工，共施工932414m。
1.2 天然地基的岩土特性
底层主要为第四系全新统冲积黏质黄土、粉质黏土、细砂、中砂、粗砂、砾砂及园砾土。
1.3 CFG桩的设计参数
设计参数见下表。
2 设备的选择
施工主要设备有：螺旋钻机JZ26、混凝土搅拌机HSL120、混凝土输送泵HBT60、装载机ZL50，为确保泵送混合料的连续性，2台HSL120混凝土搅拌机配1台HBT60混凝土输送泵，根据工程需要，随时调整配套设备的数量。
3CFG桩施工方法
3.1 CFG桩施工工艺流程
测量放线钻机定位钻进成孔(搅拌混合料)泵送混合料达到设计深度提升成桩钻机移位清理弃土。
3.2 施工工艺
3.2.1 测量放线
根据设计提供的桩位平面布置图，首先由测量人员进行放线，桩位用钢钎打灰桩，不宜打钢筋钉。放线结束后，会同监理共同验线，确认无误并签字认可后方可进行下一步施工。
3.2.2 钻机就位
钻机就位时，要机座平稳，用铅锤测定钻机桅杆的垂直度，钻头中心与桩位偏差不得大于50mm。
3.2.3 钻进成孔
①开孔时，将钻头两活瓣合拢，钻头对准桩位，经检查合格后方可施工。
②在钻进过程中，随时检查钻机的平稳状态和垂直度，确保桩孔垂直度
3.2.4 混合料的搅拌，泵送混合料
①混合料的配比根据设计提供配比，每方混合料粉煤灰的掺量为181kg，落度应控制在160～200mm。每盘搅拌时间≥120s，保证搅拌均匀、颜色一致。
②每台班制作试块一组(3块)，并由专人负责，按规范要求制作，养护和送检，龄期大于28天。
③接输送泵管，把输送泵管与螺旋钻具连接起来，注意软管长度要大于钻具长度。顶端采用弯管，泵管连接处加密封圈，以防止泵管漏浆。
④释放空气：将弯管顶部放气孔打开，泵送混合料排出钻具内空气后，关闭放气孔。
⑤压灌：启动输送泵，泵送混合料，待钻杆芯管及输送管充满混合料，介质是连续体后，开动卷扬机，匀速提动钻具，钻头活门在泵压下张开，将混合料注入孔内。
3.2.5 提升成桩
①提升速度：成桩的提升速度宜控制在2～3m/min，成桩过程要连续进行，应避免因供料慢而导致停工待料，注意钻具提升速度不大于泵送速度（排量）。
②根据岩土勘察报告和施工场地的土质情况在饱和的砂层内不得停泵。为确保在粉质粘土和粘土中成桩不缩径，在该层泵送砼时，提钻速度要比正常提钻速度稍慢。
③提钻至设计桩顶并留出保护桩长0.50m。
④泵送混合料与钻具提升操作者，要密切配合，口令一致，依据泵送混合料速度边送料边提钻，泵送砼量略大于提钻形成的钻孔体积。
3.3 清理弃土
长螺旋管内泵压CFG桩施工产生的弃土必须及时清理，清土包括CFG桩钻孔弃土和保护土层清运两部分，本工程采用机械和人工联合清运，清土时应注意以下几点：
(1)不可对设计桩顶标高以下的桩体造成损害。
(2)不可扰动桩间土。
(3)不能破坏工作面的未施工的桩位。
4.1 堵管
本工艺在施工中出现最多的故障就是泵送砼中途堵管，一旦堵管需要重新成孔，这样既造成材料的浪费，又因地层不稳定再次成孔困难。产生堵管有以下几种原因：
(1)弯头的曲率半径设计不合理，弯头常常发生堵管；弯头与钻杆垂直联接处也会堵管。
(2)混凝土输送管清洗不彻底，管内会凝结块体，妨碍砂浆的流动，造成堵管；管接头不牢固，垫圈破损，导致水泥浆的流失，造成堵管。
(3)钻头设计不合理，在地下高压水头的作用下，钻头阀门进水，泵入混合料后，使混合料离析，在钻头的外部形成碎石散体堵塞阀门。
(4)混合料搅拌质量有缺陷，CFG 桩的施工过程中，混合料由砼泵通过刚性管、高强柔性管、弯管到达钻杆蕊管，坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，在管线内水浮在上面，在泵的作用下水先流动，骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而导致堵管。坍落度太小的混合料，在管内流动性差，也容易堵管。因此坍落度必须控制在160～200mm，根据情况可适量掺入泵送剂。
(5)混合料配合比不合理，当混合料中的细骨料和粉煤灰的用量较少时，混合料和易性不好，发生堵管，在施工中对混合料配合比要注意这两种材料的掺入量，特别是粉煤灰的掺入量的控制。粗骨料较粗也易堵管，因此粗骨料的粒度不宜大于30mm。
(6)施工操作不当，钻杆进入土层设计的深度，开始泵送混合料，管内的气体从排气阀中排出，待钻杆芯管及输送管充满混合料，介质是连续体后，应及时提钻，保证混合料在一定的压力下灌注成桩，如果提钻不及时，在泵压的作用下易把钻头处的水泥浆挤出，在钻头处形成混凝土塞体使管线堵塞。
(7)冬季施工混凝土时，输送管用弯头均需要做防冻保护，一旦保温不好，在输送管和弯头处结冻，造成堵管。冬季施工采用加热水的办法来提高混合料的出口温度，或加防冻剂。
4.2 窜孔
在CFG 桩的施工中，发现在打完A号桩后，再施工相邻的B号桩时，随着钻杆的钻进，发现已打完尚未结硬的A 号桩桩顶突然下落，当B号桩泵入混合料时能使A 号桩下降的桩顶开始回升，泵入B号桩混合料足够时，A号桩顶恢复到桩顶标高(有时恢复不到原桩顶标高)，发生窜孔现象。
(1)分析本工程发生窜孔的因素主要有以下几点：
①地层条件本工程有两层较厚饱和粉土。
②成桩时一次移机施打周围的桩数过多。
(2)对于窜孔现象本工程采取以下措施：
①减少在窜孔区域内打桩的推进排数，如一次打4 排桩改为打2 排或者打1 排。尽快离开已打的桩，减少对已打桩扰动能量的积累。
②采用隔桩隔排的跳打方案，跳打时及时清理成桩时排出的弃土，否则一方面会影响桩的施工，另一方面有窜孔现象不能及时发现。
③根据岩土工程勘察报告，及在施工过程中仔细观察，判断发生窜孔的地层部位，当提钻灌注混合料到发生窜孔的土层时，停止提出钻连续泵送混合料直到窜孔的混合料面上升至原位为止。对未能及时发现的窜孔桩或发现但没有上升至原位的桩进行补桩。对窜孔桩必须进行低应变桩身质量检测。
4.3 桩顶上部存在气窝
在挖凿桩头时，发现个别桩桩顶部存在不大的空心。主要原因是在施工中排气阀不能正常工作造成。钻杆成孔的过程中，管内充满空气，钻到设计标高开始泵送混合料，排气阀必须正常工作将管内的空气排出，若排气阀被混合料浆液堵塞，不能正常工作，管内的空气无法排出，导致桩体内存气并形成空洞。在施工中要经常检查排气阀是否发生堵塞，若发现堵塞必须及时采取措施清洗。
4.4 先提钻后泵料
在施工过程中，某个班组当桩端达到设计要求后，为方便打开阀门，泵送混凝土前将钻杆提升20 ～ 30cm，这种操作有以下缺陷：
(1)有可能钻头上的土掉进桩孔内。
(2)当桩端为饱和的砂层时提出20～30cm 易使水迅速充填该空间。导致混合料和水混和，桩端的混合料可能存在离析现象。
以上两种情况，均影响混凝土桩端承载力的发挥。因此，必须严格按规范和施工组织设计施工。
4.5 弃土清运措施
在清运弃土时，为保证桩顶质量及桩间土不扰动，采取以下措施：
(1)挖掘机清运弃土时，挖掘机进入施工范围禁止在打桩工作面上行走。如果行走时必须用打桩弃土在打桩工作面再铺行走垫层，其垫层面到桩顶不得小于1m。
(2)挖掘机工作时，须严格控制标高，防止挖断工程桩和扰动桩间土。余留50cm 的保护土层采用人工开挖。
(3)运土车辆禁止进入处理范围内，由挖掘机将弃土倒至基坑边后，再装车运走。
4.6 接桩头
在基坑开挖和凿除桩头的过程中有时会造成桩体断至桩顶设计标高以下；在成桩过程中有时个别桩顶达不到桩顶标高，必须采取补救措施，如断裂面距桩顶较近，可接桩至设计标高。在接桩头的过程中保护好桩间土。
5 结束语
CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大、地基变形小、施工速度快等特点，在地基处理得到广泛的应用。在施工中注意以下几点：
①开工前认真分析场地岩土工程地质勘察报告，对容易发生问题的地层及时提出预防措施。
②主要应优化拌合料的配比，控制最大粒径和大颗粒含量，保证适宜的工作度。采用适宜的拔管速度，保证芯管拌合料的充盈度，保持足够的泵压。
③对产生的弃土必须及时清理，在清理弃土及开挖过程中，做好桩的保护工作。
④对个别桩顶有缺陷采取合理的补救措施，保证桩的质量。
参考文献
［1］杜永昌.高速与客运专线铁路施工工艺手册.科学技术文献出版社
［2］杜立新.郑西客专施工作业指导书・路基篇