水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)的施工及质量通病的预防措施
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[摘 要]天津市塘沽区黄港第二水库除险加固工程出水闸采用水泥粉煤灰碎石桩（cfg桩）加固地基，本文介绍了CFG桩的施工及施工过程中的质量通病预防措施。
[关键词]水泥粉煤灰碎石桩 施工 质量通病
中图分类号：TU74 文献标识码：TU 文章编号：1009914X（2013）34046601
天津市塘沽区黄港第二水库除险加固工程出水闸CFG桩桩长为9.6～12.8m之间，桩径为50cm，闸室段桩距为1.5m、其他进出口段、箱涵段部位桩距为2m，闸室段排距1.5m、其他进出口段、箱涵段部位排距为2m，桩身强度等级为C15，褥垫层厚15cm。
1 CFG桩施工
1.1 施工工艺流程
CFG桩施工按照桩位放线钻进就位钻机钻进灌注混凝土制作混凝土试块桩顶控制及保护清土及剔桩的工艺流程进行施工。
1.2 施工方法
（1）桩位放线
按照设计图纸中的控制点放桩位，在每个桩位上钉φ20钢筋入土中不少于30cm，抽出后灌入白石灰粉，便于以后寻找。或者在桩位上钉入木棍。施工前由技术员复测后，才能施工。
（2）钻机就位
钻机就位前，技术人员对桩点进行十字定位，并设定桩位，便于随时检查孔位偏差。根据设计桩长确定机架高度，并在钻机表面做好明显的深度标计；钻机就位后，钻头对准桩中心的误差控制在20mm内，保证钻杆垂直，并在钻孔过程中，随时注意检查钻杆垂直度，及时调整。钻杆垂直度控制在0.3%以内。
（3）钻机钻进
针对不同的土层，根据施工图纸和地质资料，制定可行的进尺、速度，不断地观察各种变化，掌握好钻进深度，控制电机的电流，注意钻杆的倾斜度，若发生斜孔时应采取相应的措施进行处理，钻机下钻的速度及钻进过程中的地质情况应做好记录，发现异常立即上报。
当遇到大块石无法钻进时，必要时可换成冲击钻钻进，并注意随时清理钻出的土。
（4）灌注混凝土
混凝土坍落度要求160mm～200mm，有较好的和易性，采用长螺旋成孔管内泵压混凝土成桩施工工艺。
混凝土浇筑前必须重新检查成孔深度和垂直度并填写混凝土浇筑申请，合格后方可浇筑。
混凝土浇筑前必须检查混凝土塌落度、和易性并记录。混凝土运到灌注点不能产生离析现象。灌注首批混凝土之前在用同配合比的无石子砂浆湿润导管，然后再放入首批混凝土。
在确认初存量备足后，可开动混凝土泵，将混凝土直接泵入导管内，在初期泵入混凝土时应控制泵入的速度，并注意观察提钻速度，一旦发现没有足够的混凝土时立即停止泵入混凝土。
做好混凝土用量记录和提管时间记录。混凝土灌注必须连续进行，中间不得间断。灌注混凝土的时间尽量加快，保持连续性。随时清理提出的部分土，使灌注工作顺利进行。
混凝土灌注过程中，应始终保持导管位置居中，提升导管时应有专人指挥掌握，不使骨架倾斜、位移，混凝土灌注到桩孔上部0.5m 以内时，可不再提升导管，直到灌注至设计标高后一次拔出。灌注至桩顶设计标高后必须多灌一倍桩径长度约500mm，以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。
（5）制做混凝土试块
混凝土浇筑应做混凝土强度试块，每浇注一个班次或者100m3 混凝土时留设一组标养试块，（每组3块；且试块应注明混凝土强度等级、成型日期及代表桩号）试块应养护好，达到一定强度后立即拆模送往养护室标准养护；混凝土施工完毕后，及时收集混凝土出厂合格证、混凝土强度报告。做混凝土强度评定。
（6）桩顶控制及保护
为了精确控制桩顶标高，需要随时测量混凝土顶面高度，测锤制作要符合规定要求，能够准确探测到浮渣厚度及混凝土面真实高度，并保证混凝土面高于设计高度700mm，钻管拔出混凝土面前要反插0.2m，保证桩顶混凝土面平整，避免出现空心桩。上部颗粒状材料封顶直到地表。
（7）清土及剔桩
①成桩7天左右方可开槽清土，清土采用小型机械设备及人工挖土、运输；小型机械挖土时应离开桩边20cm，余土用人工清除，避免对桩体造成破坏；
②人工截桩，采用对称放置钢钎2个或4个，沿径向楔入桩体，用大锤同时击打，直至上部桩体断开，桩头截断后，用钢钎、小锤等工具沿桩周向桩心逐渐剔除多余的桩头，将桩顶表面再修平，并保证桩顶进入褥垫层70mm；不能对设计桩顶标高以下的状体产生损坏。
③如因剔桩造成桩顶开裂、断裂，按桩基混凝土接桩规定，断面凿毛，刷素水泥浆后用高一级混凝土填补并振捣密实。
1.3 工程材料
（1）水泥品种：采用强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，为国家免检产品；
（2）粉煤灰：III级粉煤灰，为国家免检产品；
（3）碎石：粒径为20～50mm，杂质含量小于5%；
（4）石屑：粒径为2.5～10mm，杂质含量小于5%；
（5）混合料配合比：强度达到C15标准。
1.4 质量检测
（1）水泥粉煤灰碎石桩地基检验在桩身强度满足试验荷载条件及在施工结束28d后进行。试验数量为总桩数的0.5～1%，且每个单体工程的试验数量不少于3点。桩身强度不低于C15，复合地基承载力不低于160kN。
（2）抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验，监测桩身完整性。
2.1 堵管
堵管是长螺旋钻管泵内压CFG桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工工艺效率，增加劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或者结硬，增加了再次堵管的机率，给施工带来很多困难。产生堵管，主要是由以下几方面因素造成：
（1）混合料配合比不当：当混合料中的粉煤灰用量较少时，其和易性受到影响，容易产生堵管。因此混合料配合比要注意粉煤灰的掺入量，一般宜控制在60～80kg/m3.
（2）搅拌质量缺陷：在CFG桩施工过程中，混合料是圆柱体形状借助水和水泥砂浆层滑润与管壁分离后通过管线，如果搅拌的混合坍落度太大，容易在泵压作业下沁水，产生离析，水分先流动，剩下骨料与砂浆分离，产生较大摩擦力而导致堵管。当然如果坍落度过小，会使混合料流动性变差，也会导致堵管，因此施工坍落度宜控制在16～20cm，必要时可加入适量泵送剂。
（3）设备缺陷：螺旋钻管内泵压CFG桩施工中，其钻头、输送管、弯头都可能导致堵管。首先，如果钻头密封不严，在承压粉细砂层中成桩时，承压水会带着细砂通过其间隙进入芯管，形成砂塞，在泵入混合料后，砂塞堵住钻头阀门；其次，无论柔性还是刚性输送管，施工结束后都应认真清洗，否则混合料会结成硬块而造成堵管。
（4）施工不当：当钻至设计深度后，即可泵入混合料，待芯管及输送管都充满混合料后及时提钻，保证对混合料在一定压力下灌注成桩。如果提钻不及时，在泵送压力下，钻头处水泥浆被挤出，钻头阀门处混合料干硬少浆或结成塞体，便会产生堵管。
2.2 窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中施工时，随着钻杆的钻进，会发现相邻的已施工但尚未硬结桩的桩顶突然大幅度下沉，当新桩泵入混合料时，相邻桩桩顶又开始回升，当泵入足够多的混合料后，其桩顶恢复至原标高，这种现象叫窜孔。
大量工程实践证明，当被加固土层中有饱和粉土、粉细土、粉细砂时，钻杆钻进中叶片剪切作用会对土体产生扰动，当扰动能量积累至足以使土体液化时，就会产生窜孔。
2.4 先提钻后泵料
在某些情况下，当桩端达到设计标高后，为了便于打开阀门，施工人员常将钻杆提拔30cm然后泵送混合料。这种操作一是可能使钻头上的泥土回落，致使桩端混合料加泥，降低长螺旋钻孔灌注桩承载力。为杜绝这种情况，施工中前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。
3 结束语
在水泥粉煤灰碎石桩施工过程中，上述质量通病经常发生，为了减少上述问题的发生，天津市塘沽区黄港第二水库除险加固工程CFG桩施工进行质量通病预先分析，提前防护，保证了工程质量，桩身强度达到C15，复合地基承载力大于160KN，单桩承载力246KN，低应变动力试验20根，均达到2类桩以上，全部满足设计要求，同时也为今后进行类似工程施工积累了宝贵经验。