2.1.2.1、工程简介
京沪高速铁路蚌埠南站（起讫里程DK843+000~DK846+200）位于蚌埠市东郊，地处淮河二级阶地，地下水位较高，全年正常水位在1~3m；表层覆盖黏土，黏土厚度均大于8米。为了保证路基施工工后沉降满足设计要求，地基处理采用CFG桩网复合地基加固。CFG桩是英文CementFlying-ashGravle的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，使复合地基得到均匀沉降和较高的承载力。我工区设计共有CFG桩54000根，共计770000余延米，设计采用桩径50cm,桩身混凝土标号C15，桩顶采用圆锥体扩大桩头，顶部铺设厚度土工合成材料加筋褥垫层60cm。
2.1.2.2、施工准备
2.1.2.2.1施工场地应保持平整通畅。稻田、池塘等积水地段先排水，清除淤泥层，翻挖表层50cm土用石灰改良后平整压实。保证桩机的正常作业和安全施工。
2.1.2.2.2桩位测量:复核测量基线及水准点，准确放出CFG桩的轴线定位点，并测量各点位高程，做好测量纪录。
2.1.2.2.3CFG桩选用的水泥、粉煤灰、碎石、砂、水等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行检验。
2.1.2.2.4施工前先进行成桩工艺性试验（≥2根）,以复核地质资料及成桩工艺是否适宜，从而进一步根据现场地质水文条件确定混凝土配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数。
2.1.2.2.5根据设计桩径、桩长及CFG桩总工程量，我工区选用12台CFG-26型长螺旋钻机，HBT60型混凝土输送泵12台，日立70型挖掘机4台（清理桩间土使用）。人工配置共24个工班昼夜作业，具体分工4人/工班，机长1人/工班，放料1人/工班，指挥钻机定位1人/工班，杂工1人/工班。
2.1.2.3、CFG桩施工工艺
2.1.2.3.1、基本原理
CFG桩基本原理：CFG桩复合地基是采用长螺旋钻机钻至持力层，向孔中泵送采用水泥、粉煤灰、碎石等材料加水拌合的混合料，制成具有桩体轴心抗压强度达到10Mpa以上的高粘结强度桩（24小时强度达到10MPa），同桩间土和特有的柔性褥垫层一起构成复合地基。
2.1.2.3.2、CFG桩桩身工艺流程
2.1.2.3.2.1钻机就位：就位后校正好钻杆的位置和垂直度,桩位（纵横向）的容许偏差为50mm,桩体垂直度的容许偏差不大于1%。
2.1.2.3.2.2混合料搅拌：按设计配合比配制混合料,混合料坍落度宜为160mm～200mm，且搅拌时间不得少于1min；必须保证搅拌的混合料圆柱体能够顺利通过刚性管、高强度柔性管、弯管和变径管而达到钻杆芯管内。
2.1.2.3.2.3钻进成孔：钻孔开始时,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触及地面时,启动电机,将钻杆旋转下沉至设计标高,关闭电机,清理钻孔周围土。成孔时应先慢后快,这样能避免钻杆摇晃，也能及时检查并纠正钻杆偏位的差值。当发现钻杆摇晃或者难钻时，应放慢进尺。
2.1.2.3.2.4灌注及拔管：通过长螺旋钻机钻杆来标定桩长是否达到设计桩长，当CFG桩成孔到设计标高后,停止钻进,开始泵送混合料,当钻杆芯管充满混合料后开始拔管,严禁先拔管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2m/min～3m/min,成桩过程宜连续进行,应避免供料出现问题导致停机待料。
2.1.2.3.2.5移机：移机前根据轴线或周围桩的位置对需要施工的桩位进行复核,确保桩位的准确性。必要时,移机后清洗钻杆和钻头。
工艺流程图如下：调平机身填写施工原始记录表检查标高及桩头质量图1长螺旋钻机成孔CFG桩施工工艺流程图
2.1.2.3.3、CFG桩扩大桩头施工工艺流程
钻具提出孔口及清土钻机移位钻机钻至设计孔深搅拌CFG桩混合料灌注混合料钻进钻机就位桩位放样
2.1.2.3.3.1模板加工：根据设计要求加工好桩头顶部垂直段模板，尺寸应略大于桩头设计1m，高度为20cm,摸板内壁应光滑、圆顺。
2.1.2.3.3.2定位、挂线、挖土模：扩大桩头施工时按照设计标高和位置进行挂线、定位，按照要求做好纵横坡，确保桩头顶面混凝土面和路基基底坡面直顺，并确保桩头中心纵横成线。
撞头变截面段混凝土采用土模法灌注施工，在桩身混凝土灌注后及时清理桩顶土，清除桩顶部混凝土浮浆（预留5cm厚以便在施工桩头前凿除），待桩身混凝土强度达到50%设计值时进行凿毛处理。
2.1.2.3.3.3混凝土灌注：具备灌注条件的桩头要及时混凝土灌注，灌注混凝土采用手推车人工推至各个桩位，采用插入式振捣器捣固，混凝土顶面收面时应注意坡面的顺直，桩头混凝土施工完成后采用塑料薄膜及时加以覆盖进行养护。
不能进行及时灌注混凝土且已经开挖好土模的桩头，在灌注混凝土前必须采取防雨措施，顶部采用塑料薄膜覆盖防止雨水渗入桩间土。
2.1.2.4、CFG桩桩控及桩体检测指标
2.1.2.4.1、CFG桩施工允许偏差
序号123项目桩位（纵横向）桩身垂直度桩体有效直径允许偏差50mm1.0不小于设计值
2.1.2.4.2、CFG桩质量检测及检验
2.1.2.4.2.1原材料检验：混合料的原材料进场必须具有产品合格证或材质检验报告单，水泥和粉煤灰进场后，随机抽样送检，检验合格后方可用于桩基施工。
2.1.2.4.2.2混合料的配合比选定报告单必须满足设计要求。
2.1.2.4.2.3抗压强度检验：CFG桩混合料每工班制作混合料试块1组（3块），进行28d标准养护试件抗压强度检验，强度必须符合设计要求，。
2.1.2.4.2.4低应变检测：CFG桩施工完毕，按成桩总数的10%进行检测，且每检验批不少于5根。28天后对CFG桩身质量采用低应变动力检测桩身完整性。
2.1.2.4.2.5复合地基承载力检测：按规范规定，平板静荷试验为总数的2‰，且每检验批不少于3根。
2.1.2.4.2.1对于软土地基工点或桩长大于15米时采用钻孔抽芯进行检测，抽芯率为桩数的0.2%，且每工点不少于3根。
2.1.2.5、CFG桩质量控制
2.1.2.5.1、堵管
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。它不仅会直接影响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:
2.1.2.5.1.1混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混合料和易性不好,常发生堵管。因此,要注意混合料的配合比,尤其要注意控制粉煤灰的掺量,坍落度应控制在160mm～200mm之间。
2.1.2.5.1.2混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。
2.1.2.5.1.3施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后,开始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,容易造成管路堵塞。施工中应保证排气阀正常工作，每工班必须经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞。
2.1.2.5.1.4设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接,也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块，会造成管路的堵塞。
2.1.2.5.2、窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况,打完X号桩后,在施工相邻的Y桩时,发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落,当Y号桩泵入混合料时,X号桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。发现窜孔的原因有如下三条:
2.1.2.5.2.1被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂（本段地质资料显示主要为硬塑黏土，极个别区段属此情况）。
2.1.2.5.2.2钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动(为此段主要控制项）。2.1.2.5.2.3土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。
由于窜孔对成桩质量的影响,我工区在施工中采取了以下措施以预防窜孔现象，隔桩、隔排跳打方法钻进，减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累，合理控制钻机的进尺速度，效果比较显著。
2.1.2.5.3、桩身夹层
施工过程中混合料离析严重、提钻时旋转和富水地段施工时混凝土供应不及时均会导致桩身有夹层。严重会导致断桩。施工过程中砼坍落度过大，CFG桩钻进速度很慢时或桩长很长时，容易产生离析；离析会导致桩身的不完整。所以要在砼质量方面严加控制，遇到坍落度过大的混凝土坚决退回；保证CFG质量。钻机提钻时，没有特殊情况不得旋转，旋转会导致泥土块落入桩身，造成桩身夹层。在施工富水地段时，钻进速度尽可能加快，在桩机拔管时混凝土供应不得出现断供，等待时间超过15分钟会导致泥浆进入桩身，造成桩身夹层，严重的会导致断桩。2.1.2.5.4、桩体空芯
主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常无法将管内空气排除干净,就会导致桩体存气,形成空芯。为避免桩体空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
2.1.2.5.5、桩体混凝土不饱满
这主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能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。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。2.1.2.5.6、桩位偏差大。
主要是由于钻机成桩时选出来的土将已经放好的桩位掩埋，无法对准正确桩位。施工中，要求小型挖掘机及时清理钻机成桩时旋出的松土，露出准确的施工桩位，然后用长钢筋棍来进行桩点定位，确保桩位不超出允许误差范围。2.1.2.5.7、成品保护
2.1.2.5.7.1成桩后严防重型机械行走或扰动，防止使桩头压松造成桩顶混凝土不成型、断桩。
2.1.2.5.7.2清土采用小型机械设备及人工开挖、运输，清土预留至少20cm由人工清除、找平；避免断桩及对地基土的扰动。
2.1.2.6、总结
CFG桩施工质量控制关键在于做好准备工作、控制混凝土质量、规范施工过程中拔管泵压混凝土的作业。准备工作做得充分能保证桩机的正常施工，不会造成桩位偏差过大、桩身垂直度偏差过大等缺陷；混凝土质量控制是保证不堵管、不因离析而导致桩身夹层等缺陷最有效的措施。规范施工作业是保证桩身完整的最重要的因素，也是最难控制的一项，需要各方面积极配合。在CFG桩施工过程中控制以上要点就可以保证CFG桩的施工质量。
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