芯管泵送混合料成桩施工工法
一、前言
新建XX铁路客运专线XXTJV标岩溶路基设计采用CFG桩网复合结构加固地基，该施工工艺在铁路建设上应用尚属首次。CFG桩即水泥、粉煤灰、碎石桩，属于刚性地基加固桩。桩网复合结构是在地基处理过程中，下部土体得到竖向增强体“桩”的加强形成复合地基加固区，在桩顶得到水平向增强体“网”的加强形成复合地基加固区，使网…桩…土三者协同作用，整体共同承担上部荷载。具有沉降变形小而且完成快、工后沉降较易控制、稳定性高、施工方便等优点。
松软土路基DK1907+180～+DK1907+480段基底采用CFG桩复合地基加固，设计单桩承载力为495KN；复合地基承载力为370KN。CFG桩径0.5m，桩长设计至基岩顶面（5~8米），按正三角形布置，总计14117米。桩顶铺0.6m厚的碎石垫层，内铺一层极限抗拉强度不小于80kN/m的双向土工格栅。
CFG桩的施工可采用长螺旋钻孔芯管泵送混合料灌注和振动沉管灌注成桩两种施工方法。结合长螺旋钻机具有成孔效率高、质量好、无振动、无冲击、无噪声、无污染及机械化程度高等优点，我单位采用长螺旋钻孔芯管泵送混合料成桩的施工方法；并在不断总结经验，完善施工工艺的过程中形成本工法。
二、工法特点
（一） 施工工艺完善、简便，可操作性强。
（二） 施工质量能够得到很好的控制，满足设计及验收标准的要求。 （三） 进度稳定，控制措施完善，工期保障性强。 三、适用范围
本工法适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。 四、施工工艺 （一）材料要求
CFG桩桩体材料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰、碎石、石屑，按C15混凝土配比，混合料28天强度不小于10MPa。
水泥：按验标规定检测强度、安定性、凝结时间，抽样检测一组，监理单位见证检验。 粗细骨料：按验标规定检验含泥量、颗粒级配，抽样检测一组，监理单位见证检验。 检验数量：同一产地、品种、规格、批号的水泥，每200t为一批，不足200t时也按一
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批计。同一产地、品种、规格且连续进场的粗、细骨料，分别每400m为一批，当不足400m时也按一批计。各种原材料每批抽样检验1组。
检验方法：检查产品质量证明文件。在水泥库抽样检验水泥强度、安定性、凝结时间，在料场抽样检验粗细骨料含泥量、筛分试验颗粒级配。
（二）施工设备及机具要求
选用长螺旋钻机的原则：设备型号应符合设计桩径、设计加固深度的要求。 （三）施工工艺流程 1、施工工艺流程图
长螺旋钻机成孔施工工艺流程图如下：
试 桩 施工放线 桩机就位 调平机身 配合比试验 拌和混合填料 钻孔至设计标高 泵压混合填料 均匀拔管至桩顶 移机至下一桩位 抽取混合填料 样品制作试块 2、施工工艺
（1）核查地质资料
原地面处理前，采用静力触探法沿线路纵向每100m检验2点，（监理单位100%见证检验，勘察设计单位现场确认）；对地基地质资料进行核查，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法。
（2）CFG的工艺性试验
根据《客运专线铁路路基施工质量验收暂行标准》和《客运专线铁路路基工程施工技术指南》要求，在施工前做了4根CFG试验桩，以复核地质资料以及设备、工艺、施打顺序的可行性，确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数，并用低应变检测技术检测了桩身的完整性及用平板载荷试验检测了桩的单桩承载力，确认了CFG桩的设计参数如下：
钻进电流：50MA~70MA 停钻电流：80MA~120MA 钻进速度：1m~1.2m/min
混合料配合比：水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：外加剂=
1： 4.4: 5.83:1.0: 0.82: 0.0091
坍落度：160～200mm 搅拌时间：不少于1min 提钻速度：1.5m~1.7m/min 泵送压力：5.5 Mpa ~7.5Mpa （3）场地平整
机械平整至CFG桩顶标高以上50cm，50cm作为工作垫层，表面做成2%排水横坡，用YZ26T振动压路机碾压密实，四周人工开挖排水沟。
（4）测量放样
根据CFG桩位平面布置图，用全站仪测量放出线路的中心线，再采用经纬仪及钢尺放出
每个桩的桩位，在桩位中心打入钢钎，用白灰标明，并作编号记录。
（5）钻机就位
应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查。满足要求后，方可开钻。
（6）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，启动马达钻进，一般先慢后快，钻进速率为1m-1.2m/min，避免形成螺旋孔，成孔至设计深度，确保桩端基岩上并满足设计要求，施工桩顶标高应高出设计桩顶标高不少于0.5m。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。
判断钻头是否到了持力层一般有两种方法：
一是在桩机驾驶室观测电流的变化。钻机开始钻孔及软弱地层钻孔时，电流表指针在50MA~70MA安，当钻头遇到持力层时，瞬间的电流将增大到120MA以上，同时电压下降。此时，应判定钻头已达到持力层。
二是在钻机旁直观观察。当钻头到达持力层时，钻杆上部的动力头发生颤动和轻微的摆动，钻机的动力明显减弱，此时，应判定钻头已达到持力层。
（7）混合料的拌合及运输
混合料搅拌采用750拌和站集中拌和，按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制。一般控制在90～120秒，具体搅拌时间根据实验确定，电脑控制和记录。混合料出厂时塌落度可控制在180mm～200mm。混凝土搅拌运输车集中运输到施工现场。
（8）混合料灌注
钻孔至设计标高后，停止钻进，由现场指挥员通知钻机停钻提升钻杆，提拔钻杆２０～３０ｃｍ后开始泵送混合料灌注，当钻杆芯管充满混合料时开始提拔钻杆，并保证连续。准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与提钻速度相配合，泵送压力维持5.5 Mpa ~7.5Mpa时提钻速率为1.5m-1.7m/min，并保持连续灌注。
施工桩顶高程宜高出设计高程30～50cm，每根桩的投料量应不小于设计灌注量。灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护。
（9）整机移位
一根桩灌注达到控制标高后进行下一根桩的施工时，采用“跳桩”法，即隔排又隔列施工。本法即可保证新打桩不扰动旧桩，造成旧桩断桩或桩体上升；同时又有利于及时清理场地内堆积的桩内土，重新测量并准确恢复桩位，从而保证桩位的5cm允许偏差。
（10）现场试验
对于每盘混合料，试验人员都要进行坍落度的测试，合格后方可灌注混合料，在成桩过程中抽样作混合料试块，每台班做1组（3块）试块，测定其28天抗压强度。
五、机具设备（见下表） 序号 1 2 3 机具名称 步履式长螺旋钻机 混凝土拌合站 混凝土输送泵 型号 ZKL800BD型 HZS75 HBT60型 数量 1台 1套 1台 4 5 6 装载机 混凝土搅拌运输车 发电机 CLG856 HNJ5254 8m 260KW 31台 2台 1台
六、劳动组织（见下表）
序号 1 2 3 4 5 分工 机长 操作手 混凝土班 试验员 技术员 作业内容 负责本机的施工质量与现场的协调管理 负责本机的操作、维修和保养 负责混凝土的搅拌、运输和现场灌注 负责混凝土的检测 负责施工资料的填写和现场检测、测量 人数 1名 4名 8名 1名 1名
七、技术要求和质量标准 （一）技术要求
1、成桩过程应连续进行，尽量避免因待料而中断成桩，因特殊原因中断成桩，应避开饱和砂土、粉土层。
2、搅拌好的混合料通过溜槽注入到泵车储料斗时，需经一定尺寸的过滤栅，避免大粒径或片状石料进入储料斗，造成堵管现象。
3、为防止堵管，应及时清理混合料输送管。应及时检查输送管的接头是否牢靠，密封圈是否破坏，钻头阀门及排气阀门是否堵塞。
4、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm。 （二）质量标准 1、过程检验
施工过程质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、桩顶标高、褥垫层厚度及其质量和桩体试块抗压强度。
CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法见下表 序号 1 2 3 检验项目 桩位（纵横向） 桩体垂直度 桩体有效直径 允许偏差 50mm 1% 不小于设计值 检验数量 按成桩总数的10%检验，且每检验批不少于5根 检验方法 经纬仪或钢尺丈量 经纬仪或吊线测钻杆倾斜度 开挖50~100m深后，钢尺丈量 2、施工后质量检测
成桩28d后进行桩身强度、完整性以及单桩或复合地基承载力检测。 （1）桩身强度检测 成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一个台班做一组（3块）150mm×150mm×150mm的试块，标准养护，测定28d无侧限抗压强度不小于10Mpa。
（2）CFG桩身完整性检测
桩身完整性：抽取不少于总桩数10％的桩进行低应变动力检测桩身的完整性。 （3）单桩承载力检验
单桩承载力的检验不少于总桩数的2‰，且每检验批不少于3根；单桩承载力（平板荷载试验）不小于495KN，且桩身压缩量小于10mm。
（4）复合地基承载力检验
检验不少于总桩数的2‰，且每检验批不少于3根桩，单桩复合地基承载力（平板荷载试验）不小于370KN。
八、施工质量控制要点
（一）水泥、粉煤灰、碎石及砂等原材料应符合《客运专线铁路路基施工质量验收暂行标准》及设计要求。
（二）施工中应检查桩身混合料的配合比、坍落度和提拔钻杆速度（或提拔套管速度）、成孔深度、混合料灌入量等。
（三）钻进应先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。 （四）CFG桩成孔至设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯内充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。
（五）施工中应保证排气阀正常工作，防止排气阀被水泥浆堵塞。 （六）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要施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
（七）施工结束后，应对桩顶标高、桩位、桩体质量、地基承载力以及垫层的质量做检查。
九、施工注意问题 （一）施工质量措施 1、CFG桩成孔质量控制
（1）钻孔开始时，关闭钻头阀门，操纵下移钻杆，钻头触及地面时，启动马达钻机。钻进先慢后快，同时检查钻孔的偏差及时纠正。
（2）桩机操作手和现场读尺人员要密切配合，钻机每钻进1m，读尺人员要及时通知桩机操作手记录电流数据，操作手在电流发生明显变化时，要通知现场读尺人员做好钻机进尺及土层变化的记录，当电流显示已进入硬土层时，要控制进尺，确保嵌入深度满足设计要求。
（3）桩身进入持力层的深度要满足设计要求。
（4）钻孔至设计高程后，要对地质情况情况进行详细的记录。 （5）发现地质情况与设计不符，要及时通知设计单位。
（6）在成孔过程中发现钻杆摇晃或钻进难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏差、位移及钻具损坏。当钻至设计标高后，一般才用静止提拔，但对易卡钻的区域，在圆砾层允许采用边转边提，离开圆砾层后采用静止提拔。
（7）施工过程中认真填写钻孔记录及混凝土灌注记录。
（8）指派责任心强、懂技术并经严格考核合格的员工对劳务队伍施工的CFG桩进行现场监控和记录。防止作业队伍偷工减料、暗中做手脚的现象发生。
（9）现场管理人员每根桩都要根据桩机上的垂球目测导向架垂直度，以保证桩身垂直度不大于1%，确保桩体的正常受力。
2、CFG桩的清土及剔桩质量控制
（1）第一步清土在罐压桩施工完毕后立即将多余混合料铲除；
（2）第二步在成桩后3-7天左右剔桩，避免因桩身强度较大时剔桩困难；
（3）清土采用小型机械设备及人工开挖、运输，避免断桩及对地基土的扰动； （4）清土预留至少20cm人工清除，找平；
（5）清槽后人工截桩，钢钎沿径向楔入桩体，直至上部桩体断开，桩顶采用小钎修平； （6）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。
（二）施工安全及环保控制措施
1、机械设备操作人员必须经过专业培训，熟悉机械操作性能，经专业管理部门考核取得操作证后上机操作。
2、机械设备操作人员和指挥人员严格遵守安全操作技术规程，工作时集中精力，谨慎工作，不擅离职守，严禁酒后驾驶。
3、机械设备发生故障后及时检修，决不带故障运行，不违规操作，杜绝机械和车辆事故。
4、施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。各孔用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2.0m以上，严禁拖地和埋压土中，电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等保护措施。照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。并遵守《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46的规定。
5、易于引起粉尘的细料或松散料运输时用帆布、盖套等遮盖物覆盖。
6、施工废水、生活污水不直接排入农田、耕地、灌溉渠和水库，不排入饮用水源。 7、驶出施工现场的车辆应进行清理，避免携带泥土。 十、成品保护
（一）开挖及桩头处理注意事项
1、CFG桩施工完毕，待桩体达到一定强度（一般3～7d）后，可进行开挖。清土和截桩时，不得造成桩顶设计标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
2、对基槽开挖：如果基槽较浅，可采用人工开挖；基槽较深采用人工开挖效率太低时，可采用机械和人工联合开挖，但必须遵循如下原则：
（1）不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损害； （2）应尽量避免扰动桩间土。
（3）对于这两点，关键在于要留置足够的人工开挖厚度。 采用机械、人工配合开挖，人工开挖厚度留置多少，与桩体强度和土质条件等有关，施工时在现场通过试验确定。但人工开挖留置厚度一般不宜小于50cm。
（4）基槽开挖至设计标高后，多余的桩头需要剔除，剔除桩头时宜采取如下措施： 找出桩顶标高位置；用钢钎等工具沿桩周向桩心逐次剔除多余的桩头直到设计桩顶标高，并把桩顶找平；严禁用重锤或重物横向击打桩体；桩头设计标高处，桩头表面不可出现斜平面。如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下，必须采取补救措施，可采取C20混凝土接桩至设计标高。注意在接桩头过程中保护好桩间土。 结束语：
本文仅是笔者的一点粗浅认识，本文有不尽之处，欢迎批评指正。
工程实例
长螺旋钻钻孔
混合料的拌合及运输
长螺旋钻孔芯管泵送混合料灌注成桩
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