前言

 

　　随着铁路客运专线建设高潮的来临，CFG桩与褥垫层复合地基施工技术已在铁路客运专线得到使用。长螺旋钻孔管内泵压混合料CFG桩施工工艺是由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成的施工体系，其中，长螺旋钻机是该工艺设备的核心部分，该工艺是国家“九五”攻关项目，经大量的工程实践，施工设备和施工工艺已趋于完善。下文结合实际工程，总结出长螺旋钻孔管内泵压混合料施工CFG桩施工工艺和在施工过程中应重点控制的技术、质量问题及施工过程中质量监控的要点。

 

　　1.工程概况

 

　　新建石武客运专线DK734+993.69～DK737+960.12段路基原地貌属于属风积砂丘，工后沉降不满足无碴轨道设计要求，基底处理设计采取CFG桩复合地基，桩长总约40万米，为便于组织平行作业，保证质量进度要求，共投入6台长螺旋钻机快速高效的完成了CFG桩施工。

 

　　2.工艺特点

 

　　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，我作业处采用长螺旋钻孔管内泵压混合料CFG桩施工工艺，并在不断总结经验，完善施工工艺的过程中形成本工法。此工艺特点：施工工艺完善、简便，可操作性强；施工质量能够得到很好控制，满足设计及验收标准的要求；进度稳定，控制措施完善，工期保障性强，同时长螺旋钻机适用于下卧地层为粉细砂土层的地基处理。施工机械化程度比较高，对位较精确，成孔率高，不会产生塌孔，可以实现成孔、成桩一次完成，对于地层水位高低没有影响，因此适合于复合地基的处理。

 

　　3.长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩施工工艺

 

　　3.1工艺流程

 

　　图1工艺流程图

 

　　3.2材料要求

 

　　（1）水泥采用强度等级32.5及其以上的硅酸盐水泥，质量优良，新鲜无结块。

 

　　（2）粉煤灰采用细度不大于45%的Ⅱ级或Ⅱ级以上的粉煤灰。

 

　　（3）碎石采用粒径为9~16mm的坚硬碎石或卵石，含泥量不大于1%且应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53的规定。

 

　　（4）砂采用中砂或细砂，含泥量不大于3%。

 

　　（5）外加剂和掺和料、缓凝剂、粉煤灰等均应符合相应标准要求，其掺量应根据施工要求通过试验室确定.严格按照配合比配制混合料，混凝土坍落度宜为160~200mm。

 

　　3.3施工准备

 

　　（1）成桩试验：施工前要选择具有代表性地段进行成桩工艺性试验，以复核地质资料以及设备、工艺、施打顺序是否适宜，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，如不能满足设计要求，应调整桩间距、配合比、填料量等施工参数，重新试验或修改施工工艺设计。

 

　　（2）按施工平面图放好桩位，施工中为了避免漏桩，打桩前先按桩位预埋桩尖，并在桩尖上编号。

 

　　（3）混合料的配比：施工时，混合料的配比对桩的质量有很大的影响，施工时先进行试验选择最佳配比，混合料搅拌必须进行集中拌和，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。

 

　　3.4施工工艺

 

　　3.4.1施打顺序

 

　　施打顺序与土性及桩距有关，在软件土中，桩距较大时可采用隔桩跳打，在饱和的松散的粉土中施工，如果桩距较小，不宜采用隔跳打方案；连续施打可能给桩造成的缺陷是桩被挤扁或缩颈，如果桩距比较大，混合料未初凝，连打一般较少会发生桩完全断开的情况；隔桩跳打，先打桩的桩径较少发生缩小或缩颈现象，但土质较硬时，在已打桩中间补打新桩时，已打的桩可能发生被振裂或振断；对满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周转圈向内推进的施工，因这样限制了桩间土向外的侧向变形，容易造成大面积土体隆起，断桩的可能性增大，本工程采用从中心向外推进的方案，在遇到新打桩的振动对结硬的已打桩的影响时，采用螺旋钻机预引孔的措施，成功减少了沉、拔管时对桩的振动力。

 

　　3.4.2钻机就位

 

　　钻机就位后，使钻杆垂直对准桩位中心后固定钻机，调整钻机液压脚，保证了钻机水平确保CFG桩垂直度偏差不大于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，在每根桩施工前，工程的现场工程技术人员都进行了桩位对中及垂直度检查，在确认满足要求后开钻。

 

　　3.4.3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地时，启动马达钻进，先慢后快，然后匀速钻进，避免形成螺旋孔，同时检查钻孔的偏差并及时作出纠正。在成孔过程中发现了钻杆摇晃或难钻现象，相关工程人员放慢了进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。在钻孔过程中，做好了记录，进入地基持力层时记录钻压电流值，根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。

 

　　3.4.4灌注及拔管

 

　　钻孔至设计标高后，停止钻进，提拔钻杆20～30cm后开始泵送混合料灌注，每根桩的投料量不小于设计灌注量。当钻杆芯充满混合料后便开始拔管，在此过程中保证了连续拔管。混合料灌注过程中保证了钻头矛尖始终埋在混合料中1m左右，以防断桩，混合料泵送量与拔管速度相匹配，拔管速度宜控制在2～2.5米/分钟。连续进行成桩过程，防止缩径和断桩的现象出现。

 

　　4.施工中的常见问题及解决方法

 

　　4.1堵管

 

　　堵管直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。因此应根据不同的原因及时排除故障，采取合理的措施减少堵管次数。例如控制混合料的配合比和混合料的搅拌质量；经常进行设备的检修，保证设备正常运行等。

 

　　4.2窜孔

 

　　在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到这个问题，钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；土体受剪切扰动能量的积累，使土体发生液化。工程实践证明，被加固的土层中虽有松散粉土、粉细砂，但没有地下水，施工中没发现有窜孔现象；被加固的土层中有松散粉土、粉细砂，有地下水，但桩距很大，每根桩成桩时间很短，也很少发生窜孔；只有在桩距较小，桩的长度大，成桩时间长，成桩时一次移机施打周围桩数量过多时才发生窜孔。因此应该控制好桩距和桩的长度，尽量缩短成桩的时间。

 

　　4.3钻头阀门打不开

 

　　当钻头构造缺陷、桩端落在透水性好、水头高的砂土或卵石层中时，会出现此问题；可采用改进阀门的结构型式或调整桩长令桩端穿过砂土，进入粘性土层的措施来避免这一情况发生。

 

　　4.4桩体上部存气

 

　　主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致；为杜绝桩体存气，必须保证排气阀正常工作；施工过程中，要经常检查排气阀是否发生堵塞。若发生堵塞必须及时采取措施加以清洗。

 

　　4.5先提钻后泵

 

　　这样操作会出现下列问题：有可能使钻头上的土掉进桩孔，当桩端为饱和的砂卵石层时，提拔30cm易使水迅速填充该空间，泵送混合料后，混合料不足以使水立即全部排走，桩端处的混合料可能存在浆液与骨料分开现象。两种情况均会影响CFG桩的桩端承载力的发挥。因此应该使用足够的混合料排走砂卵石层内的水。