CFG桩的改进施工技术.pdf

本发明公开了一种CFG桩的改进施工技术，其特征在于：其技术步骤包括：A、打孔并沉入桩管；B、在沉下的桩管内安放高压注浆管和投放骨料，骨料可以是碎石或是按比例配制的碎石和砂的混合料；C、拔出桩管并对孔内的骨料作夯实处理；D、在多处打桩位重复上述步骤建立多个桩点；E、对上述每个桩点的孔进行清洗和压力注浆：先通过高压注浆管向孔内注水，对孔及孔内骨料进行清洗，直到孔口溢出清水；然后利用高压注浆管向投放有骨料的孔内注入粉煤灰水泥浆或粉煤灰水泥砂浆，直到浆液从孔口冒出。本发明能有效提高CFG桩承载能力以及桩与土体的粘结度，可有效避免缩颈、断桩和桩体夹土的缺陷。本发明应用广泛，可适用于各种地质条件。

1.  一种CFG桩的改进施工技术，其技术步骤包括：A、布置桩位：在施工区域内确定CFG桩的数目，并确定CFG桩的位置分布；B、在桩位处打孔并沉入桩管；其特征在于技术步骤还包括：C、在沉下的桩管内安放高压注浆管和投放骨料，骨料可以是碎石或是按比例配制的碎石和砂的混合料；D、拔出桩管并对孔内的骨料作夯实处理；E、清洗处理：通过高压注浆管向孔内注水，对孔及孔内骨料进行清洗，直到孔口溢出清水为止；F、注浆成桩：利用高压注浆管向投放有骨料的孔内注入粉煤灰水泥浆或粉煤灰水泥砂浆，直到浆液从孔口冒出后，停止注浆，拔出高压注浆管，施工结束。

2.  根据权利要求1所述的CFG桩的改进施工技术，其特征在于：所述步骤C中，高压注浆管的下端安放到离孔底以上20cm处，上端要露出地面50-100cm；所述碎石的大小为2-4cm，砂为中粗砂，含泥量不超过3％。

3.  根据权利要求1所述的CFG桩的改进施工技术，其特征在于：所述步骤D中，桩管拔出的速度控制在1.2～1.5m/min，对于打桩位置的土质为淤泥或淤泥质土，桩管拔出的速度要低于1.2m/min。

4.  根据权利要求1所述的CFG桩的改进施工技术，其特征在于：所述步骤F中，所述粉煤灰水泥浆的水灰比控制在0.4-0.5；所述粉煤灰水泥砂浆的水灰比以控制在0.5-0.6。

5.  根据权利要求1所述的CFG桩的改进施工技术，其特征在于：所述步骤D完成，可对该桩位附近的其它多个桩位分别进行实施步骤B、步骤C、步骤D后，然后再集中对上述桩位的孔及骨料进行实施步骤E、步骤F。

CFG桩的改进施工技术
技术领域
本发明涉及一种路基工程中CFG桩的改进施工技术。
背景技术
CFG桩(Cement Fly-ash Gravel pile)即水泥粉煤灰碎石桩，是在素混凝土桩基工艺上发展起来的，主要由碎石、石屑(或砂)、粉煤灰并掺适量水泥和水拌和而成的具有一定黏结强度的桩。CFG桩复合地基技术已在高速公路得到广泛应用。对CFG桩施工的质量好坏直接影响了路基的工后沉降和高速公路建成后的通行服务水平，乃至整个路基的稳定，因此，控制CFG桩的施工质量是CFG桩复合地基的关键环节。
目前CFG桩的施工主要是振动沉管灌注施工，其施工的主要技术是，在需要打桩的地基段，首先向下钻孔沉管，然后将碎石、石屑(或砂)、粉煤灰并掺适量水泥和水按一定比例混合搅拌成混凝土桩料后，直接送入沉管内，便可一次性成桩，因其工效高，造价低，灵活方便等优点，在国内外受到人们的普遍重视，但是这种施工工艺在一定程度上对CFG的成桩质量存在缺陷：(1)施工扰动导致土的强度降低。特别是密实的砂土或粉土会振松，致使土的结构强度、密度减小，承载力降低；(2)缩颈和断桩。当采用连打作业时，新打桩对已打桩的挤压，使得已打桩挤压成不规则形状，严重时会产生缩颈；采用隔桩跳打工艺，若已打桩结硬强度又不太高，在中间补打新桩时，已打桩有时被振裂；(3)桩体离析。在地下水位高的场地成桩时，当桩管第一次下振时，很快就达到地下水位。地下水随管尖活瓣进入桩管，当混凝土入管时，管内的水对混凝土有一个稀释作用，再加上比较强的下振，使之入管的混凝土配比发生变化，导致成桩出现离析现象；(4)桩体夹土。当桩管下沉遇到很硬的地层时，或达到持力层时，桩管会发生往返向上的跳动，活瓣可能出现时开时合的现象，这样就会把土体抓进管内；若采用反插办法，由于桩管垂直度很难保证，反插容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土等缺陷，严重影响了CFG桩的承载能力。
综上所述，振动沉管CFG桩的质量在施工中很难控制，并且也存在诸多缺陷，因此有必要对其施工技术进行改进。
发明内容
为了克服上述之不足，本发明的目的在于提供一种能提高CFG桩承载能力以及桩与土体的粘结度，可有效避免缩颈和断桩的CFG桩的改进施工技术。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：CFG桩的改进施工技术，其技术步骤包括：A、布置桩位：在施工区域内确定CFG桩的数目，并确定CFG桩的位置分布；B、在桩位处打孔并沉入桩管；其特征在于技术步骤还包括：C、在沉下的桩管内安放高压注浆管和投放骨料，骨料可以是碎石或是按比例配制的碎石和砂的混合料；D、拔出桩管并对孔内的骨料作夯实处理；E、清洗处理：通过高压注浆管向孔内注水，对孔及孔内骨料进行清洗，直到孔口溢出清水为止；F、注浆成桩：利用高压注浆管向投放有骨料的孔内注入粉煤灰水泥浆或粉煤灰水泥砂浆，直到浆液从孔口冒出后，停止注浆，拔出高压注浆管后便完成了CFG桩的施工。
所述步骤C中，高压注浆管的下端安放到离孔底以上20cm处，上端要露出地面50-100cm；所述碎石的大小为2-4cm，砂为中粗砂，含泥量不超过3％。
所述步骤D中，桩管拔出的速度控制在1.2～1.5m/min，对于打桩位置的土质为淤泥或淤泥质土，桩管拔出的速度要低于1.2m/min。
所述步骤F中，所述粉煤灰水泥浆的水灰比控制在0.4-0.5；所述粉煤灰水泥砂浆的水灰比以控制在0.5-0.6。
所述步骤D完成，可对该桩位附近的其它多个桩位分别进行实施步骤B、步骤C、步骤D后，然后再集中对上述桩位的孔及骨料进行实施步骤E、步骤F。该技术采用连续施工作业法，不用跳打，在连续打完多个桩孔并填实骨料后，再进行清孔注浆，避免了由于邻近施工对已成桩的不良影响，也很好的避免了附近的新打好的桩的断裂，同时对缩颈现象也得到了很好的改善，另外，可以在成桩之前对桩的长度，孔的施打质量进行严格的监控，从而保证桩的质量。
本发明的有益效果在于：由于采用压力注浆，解决了施工扰动导致土的强度降低问题，使桩与土体结合紧密，桩土表面摩擦力较大，具有较高的承载能力；采用注浆管清孔可以对沉孔时从桩端进入的少量土进行清理，对碎石和砂也可以清洗，有利于和浆液更好的粘结；本发明可适用于杂填土，素填土、碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土、膨胀土等各种不同地质条件，既可适用于地下水位以上，也适用于地下水位以下。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的CFG桩的施工示意图。
图中：1、地面；2、孔；3、桩管；4、高压注浆管；5、骨料；6、未注浆的桩；7、注浆后的桩。
具体实施方式
如图1所示，CFG桩的改进施工技术，其技术步骤包括以下步骤：a、桩机的就位：在整平场地之后，根据设计要求测量放样好每个桩的位置，调整桩机的方向和沉入桩管的角度，桩位偏差和垂直度都在规范容许范围内。
b、振动沉管机成孔：振动沉管机在打桩的位置打孔2，桩机就位后，启动马达，桩管到预定标高后停机。
c、安放高压注浆管4和投放骨料5：停机后立即向桩管3内安放高压注浆管4，高压注浆管4必须安放到离孔底20cm，安放好高压注浆管后开始投放按设计配比的骨料5，骨料5为碎石，碎石要求2-4cm的碎石，均必须检验符合规范要求，投放的骨料按充盈系数1.05来计算。
d、启动马达，留振5～10s，开始拔出桩管：拔管速率一般为1.2～1.5m/min(拔管速度为线速度，不是平均速度)，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度还应放慢。拔管过程中不允许反插。如上料不足，须在拔管过程中及时补料，补料过程中要保护好高压注浆管，以免高压注浆管被骨料埋掉，桩管拔出地面，拔完桩管后用夯实机械对孔里的骨料进行夯实处理，此举可以减小施打相邻桩时带来的缩颈影响，同时必须保证高压注浆管露出地面1的长度为50-100cm。
e、采用连续施工作业法，不用跳打，在需要打桩的多个位置，按照前述步骤连续施工建立多个桩点。
f、对每个桩点进行清孔：拔出桩管时孔内水比较浑浊，可以利用高压注浆管进行清洗，控制供水压力的大小，直至孔口溢出清水为止，拔出高压注浆管后便完成了CFG桩的施工。
g、注浆成桩：按照设计要求，浆液为粉煤灰水泥浆，浆液采用42.5级或52.5级普通硅酸盐水泥。纯粉煤灰水泥浆液的水灰比一般控制在0.4-0.5左右。
施工控制要点：严格控制拔管速率：在饱和软土中应严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩；灌注压浆过程中，土体中浆液流失，桩身出现空隙或蜂窝，则采用间隔二次压浆，直至孔口涌出浓浆；注浆过程中为防止出现穿孔和浆液沿地层大量流失，成排桩施工时必须采取间歇施工或加速凝剂等措施；施工过程中必须防止孔底沉渣过厚和压浆前的泥浆密度过大，确保有效桩长和顺利灌浆，这主要通过清孔解决；注浆过程中必须使注浆管的出口埋在浆液里。
工作原理：该技术主要是依托于压力注浆原理，即是通过振动沉管桩机成孔，沉管沉到设计标高，然后安装注浆管，投放骨料后进行清孔，最后进行压力注浆成桩。
实施例：
为了验证该工法的可行性，针对广梧高速公路CFG桩软基处理段进行了验证，取两段作比较，段A是采用未改进的CFG桩施工技术，试验桩长是8.5m，共有1202根；段B采用改进的CFG桩处理技术，试验桩长是8.5m，共有1234根，CFG桩的直径都是50cm，桩的间距均是1.5m，采用梅花形满堂布置，施工所用材料均符合规范要求，施工结束达到龄期以后，按照《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)要求，段A做3个单桩承载力和1个复合地基承载力，及60根抽芯检测，段B做3个单桩承载力和1个复合地基承载力，及62根抽芯检测，委托检测单位对其分别进行检测，检测结果如表1和表2所示：
表1单桩和复合地基承载力比较表

表2CFG桩抽芯结果比较表

表2中，I类桩是指施工扰动导致土的强度降低的CFG桩；II类桩是指缩颈和断桩；III类桩是指桩体离析的CFG桩；IV类桩是指桩体夹土的CFG桩。
从表1中可以看出B段的CFG桩单桩和复合地基承载力都明显优于A段，这主要是改进的CFG桩施工技术采用了压力注浆工艺，使土体和桩能够更好的结合在一起，对沉降的控制效果更佳明显，表2中A段的I类桩有42根，占70％，IV类桩竟然高达15％；B段的I类桩高达93.5％，没有出现IV类桩，从抽芯的过程中注意到A段出现了不少断桩，出现的IV类桩都是有离析，骨料间没有粘结，严重影响了桩的承载力；而B段是没有发现此类现象，因此可以说采用改进的CFG桩施工技术是可行的，满足规范要求。