長螺旋鉆施工工法

1、CFG樁長螺旋鉆施工工法袁海波（中交一航局第四工程有限公司第八項(xiàng)目部）1前言CFG 樁是由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，采用長螺旋鉆孔， 用水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂漿混合料加水?dāng)嚢柚瞥刹⑦M(jìn)行管內(nèi)泵壓混合料 灌注形成的可變強(qiáng)度樁。 CFG 樁是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。通常 在基礎(chǔ)和樁頂之間設(shè)置一定厚度的褥墊層，使樁土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。 故可根據(jù)復(fù)合地基性狀和計(jì)算進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。 CFG 樁一般不用配筋，并且還可 利用工業(yè)廢料粉煤灰和石屑作摻和料，進(jìn)一步降低了工程造價(jià)。 2工法的特點(diǎn)本工法之主要特點(diǎn)是與灌注樁、高壓旋噴樁、振動沉管 CFG 樁等同類地基 基礎(chǔ)相比較具有造

2、價(jià)低廉、 施工速度快的特點(diǎn)， 同時(shí)施工時(shí)噪聲低， 無泥漿污染 等建筑污染，具有環(huán)保、廉價(jià)、快捷的特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)工程地基處理要求不同， 可以選擇灌注不同填料，從而增大了該工法的適用范圍。3適用范圍本工法適用性廣泛， 主要適用于黏性土、 粉土、砂土和靠自重固結(jié)的素填土 等地基的加固處理，對淤泥質(zhì)土應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。 4工藝原理長螺旋 CFG 樁工法施工是利用螺旋鉆桿通過旋轉(zhuǎn)將地基土體旋挖傳導(dǎo)至地 面，從而成孔。同時(shí)為防止縮頸、塌孔等施工質(zhì)量缺陷，在鉆桿上提過程中，水 泥粉煤灰碎石混合料采用壓力泵通過空心螺旋鉆桿泵送至樁孔中從而達(dá)到成樁效果。本工法施工鉆桿上提過程中， 引進(jìn)灌注

3、樁水下灌注砼的原理， 使出料口鉆 頭始終保持在混合料液面以下一定高度， 從而防止了夾層斷樁等缺陷， 同時(shí)由于 砼通過泵送壓入孔中，防止了縮頸等。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 CFG 樁施工工藝流程工作采用先導(dǎo)孔法， 利用長螺旋提出的芯樣核對每個(gè)地層， 同時(shí)要注意是否有軟 樁帽施工弱層。若勘探出的持力層標(biāo)高和設(shè)計(jì)上相差超過 1m 或其他異常情況時(shí)，將相關(guān) 資料報(bào)設(shè)計(jì)進(jìn)行核查處理3） 根據(jù)設(shè)計(jì)樁長情況，進(jìn)場相應(yīng)匹配的長螺旋鉆機(jī)。 施工前應(yīng)進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，數(shù)量不小于 4根，以確定設(shè)備、工藝、施工順序，確定材料選擇、混合料配合比、坍落度、攪拌時(shí)間、拔管速度等各項(xiàng)工藝參數(shù)，并報(bào)現(xiàn)場監(jiān)理審查簽認(rèn)后作為施

4、工依據(jù)。進(jìn)場的長螺旋鉆機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)情況如下表選配。表 1 長螺旋鉆機(jī)規(guī)格與技術(shù)性能表動力頭型號鉆孔深度（m）動力頭（ kW）最大紐距（ kN m ）鉆孔直徑（ mm ）GLZ 222245233400800GLZ 262655244400800GLZ 303055244400800GLZ30A3075260400800ZKL8000BB1637230.716800SZKL600BB134526005.2.2 鉆機(jī)就位移動鉆機(jī)至設(shè)計(jì)樁位， 利用樁機(jī)塔身前后和左右垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿， 校 正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心。 鉆桿的垂直度可以利用在鉆進(jìn)井架上豎向線 墜或經(jīng)緯儀進(jìn)行調(diào)整控制，垂直度偏差不

5、應(yīng)大于 1%，樁位偏差不大于 5cm 。5.2.3 鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高鉆孔開始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭接觸至地面時(shí)，啟動電機(jī) 鉆入，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)先慢后快。在遇到較硬土層，鉆桿出現(xiàn)搖晃，進(jìn)尺困難時(shí)，應(yīng)放 慢速度，直至鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高。鉆桿上應(yīng)作好鉆進(jìn)長度標(biāo)記，記錄鉆進(jìn)深度。整個(gè) 鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意保持鉆機(jī)穩(wěn)定， 避免傾斜和錯(cuò)位。 同時(shí)邊鉆進(jìn)邊清理樁位周邊 的土。鉆到硬質(zhì)基底的判定標(biāo)準(zhǔn)：（1）鉆進(jìn)電流表達(dá)到試驗(yàn)樁取得的到達(dá)硬底的試驗(yàn)值；（2）鉆進(jìn)鉆桿搖晃厲害，進(jìn)尺緩慢；（3）通過對鉆桿取出的芯樣進(jìn)行判別；5.2.4 混合料拌和、灌注施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)室批準(zhǔn)的配合比進(jìn)行施工。 CFG 樁要求使用集中

6、拌 合站集中供料， 砼罐車運(yùn)送至現(xiàn)場。 混合料攪拌時(shí)的上料順序?yàn)橄妊b碎石， 再加 水泥、粉煤灰，最后加中粗砂，攪拌均勻。每盤料攪拌時(shí)間不小于 60 秒，混合 料塌落度控制在 160-180mm ，每臺班制作檢查試件，進(jìn)行 28天標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓 強(qiáng)度檢測，強(qiáng)度值須滿足設(shè)計(jì)要求?；旌狭喜捎帽盟汀?通過試樁確定每沖程的泵送量， 混合料的泵送量應(yīng)結(jié)合試 樁確定的數(shù)量計(jì)算確定，泵送應(yīng)連續(xù)進(jìn)行不得停泵待料。當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管 （鉆桿芯管充滿通過試樁時(shí)泵送沖程次數(shù) 確定），嚴(yán)禁先提管后泵料。鉆桿應(yīng)靜止提拔，提拔速度一般應(yīng)控制在 2.0-3.0m/min ，施工中應(yīng)嚴(yán)格按工藝試驗(yàn)確定并經(jīng)批準(zhǔn)的參數(shù)

7、控制拔管速度和混 合料泵送量，并保證連續(xù)提拔，連續(xù)供料。5.2.5 清土、截除保護(hù)樁鉆桿鉆進(jìn)取出芯土在砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后用小型挖機(jī)裝到施工范圍外， 再 裝運(yùn)清走，避免擾動樁間土，同時(shí)控制開挖深度，不得超挖。樁頭周邊土方采用 人工開挖，嚴(yán)禁超挖，保護(hù)樁頭部分截除采用截樁機(jī)切割，嚴(yán)禁使用挖機(jī)挖除。5.2.6 質(zhì)量檢測當(dāng)鉆桿拔出地面， 確認(rèn)成樁符合設(shè)計(jì)要求后用麻袋覆蓋， 然后移機(jī)繼續(xù)下一 根樁施工。施工過程中， 應(yīng)密切關(guān)注地面隆起及樁頂浮漿情況， 防止擠壓造成斷樁。全段施工完成，靜置 28 天后，按照設(shè)計(jì)要求對樁身完整性、樁體強(qiáng)度、單樁 和復(fù)合地基承載力等進(jìn)行試驗(yàn)。5.2.7 樁帽施工如設(shè)計(jì)有樁帽

8、，按設(shè)計(jì)位置進(jìn)行測量放樣， 并用石灰標(biāo)識每個(gè)樁帽四周位置， 并對每個(gè)樁帽開挖高度進(jìn)行技術(shù)交底。 開挖出樁帽位置的土方， 鑿除樁頭部分至 設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)對基底密實(shí)情況、開挖深度、寬度等指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收，合格后才能 現(xiàn)場澆筑樁帽砼； 樁帽土開挖完后要及時(shí)澆筑， 如不能及時(shí)澆筑砼， 應(yīng)采取用采 條布覆蓋等保護(hù)措施，避免受雨水浸泡；樁帽澆筑完后及時(shí)用濕麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)。 6材料與設(shè)備6.1 材料選擇6.1.1 水泥（1）根據(jù)工程特點(diǎn)、 所處環(huán)境以及設(shè)計(jì)、 施工要求， 選用強(qiáng)度等級為 32.5 以上的水泥。（2）施工前，對選用的水泥應(yīng)作初終凝時(shí)間、安定性和強(qiáng)度，作為生產(chǎn)控 制和進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)。必要時(shí)，應(yīng)檢

9、驗(yàn)水泥的其他性能。（3）水泥應(yīng)按規(guī)定堆放在防雨、 防潮的水泥庫內(nèi)。 如因儲存不當(dāng)引起質(zhì)量 明顯下降或水泥出廠超過三個(gè)月時(shí)， 應(yīng)在使用前對其質(zhì)量進(jìn)行復(fù)驗(yàn)， 并按復(fù)驗(yàn)結(jié) 果使用。6.1.2 褥墊層材料褥墊層材料宜用中砂、 粗砂、碎石或級配砂石等。 最大粒徑不宜大于 30mm 。 不宜選用卵石，卵石咬合力差，施工擾動容易使褥墊層厚度不均勻。6.1.3 碎石碎石粒徑 20 50mm ，松散密度 1.39t/m3 ，雜質(zhì)含量小于 5%。6.1.4 石屑粒徑 2.510mm ，松散密度 1.47 t/m3 ，雜質(zhì)含量小于 5%。6.1.5 粉煤灰粉煤灰應(yīng)選用級或級以上等級的粉煤灰。6.2 主要機(jī)具 主要機(jī)

10、具有螺旋鉆機(jī)、強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)、翻斗運(yùn)輸車、裝載機(jī)、混凝 土輸送泵、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺等。7質(zhì)量控制7.1 主控項(xiàng)目序號檢驗(yàn)項(xiàng)目合格標(biāo)準(zhǔn)施工單位檢驗(yàn)數(shù)量檢驗(yàn)方法1水泥和粗細(xì)骨料品種、規(guī)格及質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求每批抽樣檢驗(yàn) 1組質(zhì)量證明文件及抽樣試驗(yàn)2混合料坍落度符合工藝試驗(yàn)確定每臺班抽樣檢驗(yàn) 3次現(xiàn)場坍落度試驗(yàn)3混合料強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求每臺班做 1組試件28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)4施工數(shù)量、布樁形式滿足設(shè)計(jì)要求全部檢驗(yàn)觀察、現(xiàn)場尺量5每根樁的投料量不少于設(shè)計(jì)灌注量每根樁現(xiàn)場計(jì)量6樁的有效長度滿足設(shè)計(jì)要求每根樁測量鉆桿或沉管長度7樁身質(zhì)量、完整性滿足設(shè)計(jì)要求總數(shù)的 10%低應(yīng)變檢測8單樁和復(fù)合地基

11、承載力滿足設(shè)計(jì)要求總數(shù)的 2，且每檢驗(yàn)批不少于 3根平板荷載試驗(yàn)9壓縮模量、變形模量滿足設(shè)計(jì)要求同單樁和復(fù)合地基承載力平板荷載試驗(yàn)7.2 一般項(xiàng)目序號檢驗(yàn)項(xiàng)目合格偏差施工單位檢驗(yàn)數(shù)量檢驗(yàn)方法1樁位（縱橫向）50mm成樁總數(shù)的 10% 抽 樣檢驗(yàn)，且每檢驗(yàn) 批不少于 5 根經(jīng)緯儀或鋼尺2樁身垂直度1%經(jīng)緯儀或吊線3樁體有效直徑不小于設(shè)計(jì)值開挖50-100cm后，鋼尺丈量7.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)（1）混合料必須嚴(yán)格按照配合比拌和， 試驗(yàn)人員要經(jīng)常對混合料進(jìn)行檢查， 并做好現(xiàn)場試件。（2）嚴(yán)把材料采購、進(jìn)場、使用檢驗(yàn)關(guān)，對不合格的材料一律禁止使用。（3）技術(shù)人員要加強(qiáng)對拔管速度、灌注連續(xù)性、灌注量控制、

12、樁長控制、 拔管與泵料順序、樁身和樁間土保護(hù)（截樁和清土?xí)r）的檢查，對不符合設(shè)計(jì)和 規(guī)范要求的一律要求整改，并對整改結(jié)果進(jìn)行復(fù)查。（4）CFG 樁施工時(shí)，施工員要全程跟班監(jiān)督。7.4 成樁常見問題7.4.1 堵管(1) 混合料配合比不合理。當(dāng)混合料中的細(xì)骨料和粉煤灰用量較少時(shí),混合料和易性不好 ,常發(fā)生堵管。因此 ,要注意混合料的配合比 ,尤其要注意將粉煤灰摻 量控制在 70kg/m3 90kg/m3 的范圍內(nèi) ,坍落度應(yīng)控制在 160mm 200mm 之 間。(2) 混合料攪拌質(zhì)量有缺陷。 在 CFG 樁施工中 ,混合料由混凝土泵通過剛性 管、高強(qiáng)柔性管、 彎頭最后到達(dá)鉆桿芯管內(nèi)。 混合料在

13、管線內(nèi)借助水和水泥砂漿 潤滑層與管壁分離后通過管線。坍落度太大的混合料 ,易產(chǎn)生泌水、離析 ,泵壓作 用下,骨料與砂漿分離 ,摩擦力加劇 ,導(dǎo)致堵管。坍落度太小 ,混合料在輸送管路內(nèi) 流動性差 ,也容易造成堵管。(3) 施工操作不當(dāng)。 鉆孔進(jìn)入土層設(shè)計(jì)標(biāo)高后 ,開始泵送混合料 ,管內(nèi)空氣從排 氣閥排出 ,待鉆桿芯管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時(shí)開始提鉆。若提鉆時(shí)間較 晚 ,在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出 ,容易造成管路堵塞。(4) 冬期施工措施不當(dāng)。冬期施工時(shí) ,混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護(hù) , 防凍措施不力 ,常常造成輸送管或彎頭處混合料的凍結(jié) ,造成堵管。冬季施工時(shí) , 必要時(shí)應(yīng)采用

14、加熱水的辦法提高混合料的出機(jī)溫度 ,但要控制好水的溫度 ,水溫不 宜超過 60 ,否則會造成混合料的早凝 ,產(chǎn)生堵管 ,影響混合料的強(qiáng)度。(5) 設(shè)備缺陷。彎頭曲率半徑不合理也能造成堵管。彎頭與鉆桿不能垂直連 接,應(yīng)圓順連接。 混合料輸送管要定期清洗 ,否則管路內(nèi)殘余的混合料結(jié)硬后 ,還會 造成管路的堵塞。7.4.2 竄孔在飽和粉土、粉細(xì)砂層中成樁經(jīng)常會遇到這種情況 ,打完上一根樁后 ,在施工 相鄰的樁時(shí) ,發(fā)現(xiàn)未結(jié)硬的樁頂突然下落 ,當(dāng)下一根樁泵入混合料時(shí) ,前一根樁的樁頂開始回升 ,此種現(xiàn)象稱為竄孔。發(fā)生竄孔的條件有如下三條 :1） 被加固土層中 有松散飽和粉土、粉細(xì)砂 ;2）鉆桿鉆進(jìn)過程

15、中葉片剪切作用對土體產(chǎn)生擾動 ;3） 土 體受剪切擾動能量的積累 ,足以使土體發(fā)生液化。施工中采取的預(yù)控措施 :1）采取隔樁、隔排跳打方法 ; 2）減少在竄孔區(qū)域的一 次連續(xù)施工的樁數(shù) ,減少對已打樁擾動能量的積累 ;3） 合理提高鉆頭鉆進(jìn)速度。7.4.3 樁頭空芯主要是施工過程中 ,排氣閥不能正常工作所致。鉆機(jī)鉆孔時(shí) ,管內(nèi)充滿空氣 , 泵送混合料時(shí) ,排氣閥將空氣排出 ,若排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排出 ,就會 導(dǎo)致樁體存氣 ,形成空芯。為避免樁頭空芯 ,施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài) , 發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。7.4.4 樁端不飽滿這主要是因?yàn)槭┕ぶ袨榱朔奖汩y門的打開 ,先提鉆后泵料所致

16、。這種情況可 能造成鉆頭上的土掉入樁孔或地下水浸入樁孔 ,影響 CFG 樁的樁端承載力。 為杜 絕這種情況 ,施工中前、后臺工人應(yīng)密切配合 ,保證提鉆和泵料的一致性。 8安全措施（1）加強(qiáng)對施工人員的安全教育。（2）所有施工人員必須戴安全帽。（3）現(xiàn)場設(shè)專職安全員，對工地發(fā)生的安全隱患應(yīng)及時(shí)檢查解決。（4）用電設(shè)備應(yīng)實(shí)行一機(jī)一閘一漏一箱。漏電保護(hù)裝置應(yīng)與設(shè)備匹配，不 得用一個(gè)開關(guān)直接控制兩臺及以上的用電設(shè)備。（5）除電工外，其他人員嚴(yán)禁私接用電設(shè)備。（6）樁機(jī)操作手必須是由經(jīng)崗前培訓(xùn)合格的人擔(dān)任，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)（7）移動樁機(jī)時(shí)，應(yīng)有專人指揮。（8）施工人員應(yīng)對保險(xiǎn)鋼絲繩進(jìn)行檢查。（9）洗芯

17、管廢水引排到廢水池，不能隨意排放。9環(huán)保措施工程施工前對環(huán)境因素進(jìn)行識別和評價(jià)， 按國家、地方政府法律法規(guī)進(jìn)行嚴(yán)序號環(huán)境因素控制措施1生產(chǎn)廢棄物螺旋鉆松土產(chǎn)生的余土裝載機(jī)及時(shí)清理，并運(yùn)送 至制定地點(diǎn)。2電能消耗機(jī)械設(shè)備定期維修、保養(yǎng)，加大檢查力度，實(shí)行操作人負(fù)責(zé)制，嚴(yán)禁機(jī)械長時(shí)間未施工空轉(zhuǎn)。3火災(zāi)施工現(xiàn)場嚴(yán)格執(zhí)行國家和地方有關(guān)消防安全的 法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，堅(jiān)持“預(yù)防為主”的原則，現(xiàn)場的 各類消防建筑材料應(yīng)整齊碼放，消防通道必須暢通， 防止重大施工火災(zāi)事故的發(fā)生。機(jī)械加油時(shí)，嚴(yán)禁吸 煙。施工現(xiàn)場增加消防設(shè)施，對工人宣傳安全知識，格控制，施工中重點(diǎn)做好以下環(huán)境因素的控制。10效益分析長螺旋鉆 CF

18、G 樁施工與灌注樁、振動沉管 CFG 樁施工工藝比較具 有速度快，成本低，環(huán)境污染及施工噪聲小的特點(diǎn)，與深層水泥攪拌 樁相比較具有地基加固效果好，承載力高，施工速度快的特點(diǎn)，具體 比較如下：10.1 成本低（1）由于 CFG 長螺旋鉆施工工法在地基處理中采用復(fù)合地基理論進(jìn)行設(shè) 計(jì)，因此，與灌注樁相比較，單位面積地基處理施工成本低廉。在京唐港首鋼碼 頭有限公司礦石、 原輔料及成品泊位地基處理工程 （第三標(biāo)段） 軌道梁區(qū)地基處 理中，經(jīng)過施工過程中方案比選估算，地基處理節(jié)約工程造價(jià)約 410 元/m 2，共 降低工程造價(jià)約 4717460 元。（2）CFG 長螺旋鉆施工工法與振動沉管施工工法相比較

19、， 前者每臺班約成 樁 15-20 根，施工工效為振動沉管施工工法的 2 倍，節(jié)省機(jī)械費(fèi)、人工費(fèi)及機(jī) 械耗油耗電一半， 在京唐港首鋼碼頭有限公司礦石、 原輔料及成品泊位地基處理 工程（第三標(biāo)段）軌道梁區(qū)地基處理中，采用 CFG 長螺旋鉆施工工法施工，共 計(jì)節(jié)約機(jī)械費(fèi)、人工費(fèi)及耗油耗電費(fèi)約 834760 元。10.2 速度快CFG 樁長螺旋鉆施工每臺樁機(jī)每臺班成樁約 15-20 根，灌注樁每臺班成樁 1根， CFG 振動沉管法施工每臺樁機(jī)每臺班成樁 8根，因此， CFG 長螺旋鉆施 工工效較其它樁基施工效率提高幾倍，能很好的適應(yīng)目前建筑市場要求。10.3 對環(huán)境影響小與 CFG 振動沉管法相比較， CFG 樁長螺旋鉆法無較大振動及對土體無擠