長(zhǎng)螺旋鉆施工工法

1、CFG樁長(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)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(wú)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(duì)淤泥質(zhì)土應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。 4工藝原理長(zhǎng)螺旋 CFG 樁工法施工是利用螺旋鉆桿通過(guò)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(guò)程中，水 泥粉煤灰碎石混合料采用壓力泵通過(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)螺旋提出的芯樣核對(duì)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(guò) 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(zhǎng)情況，進(jìn)場(chǎng)相應(yīng)匹配的長(zhǎng)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(chǎng)監(jiān)理審查簽認(rèn)后作為施

4、工依據(jù)。進(jìn)場(chǎng)的長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)情況如下表選配。表 1 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)規(guī)格與技術(shù)性能表動(dòng)力頭型號(hào)鉆孔深度（m）動(dòng)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(dòng)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(duì)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(kāi)始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門(mén)，向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭接觸至地面時(shí)，啟動(dòng)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(zhǎng)度標(biāo)記，記錄鉆進(jìn)深度。整個(gè) 鉆進(jìn)過(guò)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(guò)對(duì)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(chǎng)。 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(pán)料攪拌時(shí)間不小于 60 秒，混合 料塌落度控制在 160-180mm ，每臺(tái)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(cè)，強(qiáng)度值須滿足設(shè)計(jì)要求?；旌狭喜捎帽盟?。 通過(guò)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(kāi)始拔管 （鉆桿芯管充滿通過(guò)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(dòng)樁間土，同時(shí)控制開(kāi)挖深度，不得超挖。樁頭周邊土方采用 人工開(kāi)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(cè)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(guò)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(duì)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(cè)量放樣， 并用石灰標(biāo)識(shí)每個(gè)樁帽四周位置， 并對(duì)每個(gè)樁帽開(kāi)挖高度進(jìn)行技術(shù)交底。 開(kāi)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(duì)基底密實(shí)情況、開(kāi)挖深度、寬度等指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收，合格后才能 現(xiàn)場(chǎng)澆筑樁帽砼； 樁帽土開(kāi)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(jí)為 32.5 以上的水泥。（2）施工前，對(duì)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(kù)內(nèi)。 如因儲(chǔ)存不當(dāng)引起質(zhì)量 明顯下降或水泥出廠超過(guò)三個(gè)月時(shí)， 應(yīng)在使用前對(duì)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(jí)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(dòng)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(jí)或級(jí)以上等級(jí)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(hào)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(tái)班抽樣檢驗(yàn) 3次現(xiàn)場(chǎng)坍落度試驗(yàn)3混合料強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求每臺(tái)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(chǎng)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(chǎng)計(jì)量6樁的有效長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)要求每根樁測(cè)量鉆桿或沉管長(zhǎng)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(cè)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(hào)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(kāi)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(duì)混合料進(jìn)行檢查， 并做好現(xiàn)場(chǎng)試件。（2）嚴(yán)把材料采購(gòu)、進(jìn)場(chǎng)、使用檢驗(yàn)關(guān)，對(duì)不合格的材料一律禁止使用。（3）技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)拔管速度、灌注連續(xù)性、灌注量控制、

12、樁長(zhǎng)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(duì)不符合設(shè)計(jì)和 規(guī)范要求的一律要求整改，并對(duì)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(jiàn)問(wèn)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(guò)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(rùn)滑層與管壁分離后通過(guò)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(dòng)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(kāi)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(kāi)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(guò) 60 ,否則會(huì)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(huì) 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(huì)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(kāi)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(guò)程

15、中葉片剪切作用對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng) ;3） 土 體受剪切擾動(dòng)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(duì)已打樁擾動(dòng)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(guò)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(huì) 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(mén)的打開(kāi) ,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(tái)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(duì)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(chǎng)設(shè)專職安全員，對(duì)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(kāi)關(guān)直接控制兩臺(tái)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(dòng)樁機(jī)時(shí)，應(yīng)有專人指揮。（8）施工人員應(yīng)對(duì)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(duì)環(huán)境因素進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)， 按國(guó)家、地方政府法律法規(guī)進(jìn)行嚴(yán)序號(hào)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(zhǎng)時(shí)間未施工空轉(zhuǎn)。3火災(zāi)施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)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(chǎng)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(chǎng)增加消防設(shè)施，對(duì)工人宣傳安全知識(shí)，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(zhǎng)螺旋鉆 CF

18、G 樁施工與灌注樁、振動(dòng)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(zhǎng)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(guò)施工過(guò)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(zhǎng)螺旋鉆施工工法與振動(dòng)沉管施工工法相比較

19、， 前者每臺(tái)班約成 樁 15-20 根，施工工效為振動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)螺旋鉆施工每臺(tái)樁機(jī)每臺(tái)班成樁約 15-20 根，灌注樁每臺(tái)班成樁 1根， CFG 振動(dòng)沉管法施工每臺(tái)樁機(jī)每臺(tái)班成樁 8根，因此， CFG 長(zhǎng)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(chǎng)要求。10.3 對(duì)環(huán)境影響小與 CFG 振動(dòng)沉管法相比較， CFG 樁長(zhǎng)螺旋鉆法無(wú)較大振動(dòng)及對(duì)土體無(wú)擠