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摘要： CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，一般有三种成桩施工方法：即振动沉管灌注成桩、长螺旋钻孔灌注成桩和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩。介绍成桩试验的机械选择、材料及配合比、施工过程及工艺流程。
关键词： 高速铁路；CFG桩；工艺性试验
中图分类号：TZ 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310190－01
工程概况：由中铁十二局集团承建的京石高铁客运专线JS-4标段第三项目经理部全长12.6公里，新建路基2.36km，采用长螺旋钻机成孔泵送混合料CFG桩施工。
1 CFG桩施工工艺及现场在各阶段的质量控制要点
长螺旋钻机成孔泵送混合料施工CFG桩施工工艺及施工顺序：
1）钻机就位：钻机就位后，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。2）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，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。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）混合料搅拌：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。混合料出厂时塌落度可控制在160mm～200mm。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，每根桩的投料量应不小于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，并保证连续拔管。施工桩顶高程宜高出设计高程30～50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护。5）移机：灌注时采用静止提拔钻杆（不能边行走边提拔钻杆），提管速度控制在2－3米／分钟，灌注达到控制标高后进行至下一根桩的施工。
2 铁路客专《验标》对长螺旋钻施工CFG桩质量要求
1）施工前应进行成桩工艺性试验（不少于2根试验桩），以复核地质资料以及机械设备性能、施工工艺、施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、塌落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数，根据试桩中发现的问题修订施工工艺。2）在工程施工前，所选用的设备型号应符合设计桩经、设计加固深度的要求。3）现场施工的CFG桩数量、布置形式及间距应符合设计要求。桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。4）钻机应先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。5）混合料应按设计配合比经搅拌机拌和，塌落度、拌和时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且不得少于一分钟。6）CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料。先拔管20cm～30cm后开始泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩时的拔管速度控制在2-3米/分钟。成桩过程应连续进行，防止缩径和断桩。7）钻杆应采用静止提拔，并保证连续提拔。施工中严禁出现超速提拔。8）施工中应保证排气阀正常工作，防止排气阀被水泥浆堵塞。
3 CFG桩施工中常遇到的问题及控制措施
3.1 堵管。堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。
产生堵管的原因及处理措施：1）混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，当混合料中的粗骨料粒径过大时，常发生堵管。因此，要实验人员要严格控制混合料的配合比。2）混合料的和易性不好。可以通过控制混合料的拌和时间来实现，一般拌和时间控制在90～120秒，具体搅拌时间根据实验确定。3）混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，摩擦力加剧，导致堵管。坍落度太小，混合料在输送管路内流动性差，也容易造成堵管。控制坍落度在140mm～180mm之间。4）输送管道泌水性不好，弯头或接口常会因漏浆而导致堵管。施工前应进行泌水性试验。5）输送工作不连续。当因故间歇，应每隔5min将混凝土泵正反转动2～3圈，同时开动料斗搅拌器，防止料斗中的混凝土离析。常温下间歇时间不宜大于30～40min。
3.2 断桩。断桩按部位可分为深层断桩和浅层断桩；按形式可分为一般性断桩和操作失误性断桩。主要有以下几点：1）施工机械的钻头和钻杆直径不能同时保正设计要求的50cm，在施工过程中应力的重新分配和调整可能造成桩孔缩径。2）对于地下水位埋藏较浅的地层施钻，在提拔钻具的同时孔底很可能形成负空隙水压或真空现象，于是同时形成压差地下水产生流动可能造成桩孔缩径或踏孔。3）对于砂土地层进行施钻，由于砂土的凝聚力很小，在钻进过程中的扰动以及钻具的垂直度、钻头阀门开启方式等问题都可以造成孔壁的不稳定或坍塌。
3.3 断桩的预防措施。1）所有的施工机械必须满足设计的技术参数要求，特别是钻头和钻杆懂得直径和钻具的垂直度要求，最好采用双开门的钻头。2）成桩过程应连续，避免中途停机，尤其是在饱和砂土、松散砂土、粉土层内停机。3）严禁先拔管后泵料，拔管速度控制在～3m/min。泵料要连续，严禁间歇式泵料。
3.4 断桩的处理工艺。1）对于现场技术员发现未达到要求的桩，判断其未达到凝固时，采用原地移机到不合格的桩孔位，重新钻到原设计深度后，按要求灌注混凝土至孔口。2）对于检测间段发现的深层断桩，一般要求在发现的断桩旁进行补桩。3）对于桩头在20cm 以内的桩，破桩后由监理工程师和技术员共同检查，如认为存在质量隐患的，凿除桩头混凝土至密实段，然后进行接桩。
4 结论及建议
1）选用技术先进、性能稳定的施工设备。针对京石高铁的地质条件，长螺旋钻机具有工效高、成孔质量容易控制等优点，应优先选用。2）混合料灌注时钻杆拔管速度要求和输送泵的泵送量配合，并保证连续拔管，严禁出现超速提拔及先提拔后泵料或停工待料。灌注过程中，芯管插入混合料的最小深度宜按25cm控制。3）确保桩长达到设计要求。设计要求CFG桩必须穿透软弱土层至硬底，对于第四系底层一般嵌入砂类土或塑粘土<2 m，对于下伏基岩层段应嵌入全风化层<1m。4）做好地质情况的复核工作。对具有代表性的地点在施钻过程中适时提钻以确认地层分布情况是否和地质材料一致，特别是钻进达到设计深度要确认桩尖是否已经达到持力层足够深度。必要时，可在相邻两地质横断面中间进行补钻，进一步复核地质情况。
参考文献：
[1]闫明礼、张东刚，《CFG桩复合地基技术及工程实践（第二版）》.
[2]《客运专铁路路基工程施工技术指南》，（TZ2122005）.
[3]《客运专铁路路基工程施工质量验收暂行标准》，（铁建设[2005]160号）.
[4]《建筑地基处理技术规范》，（JGJ792002）.
关键词： 高速铁路；CFG桩；工艺性试验
中图分类号：TZ 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310190－01
工程概况：由中铁十二局集团承建的京石高铁客运专线JS-4标段第三项目经理部全长12.6公里，新建路基2.36km，采用长螺旋钻机成孔泵送混合料CFG桩施工。
1 CFG桩施工工艺及现场在各阶段的质量控制要点
长螺旋钻机成孔泵送混合料施工CFG桩施工工艺及施工顺序：
1）钻机就位：钻机就位后，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。2）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，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。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）混合料搅拌：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。混合料出厂时塌落度可控制在160mm～200mm。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，每根桩的投料量应不小于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，并保证连续拔管。施工桩顶高程宜高出设计高程30～50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护。5）移机：灌注时采用静止提拔钻杆（不能边行走边提拔钻杆），提管速度控制在2－3米／分钟，灌注达到控制标高后进行至下一根桩的施工。
2 铁路客专《验标》对长螺旋钻施工CFG桩质量要求
1）施工前应进行成桩工艺性试验（不少于2根试验桩），以复核地质资料以及机械设备性能、施工工艺、施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、塌落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数，根据试桩中发现的问题修订施工工艺。2）在工程施工前，所选用的设备型号应符合设计桩经、设计加固深度的要求。3）现场施工的CFG桩数量、布置形式及间距应符合设计要求。桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。4）钻机应先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。5）混合料应按设计配合比经搅拌机拌和，塌落度、拌和时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且不得少于一分钟。6）CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料。先拔管20cm～30cm后开始泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩时的拔管速度控制在2-3米/分钟。成桩过程应连续进行，防止缩径和断桩。7）钻杆应采用静止提拔，并保证连续提拔。施工中严禁出现超速提拔。8）施工中应保证排气阀正常工作，防止排气阀被水泥浆堵塞。
3 CFG桩施工中常遇到的问题及控制措施
3.1 堵管。堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。
产生堵管的原因及处理措施：1）混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，当混合料中的粗骨料粒径过大时，常发生堵管。因此，要实验人员要严格控制混合料的配合比。2）混合料的和易性不好。可以通过控制混合料的拌和时间来实现，一般拌和时间控制在90～120秒，具体搅拌时间根据实验确定。3）混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，摩擦力加剧，导致堵管。坍落度太小，混合料在输送管路内流动性差，也容易造成堵管。控制坍落度在140mm～180mm之间。4）输送管道泌水性不好，弯头或接口常会因漏浆而导致堵管。施工前应进行泌水性试验。5）输送工作不连续。当因故间歇，应每隔5min将混凝土泵正反转动2～3圈，同时开动料斗搅拌器，防止料斗中的混凝土离析。常温下间歇时间不宜大于30～40min。
3.2 断桩。断桩按部位可分为深层断桩和浅层断桩；按形式可分为一般性断桩和操作失误性断桩。主要有以下几点：1）施工机械的钻头和钻杆直径不能同时保正设计要求的50cm，在施工过程中应力的重新分配和调整可能造成桩孔缩径。2）对于地下水位埋藏较浅的地层施钻，在提拔钻具的同时孔底很可能形成负空隙水压或真空现象，于是同时形成压差地下水产生流动可能造成桩孔缩径或踏孔。3）对于砂土地层进行施钻，由于砂土的凝聚力很小，在钻进过程中的扰动以及钻具的垂直度、钻头阀门开启方式等问题都可以造成孔壁的不稳定或坍塌。
3.3 断桩的预防措施。1）所有的施工机械必须满足设计的技术参数要求，特别是钻头和钻杆懂得直径和钻具的垂直度要求，最好采用双开门的钻头。2）成桩过程应连续，避免中途停机，尤其是在饱和砂土、松散砂土、粉土层内停机。3）严禁先拔管后泵料，拔管速度控制在～3m/min。泵料要连续，严禁间歇式泵料。
3.4 断桩的处理工艺。1）对于现场技术员发现未达到要求的桩，判断其未达到凝固时，采用原地移机到不合格的桩孔位，重新钻到原设计深度后，按要求灌注混凝土至孔口。2）对于检测间段发现的深层断桩，一般要求在发现的断桩旁进行补桩。3）对于桩头在20cm 以内的桩，破桩后由监理工程师和技术员共同检查，如认为存在质量隐患的，凿除桩头混凝土至密实段，然后进行接桩。
4 结论及建议
1）选用技术先进、性能稳定的施工设备。针对京石高铁的地质条件，长螺旋钻机具有工效高、成孔质量容易控制等优点，应优先选用。2）混合料灌注时钻杆拔管速度要求和输送泵的泵送量配合，并保证连续拔管，严禁出现超速提拔及先提拔后泵料或停工待料。灌注过程中，芯管插入混合料的最小深度宜按25cm控制。3）确保桩长达到设计要求。设计要求CFG桩必须穿透软弱土层至硬底，对于第四系底层一般嵌入砂类土或塑粘土<2 m，对于下伏基岩层段应嵌入全风化层<1m。4）做好地质情况的复核工作。对具有代表性的地点在施钻过程中适时提钻以确认地层分布情况是否和地质材料一致，特别是钻进达到设计深度要确认桩尖是否已经达到持力层足够深度。必要时，可在相邻两地质横断面中间进行补钻，进一步复核地质情况。
参考文献：
[1]闫明礼、张东刚，《CFG桩复合地基技术及工程实践（第二版）》.
[2]《客运专铁路路基工程施工技术指南》，（TZ2122005）.
[3]《客运专铁路路基工程施工质量验收暂行标准》，（铁建设[2005]160号）.
[4]《建筑地基处理技术规范》，（JGJ792002）.