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摘要：地基加固施工中CFG桩作为常见地基加固措施已被广泛采用，对于涵洞、框构桥、挡土墙等构筑物而言通常使用基坑开挖完成后在进行CFG桩施工，然而此种施工方式通常受基坑尺寸深度及尺寸影响。选取一种既能加快施工进度，又能降低施工成本且便于施工组织的CFG桩施工工法成为CFG桩地基加固的关键技术。文章介绍了本工法的特点、适用范围、工艺原理、工艺流程等，并对本工法进行效益分析及应用实例分析。
关键词：CFG桩 深孔钻 质量控制
引言：
1、近年来CFG桩地基加固处理被广泛采用，应用率高，研究该环节的质量控制，能够有效节约混凝土使用量，有较高的经济收益。
2、如果深空钻下的桩顶高程的不能有效控制，将在后续施工中增加多项施工步骤，如桩头二次切割、接桩施工等，影响施工工期。
3、本工法从CFG桩开始施工至桩头切割，涵盖CFG桩钻机钻孔、提杆、成桩、桩头切割等多个施工环节。
1.工法特点
改装简单：本工法利用既有的CFG桩机稍作改装，不影响既有机械的性能及安全性。操作简便：本工法操作，不需要进行专业培训。
2.工艺原理
由技术人员根据钻杆内导管直径与钻孔直径的参数关系，计算出当前空钻深度下钻头停止位置，并标记至钻杆上。在钻杆上设置气孔（钻杆内气孔以下砼体积=钻头停止位置至设计桩顶砼体积），钻头提钻至标识位置后，管内混凝土泵送满至气孔处立即停止泵送，钻杆内砼靠重力堆积完成剩余浇筑过程。
3.施工工艺流程及操作要点
3.1 现场数据采集
根据设计要求对现场地面及CFG桩机进行数据采集，主要包括：原地面高程，CFG钻机钻杆长度，CFG钻机钻杆内径。
3.2 空钻数据计算
结合设计提供的桩径及有效桩长、桩底高程，对现场采集数据进行处理。
空钻深度L=地面高程-桩底高程-有效桩长
钻杆内砼置换系数X=3.14*(（CFG桩直径/2）2/（CFG桩钻杆内径/2）2)
钻杆内砼置换系数X：此系数为每米CFG桩需要的钻杆内砼高度
工艺公式：D/X=(S-L+0.5)
D：气孔距离钻头长度
S：钻头距离地面深度（自由选定，一般为1米）
L：设计要求空钻深度
X：钻杆内砼置换系数
精确计算控制钻头停钻位置及停止泵送混凝土时机
以CFG26型CFG桩钻机为例。钻杆内导管内径16cm，CFG桩体直径40cm，由此计算（3.14*0.2*0.2/（3.14*0.08/0.08）≈6）。导管内6m混凝土能够浇筑CFG桩体1m。
在导管距离钻头D=9m位置进行气孔钻眼。根据以上数据计算可得，当D/6=(S-L+0.5)时，气孔以下至钻头处导管内混凝土刚好能够浇筑满钻头与桩顶高程之间的CFG桩体及保留0.5m桩头。由此得出S=1+L。
根据计算公式得出，可根据空钻深度，调整钻头距离桩顶高程以下1m位置，当钻杆内混凝土充满至气孔位置，即可停止泵送混凝土，然后再将钻杆提起，钻杆内9m混凝土可浇筑满1m的CFG桩体及0.5m桩头。从而达到精确控制桩顶高程的目标。
3.3 停钻及气孔位置标识
根据公式计算结果，将成孔位置（钻头钻至设计桩底高程时钻机法兰盘所在位置）及成桩位置（钻头距地面深度S时钻机法兰盘所在位置）标示于钻机立杆上，使用荧光条便于夜间施工要求。
3.4 水平装置改装
现阶段的CFG桩机水准系统简单，主要使用主钻杆上的垂直仪。这种水准设备控制精度无法满足深孔钻的垂直度要求。在施工前做好CFG桩水准校政工作，使用线垂悬挂于主钻杆顶端调整钻机，使主钻杆平行线垂。这时在控制台安装水平尺，并使气泡位于中心位置（主钻杆与操作平台一体设计），便于钻机操作手观察钻机水平度。
3.5钻机就位
钻机开至设计桩位，根据指挥人员指挥，钻头对准桩位，调整CFG桩机水平度使水准尺气泡位于中心位置。
3.6 钻孔成桩
施工时只需要在正常操作钻机，钻机法兰盘至成孔点位置时停止钻进，泵送砼并提升钻杆。钻机法兰盘至成桩点位置时稍停钻杆提升，泵送砼满至气孔处（砼至气孔处会出现喷浆现象，宜于观察）停止泵送，提升钻杆完成CFG桩施工。对成桩的CFG桩，使用探尺进行测量，根据实际桩头高程，调整钻头停止位置。
3.7 钻杆提升
钻杆提升过程中，依附于钻杆上的钻渣土会出现掉落，是CFG桩施工过程中的重大危险源。为保证CFG桩正常施工，在钻杆提升时安排专人进行依附渣土清除。清除工具使用J型长铁钩，钻杆提升后开始钩除随钻杆提升的渣土。
3.8钻机移机
空钻较少的情况下，桩头极易受到机械碾压破坏。所以钻机移位时对已施工完成的CFG桩的避让尤为重要。
CFG桩施工前明确施打顺序，坚决避免漏打、重打和碾压桩头现象。
控制措施：根据钻管的回转半径和本段的桩间距，桩机在底座固定状态下，通过上部结构回转，可施打3棵桩。所以在施工过程中，指挥桩机每3排（路基横向为排）为一个施工循环，倒退施打。每一棵桩施工都做好成桩记录。移动过程中对桩位标记造成破坏的，打桩前使用铁锨清除覆土，找出白灰点后再行施工。
桩机架腿固定时，不能压在已灌注的桩位上，避免对成桩桩头的破坏。
3.9截桩头
桩身强度达到2.5MP时，进行桩头切割，既不损坏桩身又避免因桩身强度提高较大时截桩头困难。截桩头采用带合金钢锯的截桩机，在桩顶设计标高处沿桩周边切15cm深的切口，共切3刀，刀间距按120布置，以确保桩周边均被切割为宜。采用3根扁口钢钎间隔120，沿径向楔入桩体，直至上部桩体断开，桩顶采用钢钎修平。桩顶标高用水准仪严格控制，桩顶允许偏差0～+20mm。
把控重点截桩过程中，不得造成桩顶设计标高以下的桩体断裂和扰动桩间土。如果发生断裂，必须及时清除桩头余土，桩顶凿毛后采用同标号的混凝土按照补桩要求补齐到相应标高并做好养护。
结论：施工中对CFG桩施工工法的摸索发现，在空钻较深的桩体施工中，桩顶高程精度控制方法繁琐，效率低，各类施工指南中缺少对该参数控制的有效手段。在施工过程中，空钻较深情况下，对桩顶高程把控较为困难。桩头长度过长产生混凝土浪费情况，不利于节约成本；桩头长度过短，导致有效桩长不足，则影响施工质量。因此，本工法的成功使用对CFG桩顶高程精确控制，对施工项目的经济、质量有着极大的影响。
参考文献：
[1] 阎明礼 张东刚 《CFG桩复合地基技术及工程实践》（中国水利水电出版社）
[2] 徐至钧 《水泥粉煤灰碎石桩复合地基》（机械工业出版社）.
论文作者:张庆涛
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
标签：钻杆论文; 桩头论文; 钻机论文; 高程论文; 钻头论文; 气孔论文; 位置论文; 《基层建设》2016年第34期论文;