CFG桩二次成孔工艺研究

在建筑工程施工过程中，有些地质结构复杂呈现多态不均匀性，跳跃性大无连续性规律可循，桩长范围内存在钙质结合层、砂砾层，桩机钻孔无法持续，钻头磨损率大，混凝土压灌不连续等状况。本工艺通过首次钻孔后不跟进混凝土压灌工序，而是采用原浆翻土回填对桩孔侧壁予以保护的措施，待划定区域内所有钻孔均回填完毕后，启动二次钻孔工序，并跟进持续性混凝土压灌工序，加快施工进度的同时，降低了施工成本，并有效解决了传统桩基施工在本地块特殊地质情况下无法保证钻孔时间及压灌连续性得不到保障的难题。

1   工艺原理

本工艺中的长螺旋钻机二次成孔施工，改变了传统的长螺旋钻孔泵送混凝土施工的做法，转换为“二次成孔”+“翻土回填护壁”的组合模式。

（1）二次成孔由正常利用螺旋钻杆通过旋转将地基土体旋挖传导至地面；

（2）利用翻土回填，防止硬质土地况下的桩孔受水隙作用形变过大；

（3）待首次成孔完成后，桩基二次定位对回填桩孔进行二次下钻；

（4）为防止缩颈、塌孔等施工质量缺陷，在钻杆上提过程中，水泥粉煤灰碎石混合料采用压力泵通过空心螺旋钻杆泵送至桩孔中从而达到成桩效果。本工法施工钻杆上提过程中，使出料口钻头始终保持在混合料液面以下一定高度，从而防止了夹层断桩等缺陷，同时由于混凝土通过泵送压入孔中，防止了缩颈，保证了桩径截面尺寸。该原理主要通过桩基钻孔的持续性，确保混凝土压灌的连续性，从而确保CFG桩基施工进度及有效控制施工质量。

2   工艺特点

2.1??有效控制桩孔坍塌

利用翻土释放进行一次成孔中孔隙水及地下水所产生的压力填充的方式，降低孔洞对周围土层力系平衡的影响，减少地下水产生流动对土质的改动，从而避免了塌孔对地下结构产生破坏，保证成桩质量。

2.2??减少断桩等现象，加快施工

由于采用二次成孔+翻土护壁施工方法，代替传统成孔压灌技术，为桩基施工节约了宝贵的时间，从而加快了施工进度，有效缩短了施工工期。

2.3??提高桩身施工作业质量

基于施工方便，有完整的施工工艺流程及施工质量控制要点，与传统施工工艺相比，较大程度提高了作业质量，有效保证了施工后期桩身的质量要求。

3   工艺流程

定桩位→桩机就位→钻至设计深度→首孔质量验收→二次定桩位→二次钻机定 位→二次钻孔→终孔验收→地泵安装→连接混凝土输送管→压注混凝土→提钻杆→施工完成。

4   施工步骤

4.1??定桩位

根据图纸设计，采用GPS定位。

4.2??钻孔施工

鉴于地质条件特殊，两层不均匀厚度的钙质富集层及一层粘土夹杂砂石状土体，下钻过程中会因两层钙质结核层质地坚硬引起钻杆的剧烈摇摆、振动、卡钻、偏位、异响等。工作人员下落钻杆至硬质层接触部位时应停止下落，对该部位的土质采用磨损穿透替代钻孔穿透的方式，现场施工管理人员通过钻杆翻土的形状、钻孔声音判断是否钻杆穿透硬质层，若未穿透，则持续采用钻杆吊停的方式继续施工；若已穿透则正常下钻施工下部黏土层土质，质检人员做正常桩机下钻检测即可。钻至第二层钙质结合层时方法同上控制下钻速度，同时利用钻杆上部标高标识控制钻孔深度，经检查合格后将桩基移至下一桩点处（图1）。

图1?首次钻孔示意

4.3??桩孔翻土回填护壁

首次成孔完成后，地下水不断渗入桩孔，钙质结核层与粘土层处渗透系数不同，导致粘土层处地下水渗透量较大，易造成桩内壁土体流失容易形成局部塌孔现象，影响后续成桩质量，易产生桩身倾斜、扩径、结构不密实等质量隐患。为规避上述质量风险因素，在首次钻孔完成后4?h内用小型长臂挖掘机将钻桩上翻土回填至桩孔内（图2），回填土体、地下水混合形成与孔壁侧压力相互作用，确保孔内外压力平衡，有效保证桩孔的完整性。

图2?桩孔翻土回填示意

4.4??二次成孔

根据混凝土罐车运输量及每根桩基灌注量确定一次性浇灌CFG桩基的数量，主要是控制混凝土施工的连续性及缩短混凝土施工间隔时间。由于原先桩位定位标识已破坏，通过回填桩位凹形状及桩位定点时在基础外3?m引测的基准控制点来共同对桩位进行再次校核确定桩位中心点位置，由于回填土体不会影响桩机下钻速度，故只需在保持钻杆垂直度条件下正常下钻至设计标高即可（图3）。

图3?二次钻孔示意

4.5??泵送混凝土成桩

根据桩机施工主楼与土方运输道路的位置关系提前确定地泵安装位置，准备就绪，布管原则为尽量减少弯折段，增大管内泵压，降低混凝土输送内部阻尼系数，逐一检查泵管设备管件连接点的密闭与牢固性。检查混凝土的开盘鉴定、现场实测塌落度，确保在180mm±20mm范围内。混凝土泵送时要求钻杆提升速度控制在2.5m/min内（图4），同时还要观察钻杆上部排气孔的混凝土输送满盈程度来共同控制混凝土压注的整体协调性。

图4?桩混凝土压灌

5   小结

与传统的CFG桩一次成孔比较，二次成孔工艺有利于在硬质地质中加以推广应用，且保障混凝土质量，同时利用翻土释放进行一次成孔中孔隙水及地下水所产生的压力填充的方式，降低孔洞对周围土层力系平衡的影响，减少地下水产生流动对土质的改动，从而避免了塌孔对地下结构产生的破坏，保证了成桩质量。