及存在的问题和改进方法
关键词：长螺旋桩机 CFG桩施工 问题 改进 摘 要：长螺旋CFG桩机的适用、施工流程和设备性能参数；
长螺旋桩机在CFG桩施工中存在的问题及解决方法；长螺旋CFG桩机施工的几点体会
前 言：CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称(即cement
fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩， CFG桩复合地基（或桩网结构）充分利用天然地基的承载能力，一般不配钢筋笼，水泥用量只有灌注桩的 50％－ 60％，而且桩径小、桩数少，在地基和基础之间设置柔性垫层，使地基强度和变形模量较为均匀，对提高结构受力、结构抗震等级等极为有利。其工程造价与预制桩相比可节约成本 50％，与灌注桩相比可节约成本30％，具有极佳的经济效益。
一、 长螺旋CFG桩机的施工流程及设备性能参数
温福铁路福建段全长约301公里，其中软土路基约32公里，软土路基大量采用CFG桩处理。由于CFG技术首次在铁路建设中使用，在温福铁路福州连江段的花坞村境内开
展CFG桩试验，用以修正设计，探索施工工艺，指导下一步前线施工。我们现在正承担试验段施工任务。该工程地质为淤泥质粘土，粘土，粉质粘土，中细沙，松散砂土等，我们采用了JZL60履带式长螺旋打桩机施工。
1、施工流程：CFG桩施工设备的施工流程如下（图1）： （l）桩机、混凝土泵、搅拌机就位； （2）启动桩机，钻具钻进到预定标高；
（3）混凝土泵将搅拌均匀的混合料送至钻杆芯管内，提升钻杆，根据显示的灌注压力，控制混凝土泵的泵送量和钻具提升速度，灌注到设计标高；
（4）移动桩机至下一桩位，并清理排气装置。
3、 设备主要性能参数 钻孔直径 mm 钻孔深度 m
Φ600 24
钻杆转速r／min 动力头功率kw 最大扭矩kN·m 许用拔钻力kN 步长 m 回转角度 º 地面允许最大坡度º 接地比压 MPa 整机重量 t 外形尺寸
35．2 2×37 20．5 300 1．2
360 3
0． 05－ 0． 15 38．6
9200×5000×31000
二、 长螺旋桩机在CFG桩施工中存在的问题及解决方法
1、易堵管。桩机的进料弯管是连接钻杆与高强度柔性管的重要部件，当泵送混凝土时，弯管的曲率半径及其与钻杆的连接形式对混凝土的正常输送起着至关重要的作用。施工中混凝土常在弯头处逐渐沉积，最终造成堵管。为此我们经过多次反复试验，对该设备设计了合理的弯管形式和曲率半径，使混凝土进料顺畅，不会因弯管而造成堵塞现象。同时我们在搅拌混合料中加入泵送剂，确保了泵送的顺畅，保证了施工进度。
2、排土不畅，易粘杆至高空后坠落，造成泥土伤人。在施工中遇到高粘质土层时，泥土常常会粘在长螺旋机的钻杆上，顺着钻杆提升带到高空，当下一桩开钻时，由于反向
扭力作用，高空的泥土会甩向地面，甚至砸伤操作人员。从而限制了设备的使用范围。而人工清土，劳动强度大，施工效率低，并有一定的危险性。针对这个问题我们先后多次和操作工人交流，共同商讨解决方案，在该设备稳定器（用于稳定钻杆）上专门加设了排土装置（图2），解决了这一问题。
该排土装置结构简单、操作方便、排土效率高，具有排土和稳定导向钻杆两种功能。在排土作业时，钻杆不旋转，排土刮板绕钻杆转动进行排土。在钻具提升过程中，由于主卷扬钢丝绳在卷筒上缠绕的层数改变，使提升速度由慢至快变化。为避免因速度差而导致刮板与叶片相撞，合理匹配了刮板旋转速度和钻具提升速度，并采用缓冲装置，实现了自动排土。其工作过程为：
（1）排土刮板离开钻杆，钻具穿过排土装置钻至设计深度； （2）将排土刮板推人钻杆叶片间并定位；
（3）启动混凝土泵和主卷扬，提升钻具，灌注混凝土，同时启动排土装置，排土刮板绕钻杆旋转进行排土，至提升钻具出土，完成灌注和排土作业。
3、钻头密封性、适应性不足，地下水易涌入，造成桩身离析。在CFG桩基础施工中，混凝土从钻杆中心输人，在钻头芯管底部两侧设有两个单向出料门，在钻进时靠土对钻头的反力使其封闭。当钻到规定标高时，泵送混凝土的压力使其打开，混凝土充满整个桩孔。如果在桩机钻至规定标高，而桩端为饱和砂卵石层时，在打开钻头提钻后，地下水就会涌入，泵送混合料后不足以将水全部带走，就会致使桩端混合料分层离析，造成CFG桩质量问题；另外一方面，目前广泛使用的钻头，采用铰链、盖板给住出料口，由于铰链间隙大，当遇到饱和沙土或地下水时，会造成钻杆内进水，使混凝土离析或埋管，影响施工质量。针对这个问题我们在该设备的钻头出料门用密封圈进行密封，在钻进过程中泥浆、地下水不能进人钻杆芯管内，保证了成桩质量。同时，钻头的出料门采取上翻式和下翻式两种形式 （图3），提高了对
地层白适应性。
4、排气阀失灵，成桩后桩体上部易存气。长螺旋桩机装有进料排气装置，该装置在灌注混凝土的过程中能排除管道和钻杆内的空气，而当混凝土充满管道或钻杆时又能自动关闭、保压，使混凝土不向外泄露。当灌注混凝土时，泵送混凝土通过弯头进人钻杆芯管，芯管内的空气由阀门排出。当混凝土充满芯管后，将浮子托起封住阀门，灌注完成后，浮子靠自重落下，阀门打开（见图4）。目前钻机上的排气装置，使用一段时间后浮子和阀门都会粘结混凝土，使整个装置无法密封或完全堵死。我们采用了水冲洗和电磁铁冲击的方法，在成桩后进行振动和清洗，保证排气口的清洁和密封，解决了此问题。
5、灌注压力控制不准。压力太小，拔管速度过快，易产生超拔断桩现象；压力过大，易产生扩桩或设备零件损坏。为了在灌注混凝土成桩时，在钻杆芯管内保持一定的压力，以确保成桩质量。我们经过反复研究在该设备上安装了灌注压力显示装置（图4），将芯管顶端测量的压力信号传递到操纵室，直观显示，驾驶员可根据显示的压力信号来控制钻具提升速度和泵送混凝土量，使灌注过程中不会发生超拔断桩或压力过大造成输送管路损坏或扩桩现象。
6、排淤过多，造成施工不便，增加弃土费用。由于长螺旋钻孔将大量泥土带出地面，如不及时清淤将造成无法施工的局面。而按现有每根桩5立方多的淤泥，总的清淤须不少费用，而且运输、弃土都存在不少困难。目前我们对这个问题采取的对策是及时清淤，用小型挖机及时清理施工现场，及时组织运输。并在便道两侧就近设置弃土场，减少运量。
三、长螺旋CFG桩机施工的几点体会：
在温福铁路试验段施工中，经过改进后的长螺旋桩机与改进前在施工成桩的质量和效率上有明显的进步：
1、 CFG
桩由于采用了保压灌注，大大改善了成桩质量，使桩
的承载能力提高了 14％－ 20％，经过多次实践灌注混凝土的压力应该保持在12―15MPA比较合适。
2、 经过小应变试验长螺旋打的桩，波形较好，桩身完整，断
桩率为0，桩身离析较少，桩的总体质量较好，一类、二类桩达76％。通过静载试验，单桩合格率100％，均符合设计要求。
3、 通过改进后，施工效率也明显得到提高，8
个工作小时可
完成CFG桩24根，384延长米；比沉管灌注桩机完成的14根，提高71％；比改进前的长螺旋8小时完成19根，提高26％。
4、 基本不发生堵管现象，大大提高了工作效率，保证了桩机
24小时不间断的连续工作。
作者简介：
郑建余 中铁二十四局温福铁路试验段项目经理部 助理工程师 参考资料：
1、《高速铁路基本知识》 中铁二十四局福建铁路建设有限公司 2、《建筑桩基础工程》 机械工业出版社 李寓主编 3、《温福线软土路堤试验研究细则》 铁道第四院
2005年5月30日
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