CFG桩和灌注桩的比选(一)
钻孔灌注桩与CFG桩的方案对比
钻孔灌注桩与CFG桩的方案对比
摘要 本文主要结合某工程实例，从安全性、经济性、可行性等多方面对钻孔灌注桩与CFG复合地基方案进行了综合比较，为以后设计工程遇到相关类似的问题积累了经验。
关键词 钻孔灌注桩；CFG复合地基
随着桩基在工程运用的越来越广泛，选择合适的桩型或地基处理也显得尤为重要了。由于各自受力特点和造价相差比较大，因而根据工程受力特点及造价选择合适的方案对设计师来说很重要。本文从钻孔灌注桩和CFG复合地基两个方案做一下对比。希望能为设计师以后做基础设计提供借鉴。
1 基本规定及特点
灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。钻孔灌注桩属于非挤土桩，具有施工噪声和震动要小的多； 能建造比预制桩的直径大的多的桩；在各种地基上均可使用等特点。灌注桩是基础的一个构件，桩是锚固在承台内，桩的主筋与承台的钢筋是连接的，因此桩可以传递压力、拉力、弯矩和剪力，桩能抵抗水平力，能调整建筑物基础的变形。
CFG桩严格来说不属于桩基础的一种，而是属于地基处理的工艺。CFG是英文Cement Fly-ash Gravel的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。CFG桩是对地基的一种加固以提高地基的承载能力，特别要注意的是在CFG桩和基础之间还有褥垫相隔，只能传递压力，不可能传递拉力、弯矩和剪力，不具有抵抗水平力的能力CFG的特点具有工程造价低，施工速度快，方便，省时间，取材容易，易于控制质量，沉降容易控制，易于检测。
2 工程概况
某冶金工程烧结系统中的配料室先前采用的600钻孔灌注桩。根据主配料室及风机受力载荷共计算需要440多根桩，成本大概需要500多万元。其计算工程，首先根据：
这个公式算出每根桩的单桩极限承载力为2400 KN，然后根据计算出每个柱
CFG桩和灌注桩的比选(二)
高层桩型比选
清远市新城区凤城郦都住宅小区二期工程高层桩基础方案
选型建议
一、依据
本项目岩土工程勘察报告、工程经验、有关规范等。
二、工程概况
住宅包括低层、多层及高层，高层层数为26—32层，商业及会所等为2—3层，集中商业设计一层地下室，住宅部分设计为半地下室。本工程分二期建设，主要建筑物见下表。
本工程外地台设计±0.00 m为绝对标高14.20m(黄海高程)。
三、工程地质概况
（略，见勘察报告）【CFG桩和灌注桩的比选】
四、岩溶地区桩基应用的一些现状
深圳龙岗中心城片区，普遍呈岩溶地貌，是典型的岩溶地区。盛龙花园的建设方曾对盛龙花园周边的桩基工程进行过调查，该地区有溶岩地质条件的桩基工程在桩型的选择时都有较大反复，主要案例有：
（1）“东方明珠城”距盛龙花园约200 m，与盛龙花园隔龙岗河相望，距龙岗河15 m，共7栋塔楼，最高的塔楼32层。桩基础总数的2/3为冲孔桩，1/3为人工挖孔桩，桩基础总施工工期7个月。挖孔桩施工曾引起邻近道路沉降。
（2）“龙园印象” 距盛龙花园约600 m，共5栋18层的塔楼。工程先采用
锤击预应力管桩，因断桩严重，改为人工挖孔桩，又因地下水太丰富，最后全部改用冲孔桩。桩基础总施工工期6个月。
（3）“君悦龙庭”共14栋28层塔楼。地质条件与盛龙花园非常类似，塔楼范围全部采用冲孔灌注桩，在开工前做了详细的地质勘察工作，超前钻探见溶洞率27%左右，但在完成桩基施工后的抽芯检测中仍然发现桩底有溶洞，钻芯检查范围从10%扩大到30%，还是不合格，钻芯检测与超前钻探的吻合率小于90%，最后必须进行普检（100%基桩钻芯检测）。该项目用了约三年时间才完成桩基的检测和整改工作。有大量的文献（超过300篇）探讨、介绍岩溶地质中灌注桩的施工处理，可见岩溶地区桩施工的艰难程度。
岩溶地区主要使用的桩型有：钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔桩、预应力管桩及预制桩、夯扩桩、CFG桩及复合地基。综合收集的大量资料，各种桩型的应用主要有以下情况：
（1）钻（冲）孔桩是在岩溶地区高层建筑中应用最为广泛的一种桩型。尽管冲（钻）孔桩费用高，对场地环境污染较大，但几乎所有的地勘报告在相比之下都建议采用这种桩型。钻（冲）孔桩存在的问题是孔底清渣困难，发育的溶洞对冲桩施工带来困难，也会造成漏浆、漏水、卡钻(锤)、掉钻（锤）、埋钻（锤）、塌孔、偏孔等现象。
（2）挖孔桩是在基岩埋深较浅和地下水不丰富时的一种选择。岩溶地质一般存在软夹层和较丰富的地下水，大面积降水也会对邻近建筑物、管网和道路造成不良影响，易出现涌水、涌砂、掉入土洞等现象，所以除基岩浅埋的情况外，通常也不建议采用人工挖孔桩。在溶岩浅埋地区的工程中，冲（钻）孔桩与挖孔桩相结合是较常见的一种做法。
（3）由于岩面高低不平，预制桩或预应力管桩在施工中易产生滑桩、断桩，也无法穿过夹层或孤石，除岩溶不发育和地下有淤泥、土洞、流砂、地下溶洞连通暗河的情况，通常建议不宜采用。
（4）在溶岩地区夯扩桩和复合地基也较为常用，多层建筑采用夯扩桩和深层搅拌法复合地基，高层建筑采用CFG桩法，但是由于承载力小而受到制约。
五、岩溶地区桩基选型的一些思路
（1）在较复杂的岩溶地区选择桩基，可先考虑有无办法避开复杂地质环境，其次考虑能否分散载荷到溶岩上，最后才是选择“一桩一柱”的桩型。
（2）当上覆土层是足够深和能提供高桩侧摩阻力的黏土层时，可选择合适的单桩承载力和桩径，采用摩擦桩，不触及基岩，从而避开岩溶。当采用预制桩时，为了解黏土时效性的强弱，得到较准确的沉桩压力，使单桩承载力最大化，设计前应进行试桩。【CFG桩和灌注桩的比选】
（3）如基岩埋藏较浅或上覆土层无法提供有效的桩侧阻力，只能按端承桩设计桩基时，就应该考虑分散上部结构的荷载减少溶洞塌陷的风险，采用低承载力的群桩加局部或整体筏板的做法。同样，采用预制桩时，也要通过试桩来取得在合适废桩率下的合适沉桩力，以确定单桩承载力。
（4）在溶岩浅埋、地下水又不丰富时，可选择挖孔桩，但应做好超前钻探，探明下卧溶洞的分布，承载力不能取大，应充分考虑桩基局部失效的可能性。
（5）岩溶地区地下水一般较丰富，如采用灌注桩较难保证桩身质量，应优先考虑采用预制桩和预应力管桩，且预应力管桩的抗折能力远胜于一般的预制桩。
（6）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）第8.5.5条规定“嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布，并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。”岩溶地区地质复杂，岩面高低变化极大，且溶洞内多有填充物，尚无可靠的物探办法能充分探明地下岩溶的分布以规避桩底存在溶洞的风险。应慎用一柱一桩，避免激化矛盾。
六、本项目高层建筑桩型选择的一点建议
1、本项目地质特点相应桩基特点【CFG桩和灌注桩的比选】
根据勘察结果，场地内埋藏的软土主要有：属泻湖相淤积层淤泥、淤泥质土（①-4、②-3层）。①-4层厚0.8~17米，埋深0~8.55米；②-3层厚0.8~8米，埋深2.8~13.5米。
溶洞尚处在溶蚀发展期，稳定性差，对场内地基稳定带来不利影响。溶洞埋深9.80~33.70m，平均17.36m；溶洞标高-0.96~-25.09m，平均-8.27m；溶洞大小0.20~19.75m，平均2.03m。
根据本场地地质特点，地表有一层松散填土，软土（淤泥质土）很厚，溶洞分布广且普遍埋深并不深，基岩（微风化灰岩）埋深大都并不深（顶板埋深最深 14.5米）。整个场地地层变化非常大，场地承载力较高（fak=250kPa)的土层：②-2层花斑状粉质粘土，厚度分布也很不均匀，且下卧有软弱土层和浅埋溶洞。
从地质情况特点分析，对于高层建筑，不管采用什么桩型，都要考虑以下几点：
（1）因为上部土层强度较低，提供的桩侧摩阻力小，桩端持力层都要选在基岩（微风化灰岩），要按端承桩为主进行设计；
（2）场地内①-1素填土层、①-4淤泥、淤泥质土及②-3层淤泥质土属于高压缩性软弱土，工程特性差，为新近沉积欠固结土，应考虑桩周土的负摩擦影响；
（3）桩端基岩浅埋溶洞都需要进行处理。
2、预应力管桩
（1）静压（锤击）预制管桩断桩率高，断桩率10%,甚至有的高达30～60％，不太适合石灰岩地区。要通过试桩取得合适的废桩率后选用。
（2）PHC管桩对邻近建（构）筑物有明显的挤土效应，对于本场地分期开发的项目，尤其要注意采用可靠的监测预防措施和合理施工顺序与工艺，减少和
预防对邻近已建建（构）筑物的影响。当对已施工邻近建（构）筑物影响较大时，可能考虑采用引孔施工。
（3）岩溶地区PHC管桩基础可避免灌注桩基础施工时容易漏浆、塌孔等缺陷，但不能确保其能永久地安全使用，原因在于土洞、溶洞会发展的，部分溶洞顶板以上软弱土层太厚，当水平荷载较大时难以保证其水平稳定性；桩底溶洞和桩身穿越的溶洞复杂多变且溶洞填充物性质各异，溶洞仍存在继续发育扩大的可能，不能保证管桩长期稳定。鉴于此，必须进行桩底加固处理。加固措施主要是桩底喷浆、后注浆技术，包括高压注浆、高压旋喷等方式。
（4）在岩溶地区采用预应力管桩，要充分了解岩溶地质的特征，尽量减少断桩的发生，岩溶地区PHC管桩应用注意事项：
1）PHC管桩选型
由于岩溶地区的PHC管桩的端承持力层一般为岩溶洞顶板，应考虑场地内的地质状况、桩长、持力层深度和厚度，适当加大桩距，减少挤土效应 ，原则上不采用300 mm和600 mm管桩，因300 mm管桩断桩率高，而600 mm管桩的承载力得不到充分利用容易造成浪费 。一般采用直径400 mm管桩，单桩竖向承载力特征值取600~ 1000 kN之间，500 mm管桩取值1000~1500 kN之间为宜。
2)选用合适的桩锤或静压机的终压值
通过充分考虑PHC管桩的形状、尺寸、重量、入土长度、结构形式 土质及掌握现有各种锤的特性，桩锤的夯击能量必须克服桩尖阻力、桩侧摩阻力和桩的回弹产生的能量损失等贯入阻力。
静压桩机一般都应在600 t以上，大型桩机接地压强小，可有效地减少陷机，终压力可以通过配重来调整，适用于地下存在淤泥 土洞 流砂 地下溶洞连通暗河等岩溶地质，在施工时可听到穿越岩洞顶板的响声和桩孔喷泥浆等现象，其单桩竖向承载力可由静力压机处直接读出，直观且易掌握，终压值一般为单桩竖向承载力特征值3.0~ 3.5倍为宜，防止在土岩软弱过渡层出现断桩现象。
3）选用合适的桩尖
岩溶地区由于岩面不规则，坡度大，因此采用圆锥形桩尖为宜，可以增强桩尖的嵌岩能力，提高桩的稳定性。
4）收锤标准
岩溶地区PHC管桩一般选择灰岩作为桩端持力层，收锤标准可定为20~ 50 mm/10锤，每根桩总锤数最好控制在2000锤内，最后1m 的锤击数不宜超过200 锤。
3、CFG桩
CFG桩复合地基和冲孔灌注桩基础方案在高层建筑中都已有很多成功的应用，CFG桩复合地基在高层建筑的运用中常常表现出来或被认为具有工程造价节省、工期短的优点。
采用复合地基的优势，在于一是能充分利用桩间土较高的承载力；二是基岩埋深较深时，复合地基的桩长可以不用采用桩基础一样那么深到基岩，CFG桩主要靠摩阻力，桩侧土层、持力层比较均匀稳定。
31（32）层超高层建筑，荷载大，对加固后的地基承载力和变形要求都较高。 如果采用CFG桩复合地基，有一层地下室，基底落在填土、淤泥质土和粉质粘土上，基底持力土层变化大，承载力很低（有的地方即使有粉质粘土出露也是薄层
的），天然地基土承载力利用价值不高。
另外，对于31（32）层超高层，复合地基承载力地基承载力特征值估计需要达500kPa，单桩承载力特征值要求很高，桩长要到基岩，桩侧土层软弱，侧摩阻小，要充分利用桩端阻力，桩端持力层下的浅埋溶洞也要处理。这样桩径要大，桩间距要密，桩芯砼可能要采用C25。该场地淤泥（淤泥质土）厚，地层软弱，很不均匀，桩侧阻力小。没到基岩的桩承载力不高，目前正在施工的φ400混凝土桩，淤泥（淤泥质土）很厚（达10米以上）的部位单桩承载力不高，一般200~300kPa。既然桩间土承载力低其利用价值不高，场地土层软弱其后期固结沉降较大，桩产生较大的负摩阻力，复合地基沉降大，最后可能桩间土与筏板基础（褥垫层）脱空，又成了群桩基础。因此，本场地对于高层建筑建议不采用CFG桩。
4、冲孔灌注桩
岩溶地区高层建筑采用冲孔灌注桩，在技术上是可行的，已经有很多成功经验。在经济上，对于溶洞处理，冲孔桩主要填充片石和粘土，溶洞处理费用要省一些。
如果在钢筋笼上安装桩侧桩端注浆管，采用后注浆技术，可显著提高单桩承载力，又可有效地处理桩底溶洞，持力层稳定，技术上有很大改善，并且可取得较大的经济效益。
因此，从以上定性分析，建议本场地高层建筑采用冲孔桩加后注浆技术，其次考虑采用管桩群桩基础。具体需要主体设计单位通过定性和定量进行技术经济比较，最后确定高层建筑的基础方案。
CFG桩和灌注桩的比选(三)
搅拌桩和CFG桩区别
本人才疏学浅，仅能从几个方面的来诠释这两种不同工艺的桩。
本人这两种桩都施工过，所以有一些感触：
1、做复合地基：搅拌桩和CFG桩都可以做基础用，不同的是他们的承载力有很大区别，CFG桩复合地基的承载能力较高（受地层影响），我干过的一个楼座，楼层最高的是32F，其复合地基承载力特征值达到了550KPa；水泥土搅拌桩的承载力就远不及CFG桩了，他的承载力多数能盖7-8F的房子；2、做基坑支护工程止水帷幕用：两者的效果都是差不多的，不同的是搅拌桩便宜，但对地层的限制过多，搅拌桩能做止水帷幕的，CFG肯定能做，CFG桩也称素砼桩，但其一立方就得四五百元，太昂贵，除非遇到老粘土、砂层等粒径较大的地层且地下水位较高的工程时用；3、对于造价，大家都是明白人，CFG桩贵，但正常施工中CFG桩的投入太大，比如人员及设备，两个班的人员就得20人，钻机也不便宜，相比较，搅拌桩就好些，6人两班足够，投入也不大。
哈哈，说多了，见笑。
兄台若有这两种类似工艺工程的时候，希望可以合作。
CFG桩和灌注桩的比选(四)
CFG桩施工中使用长螺旋钻存在问题的刨析
摘要：通过工程实例，介绍了长螺旋钻孔在CFG桩施工中存在的由于钻门打不开而造成堵管或爆管，憋钻和卡钻，断桩、缩径和桩身缺陷等事故及采取的防治措施。 关键词：长螺旋钻孔桩 CFG桩 钻门
CFG桩经过十多年的研究和推广应用已在我国的北京等十多个省市自治区的工业与民用建筑的地基处理中得到广泛应用。CFG桩有多种施工方法，其中长螺旋钻孔灌注成桩施工方法与沉管灌注成桩、泥浆护壁钻孔灌注成桩等其它方法相比，具有施工噪声低、无泥浆污染、符合环保要求、设备行走灵活、成桩速度快、地层实用性强、经济效益好等优点，是一种很有发展前途的施工方法。目前在北京等地区长螺旋钻孔灌注成桩法得到了广泛的应用。
长螺旋钻孔灌注成桩也称长螺旋泵压混合料成桩，首先用长螺旋钻孔到达预定深度，然后提升钻杆。同时用高压泵将桩体混合料通过高压管路的长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩。大量实践证明，CFG桩复合地基设计，就承载力而言不会有太大的问题，而可能出现问题的往往是CFG桩的施工。本文就长螺旋钻孔灌注成桩在实际施工中遇到的一些技术和成桩质量问题进行讨论并探讨防治措施。
1. 长螺旋钻孔到达设计孔深后钻门打不开，造成堵管和爆管
长螺旋钻孔钻头两边设计有2个抛物线型钻门。在施工过程中两钻门关闭防止钻屑进入钻杆内造成钻杆堵塞。当泵砼时两钻门打开，由此将砼灌入孔内。
钻门打不开的原因：一是所用钻头钻门本身卡死或因机械损坏等造成，因此，每次施钻前应检查钻门是否卡死；二是由于所钻地层为胶结性强、富含水的塑性粘土层，在钻进过程中出现泥包钻头现象，因此将两钻门包死，在钻到预定孔深后泵砼时钻门打不开。在北京上地佳园住宅小区9号楼cFG桩施工中就出现了这种情况。其地层情况见表1。
由表1可见，在③一。层和接近孔底的④一，层均为饱和可塑粘土，实践证明钻进此类地层时易出现泥包钻头现象使钻门打不开。
最初我们是将已钻到孔底的钻具全部提出孔外，将包裹在钻头上的泥清除后再下钻到孔底开始提钻泵砼，此法虽然解决了成孔施工，但2次下钻不仅降低了施工效率，同时也易使孔径超差造成不必要的浪费。后来采用了钻具回转泵砼法，就是在泵砼的同时使钻具在提拉的正向回转，使挤压在钻门的泥松动或脱落，从而在压力砼作用下将钻门打开，当钻门打开后停止钻具回转。采用此种方法效果较好。成桩后的桩经测试完全符合设计要求。
另外一种情况是所钻地层为饱和砂层，在提钻过程中坍塌而堵死钻门。遇到此种地层采用底开门钻头。所谓底开门钻头就是钻门在砼挤压下其底门及钻尖一同向下开起。与侧开门钻头相比，此种钻头的特点就是开门在钻头的底部，避免了侧向挤压钻门使之打不开。采用此种钻头在北京朝阳区辛庄工地取得了较好效果。开始采用侧开门钻头每天成桩3根，爆胶管2根，成桩困难，改用底开门钻头后避免了因钻门打不开的堵管现象，每天成桩80根。
2. 憋钻和卡钻
长螺旋钻孔施工中的憋钻就是在钻进过程中钻杆突然自动停止回转，严重时会烧毁动力电机。造成憋钻的主要原因是施钻过程中钻具下放速度过快，致使钻出的钻屑来不及带出孔外而挤压在钻杆与孔壁之间，严重时就造成卡钻事故。所谓卡钻就是当憋钻后原钻具拉不起来，如若强拉就会造成钻机其它部位受损，如液压支腿损坏或主卷扬钢丝绳拉断等。实践表明，憋钻在任何地层施钻时都会发生，而卡钻多在硬一些含砂砾的地层中发生。如果出现憋钻，立即关掉回转动力电源，将钻具用最低提升速度提起后重新施钻即可。如果出现了卡钻，首先应将钻机塔下大梁用机枕木垫好，再用最低提速提拉钻具，必要时使用其它起重机械帮助提升。
处理事故是很麻烦的事，着手于事故的预防就显得尤为重要，施钻前组织施工人员熟悉所施钻地层情况，制定合理的施工方案，在施钻过程中根据地层变化和动力头工作电流值对钻压、转速和钻进速度进行合理调整，采用间歇式钻进方法，即钻进～空转一钻进，钻进至设计深度后空转30～60 s，待电流稳定后停钻，以避免憋钻和卡钻事故。
3. 断桩、缩径和桩身缺陷
长螺旋灌注桩在成桩后施工中会出现断桩、缩径和桩身缺陷等质量问题，大量的施工实践证明：在饱和软土中成桩易出现缩径和断桩；在饱和砂层中成桩易出现断桩。
在饱和软土中长螺旋灌注成桩造成缩径和断桩的原因是在连打作业中如泵送砼时压力过大，已打邻桩被挤压造成缩径或断桩，在饱和砂层中出现断桩的现象是由于桩机提升钻杆线速度太快，泵砼量与钻杆提升速度不匹配，在钻杆提升过程中钻孔内产生负压，使孔壁塌陷造成断桩。无论在任何地层中，长螺旋灌注成桩钻杆提升速度与泵砼量不匹配，都会出现断桩和桩身缺陷，特别是在饱和的砂层和易塌陷的杂土层更为严重。为此在施工中应确保砼灌注的连续性。钻杆提升速度为1.8～2.5 m／min，保证钻头在砼里埋深始终控制在1m以上，保证带压提钻，充盈系数控制在1.3～1.5之间。
提钻速度与砼泵送量的关系可根据下式计算：
式中：v1 ――砼实际输送量，m3／min； v――钻杆提拔速度，m/min； a――桩体充盈系数；D――桩径，m。
在施工中还遇到这样的问题：就是在桩的保护桩或保护桩以下产生桩身夹砂、空心或“萝卜心”，浅的几十厘米，深的1m多。例如我们在北京通县某工地施工中有1／3的桩出现此类现象。造成这类桩身缺陷的主要原因是因为在桩上部灌注时提钻速度过快，钻头没有埋在砼里，致使在钻头提拔过程中桩身在钻门两边为砼而两边为砂，流动的砼包了砂造成夹砂桩；另一种情况是灌注过程中地层没有塌陷而是钻门出来的砼将浮灰(上部离析砼)包裹成“萝卜心”桩。因此在施工中确保砼灌注的连续性是至关重要的。
4 . 结语
通过在北京上地佳园、通县等工地的施工实践，从中认识到了长螺旋钻孔存在问题与成桩质量有直接关系，施工中由于操作不当和对地层了解不够或钻具采用不当都会影响桩的质量或在施工中出现事故。从中总结了一些经验，为今后长螺旋钻孑L灌注成桩在CFG桩施工中出现类似的问题采取相应的处理措施提供了有效的依据。
http://m.zhuodaoren.com/fanwen346396/
推荐访问:cfg桩和灌注桩的区别 cfg灌注桩施工方案
