CFG桩复合地基施工技术在水利工程施工中的应用研究

舒 晗 （安徽水利开发有限公司，安徽 蚌埠 233000）

随着水利事业的不断深入发展，一些较为关键的施工技术也在建设当中发挥着极高的实效性。针对水利工程地基基础处理来说，采用何种处理方式和施工工艺直接关系着水利工程的施工效率和质量水平。CFG桩复合地基处理技术大多应用于城市建筑工程中，在此就CFG桩复合地基处理在水利工程漯河市澧河改道提前入沙河工程项目中的实际应用，进行剖析总结，希望能够对水利工程的地基处理施工技术进行优化和完善。

1 工程概述

1.1 工程概况

漯河市澧河改道提前入沙河工程，以沟通漯河市沙澧河，形成连通水系，并在导流河道及老澧河上下游修建3座控制水闸，为抬高上游澧河水位，保证下游老澧河引水，同时避免沙河河水倒灌污染澧河水质，在新开挖河道上修建节制闸1座。闸室长20m，共7孔，单孔净宽10m，设计流量1900m3/s，根据《水闸设计规范》（SL265-2016），为大（2）型水闸，主要建筑物工程级别为2级，次要建筑物为3级，施工临时工程建筑物为4级，合理使用年限按相应等级确定为100年。

1.2 工程地质条件及CFG桩复合地基处理设计

依据地质测绘和勘探成果，闸基30m深度内揭露地层主要为第四系全新统和上更新统冲积中、重粉质壤土和轻粉质壤土及粉细砂。闸基位于中粉质壤土、轻粉质壤土和细砂层上，设计采用CFG桩复合地基，以提高地基承载力，桩端持力层设计进入重粉质壤土层0.5m，该工程中CFG桩桩体长度设计为12～14m，分布于闸室基础、消力池挡墙基础及上下游挡墙基础，呈矩阵排列满堂布置，桩径500mm，间距为1.5m～2.5m，共计1474根，总计19336m。桩体材料包括砂（含泥量小于5%）、石（二级配碎石）、水泥（42.5级普硅）、粉煤灰（采用Ⅱ级或Ⅲ级）和外加剂，褥垫层为10%水泥土，水泥土垫层采用水泥土加碎石工艺，碎石占总质量的30%～35%，粒径不大于20mm，水泥占总质量的10%。

2 水利工程中CFG桩的施工工艺及适用地层条件

水利工程中，CFG桩的施工工艺分为长螺旋钻孔灌注成桩和振动沉管灌注成桩两种。

2.1 长螺旋钻孔灌注成桩

2.1.1 适用地层

地下水位以上的黏性土、粉土、中密砂土地基以及对噪音和泥浆污染要求严格的场地。

2.1.2 施工要求

①混合料坍落度宜控制在160mm～200mm；②钻至设计深度后，应控制提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，不应在饱和砂土或饱和粉土层内停泵待料，否则容易产生缩颈或断桩；③施工的桩顶面应高出设计桩顶0.5m以上；④采用隔排、隔桩跳打，施打桩与已打桩的时间间隔不应小于7d。

2.2 振动沉管灌注成桩

2.2.1 适用地层

黏性土、粉土地基以及对振动噪音限制不严格的场地。

2.2.2 施工要求

①混合料坍落度宜控制在30mm～50mm，成桩后，桩顶部浮浆厚度不宜超过200mm；②应匀速拔管，当混合料加至投料入口平齐后，宜在原地留振10s后边振边拔管，拔管速度控制在1.2m～1.5m/min，淤泥或淤泥质土中拔管速度可适当放缓。

3 CFG桩的施工注意事项及质量控制要点

3.1 施工注意事项

①依据设计要求，按确定的配合比配制混合料；②为保证桩体位置的准确，桩机就位、对中后宜对桩位再次进行复核；③施工的桩顶面应高出设计桩顶0.5m以上；④采用隔排、隔桩跳打，施打桩与已打桩的时间间隔不应小于7d。

3.2 质量控制要点

①桩基垂直度偏差应不大于1%，对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应大于60mm；②桩基养护应达到设计强度的70%以上时，方可进行基槽土方开挖，且桩顶面以上1.0m范围内宜用人工开挖；③挖土和截桩时，不应造成桩身断裂和扰动桩间土，截桩头时可采用大锤击打对称钢纤的方法或切割片环切工艺，若采用挖掘机直接开挖，可能会造成大量断桩的情况发生；④桩基上部褥垫层的铺设宜采用静力压实法，当桩间土的含水量较小时也可采用动力夯实法，夯填度不大于0.9（夯实后的厚度与虚铺厚度的比值）；⑤冬期施工时混合料入孔温度不低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施；⑥每班作业前应详细交接施工情况，包括施工记录，并对施工机械进行检查，避免施工时出现中断造成质量问题。

3.3 桩基检测方法及数量

工程桩应进行单桩承载力（单桩竖向抗压、抗拔静载试验、单桩水平静载试验）和桩身完整性（钻芯法、高应变、低应变、声波透射法）抽样检测，施工后，宜先进行桩身完整性检测后进行承载力检测，检测数量在同一条件下不少于3根，且不宜少于总桩数的1%，当桩总数在50根以内时，不应少于2根。

3.4 CFG桩常见缺陷及原因

①桩头变形：桩头一定范围内变形呈扁形或不规则形；产生原因为保护桩头留置过短、桩间土强度较低或含水量较高、新打桩在凝结前受桩机支腿挤压。

②缩颈：桩体局部桩径小于设计桩径；产生原因为在饱和软土中成桩、施工顺序不当、新打桩对已成桩的作用表现为挤压、提钻速度太快。

③离析：桩体混凝土出现蜂窝状孔洞、空隙；产生原因为混合料搅拌不均匀或搅拌时间过长、导管漏水、配合比不当、水泥品种不当或失。

④断桩：桩体断裂；产生原因为挖掘设备不当、野蛮施工、混合料泵送量与拔管速度不匹配。

4 CFG桩施工技术在水利工程施工中的应用优势

4.1 提升CFG桩复合地基处理施工技术创新性

随着水利工程的不断稳定快速发展，水利工程施工技术也随着时代的发展，不断地进行着创新改革，传统的CFG桩体的施工混合料可根据地质情况、地下水条件、地基基础承载力要求及施工区域建筑材料限制等而采用不同强度的混凝土所替代。

4.2 加强施工方案的优化比选

漯河市澧河改道提前入沙河工程设计之初，对天然地基的处理方案在高压旋喷桩复合地基与CFG桩复合地基间进行了优化比选，由于CFG桩复合地基相比高压旋喷复合地基来说施工工艺更简便、施工速度更快、造价较低、环境污染较小等优点，从而选择了CFG桩复合地基作为该工程地基的处理方案。

4.3 加大水利人才培养力度

在实际的水利工程建设当中，专业的水利人才的职业素质直接影响着整个水利工程的总体质量。只有对人才的培养引起高度的重视，才能使水利工程的各个环节的作用完全发挥出来。就目前我国的水利工程建设来说，专业人才的缺失、相关工作人员的专业素养不高等问题，都是导致我国的水利事业无法实现其最大实效性的主要原因所在。针对这些问题，就要求相关的部门要着重于对水利人才的培养。这样一来会对水利工程施工技术的创新带来极大的推动力，并且还能够促进我国水利事业的长远发展。

4.4 优化以及完善施工管理体系

除了要保证施工过程中人才技术等方面的高要求，施工管理体系的优化及完善也是必不可少的，一套完善的管理体系，不仅能够提高工程建设的质量，还能够为施工单位带来更大的经济效益。

5 结语

目前国内地基处理的方法繁多，地基处理手段也越来越多样化，如排水固结法、振密挤密法、置换法、加筋法等，而对于水利工程而言，由于其复杂的地质条件和施工环境，更是要多尝试新技术、新材料、新工艺、新设备的推广使用，这样既能提高工程施工效率又可减少工程投资成本。