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水泥粉煤灰碎石桩

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1 水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)施工工艺

2.13.1 工艺概述

水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩)桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥、外加剂混合而

成，按设计文件提供的混合料强度进行配比设计。常用长螺旋钻机取土、管泵压混合料灌 注成桩或振动沉管灌注成桩两种施工工法。

水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）适用黏性土、粉土、砂性土、杂填土及湿性黄土等地基地 基加固。

2.13.2 作业容

1.原地面处理；2.测量放样；3.钻机就位；4.钻孔或沉管；5.泵压灌注混合料或投料拔 管；6.成桩检测及验收。

2.13.3 质量标准及验收方法

1.CFG 桩质量标准、检验数量及检验方法见表 2.13.3-1。

表 2.13.1-1 CFG 桩质量样标准、检验数量及检验方法

序号 检查项目 检查要求 检验数量 检查方法

1

CFG 桩所

用 的

水 泥 、粉煤 灰、 粗细 骨料 、减 水剂的

品 种、规格 及质量

符合设计要求 同一产地、品种、规格且连

续进场的水泥，袋装水泥

200t为一批、散装水泥

500t

为一批，当袋装水泥不足

200t或散装水泥不足 500t时 也按一批计。同一产地、品 种、规格且连续进场的粉煤 灰，每 200t为一批，当不足

200t时也按一批计。同一产

地、品种、规格且连续进场

的粗、细骨料，400m3 为一

批，当不足 400m3时也按一 查验产品质量证

明文件。在材料库抽

样检验水泥强度、安

定性、凝结时间，粉 煤灰的细度、烧失量、 需水量比、三氧化硫， 减水剂的减水率、凝 结时间之差、泌水率 比和抗压强度比；在 料场抽样检验粗细骨 料含泥量、松散密度、 杂质含量、筛分试验 检验其颗粒级配。

2

CFG 桩混 合料塌落 度控制 按工艺性试验

确定并经监理

工程师批准的

参数进行控制

每台班抽样检验 3 次

现场塌落度试验

3

CFG 桩混 合料强度

符合设计要求

每台班做一组试件 每台班制作混合料试

块，进行 28d 标准养 护试件抗压强度

4 CFG 桩的

数量、布

设形式检

验

符合设计要求

全部检验

观察、现场清点

5 每根桩的

投料量 不得少于设计

灌注量

每根桩检验 料斗现场计量或混凝

土泵自动记录

6

CFG 桩的 有效长度

满足设计要求

每根桩检验 施工前测量钻杆或沉

管长度，施工中检查

是否达到设计深度标

志，施工后检查并清

理浮浆，计算出桩的

有效长度。

7 CFG 桩的

桩 身 质

量、完整

性

满足设计要求

按总桩数的 10%抽样检验，

且不少于 3 根

低应变检测

8 CFG 桩处

理后的 单

桩或 复合

地基承载

力

满足设计要求

检验总桩数的 2%，且每工

点不少于 3 根

平板荷载试验

2.CFG 桩施工允许偏差、检验数量及检验方法见表 2.13.3-2。

表 2.13.3-2 CFG 桩施工允许偏差、检验数量及检验方法

序号 检验项目 允许偏差 施工单位检

验数量 检验方法

1 桩位（纵横向） 50mm 按成桩总数

的 10% 抽样 检验，且每检 验批不少于 5 根 仪器测量或钢尺丈量

2 桩体垂直度 1% 经纬仪或吊线测杆倾斜度

3 桩体有效直径 不小于设计值 开挖 50~100cm 深度，钢尺

丈量周长，计算桩体直径 4 桩顶高程 ±50mm 仪器测量

2.13.4 工艺流程图

CFG 桩施工工艺流程见图 2.12.4。

(a) 振动沉管法 (b) 长螺旋钻管泵压法

图 2.13.4 CFG 桩施工工艺流程图

2.13.5 工艺步骤及质量控制说明 一、原地面处理

1.对原地面进行清理和整平，将路基围原地面上淤泥、树根、草皮、腐植土等全部 挖除，为旋喷桩施工做好场地平整。

2.做好临时排水设施，疏干场积水，使周边水不再进人场，雨水、渗水随时排出。

3.做好临时储备材料及设备场地。

4.完成现场便道及临时用水、用电工程。 二、测量放样 根据设计提供的控制点，采用全站仪放出高压旋喷桩区域的控制桩，然后使用钢卷尺根

据桩距传递放出桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩机准确就位。 三、钻机就位 钻机就位必须平整、稳固，确保在施工中不会发生倾斜、移动。钻杆应垂直对准桩位中 心，桩位偏差应控制在 5cm 以；钻杆垂直度控制采用在钻架上两个相互垂直方向上挂垂球 的方法测量。每根桩施工前均要由旁站人员进行桩位对中及垂直度检查，确保 CFG 桩垂直度 偏差不大于 1%，检查合格后方可开钻，并记录好桩位偏差和垂直度。

四、钻孔

1.沉管法钻孔：根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组 装。桩机就位，保持桩管垂直，垂直度偏差不大于 l％；若采用预制钢筋混合料桩尖，需埋 入地表以下 300mm 左右。开始沉管，为避免对邻桩的影响，沉管时间应尽量短；记录激振电 流变化情况，应 1m 记录一次，对土层变化处应予以说明。

2.长螺旋钻机钻孔：桩机就位，保持桩管垂直，垂直度偏差不大于 l％；钻孔开始时， 关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触地时启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻孔的偏差 并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻 具损坏。记录好开钻时间、钻进速度、不同地质条件下的电流值、成桩瞬间电流，以进行地 质复核。

3.验孔

钻至设计标高后，对于使用沉管法施工时，要清底、夯实孔底，沉渣不得大于 100mm，

并用不小于 35kg 的重锤将孔底夯实。若孔底出现少量地下水，可投入拌合料，并将其夯实。

成孔经自检合格后，必需报监理工程师确认后才能终孔。若地质与设计不符，应及时做 好变更设计。

五、混合料拌制 混合料搅拌采用搅拌站集中拌和，按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间控制在 60 秒

以上，混合料坍落度控制在 160mm～200mm。运输采用砼罐车运输到施工现场。在运输过程 中及现场等待过程中，混合料运输车必须慢速旋转，严禁停转。在每次卸料前必须采用运输 车强制搅拌 30s，防止混合料发生离析。

六、灌注混合料及拔管

1．采用沉管法成桩，待沉管至设计标高且停机后须尽快用料斗完成空中投料（可边沉 管边投料），直至管混合料顶面与钢管料口平齐，首次投料留振 5～10s 再开始拔管，拔管 速率按工艺性试验参数进行控制，一般宜为 1.2～1.5m／min。如果灌注拌合料不足，可以 在拔管过程中，空中向管投料补给。成桩后桩顶标高应高出设计桩长 0.5m，且浮浆厚度 不超过 20cm。

2.采用长螺旋钻机管泵压混合料灌注成桩，钻孔至设计标高后，停止钻进，钻杆芯管 充满混合料后开始拔管，并保证连续匀速拔管，混合料的泵送量与拔管速度相匹配，混合料 灌注过程中应保持混合料面始终高于钻头面 15～25cm，拔管速率按工艺性试验参数进行控

制，一般宜控制在 2～3m/min。每根桩的投料量不小于设计灌注量。施工桩顶高程一般应高 出设计高程 50cm，灌注成桩后桩顶盖土封顶进行养护。在灌注过程中记录好灌注时间、拔 管提升速度、砼坍落度、砼实际灌注量等相应的记录。

七、质量控制

1.CFG 桩施工有间隔跳打法连打法，具体的施工方法由现场试验来确定。在软土中，桩 距较大可采用隔桩跳打，但施工新桩与已打桩时间间隔不小于 7d；在饱和的松散粉土中， 如桩距较小，不宜采用隔桩跳打；全长布桩时，应遵循由“由一边向另一边”的原则。

2. 在砼灌注前检查混合料运输车中的数量，不能满足要求的不能进行混合料灌注作业，

避免出现灌注过程中停工待料的现象。

3.提钻前需开动混合料输送泵，将管道的混合料填充满，特别是地下水比较丰富的地 段；提钻的过程中严禁旋转钻头，避免泥土掉入桩中形成断桩。 4.要控制好拔管速度，拔管过快易造成局部缩颈或断桩；拔管太慢振动时间过长，会使

桩顶浮浆增厚，易使混合料离析。拔管过程中不宜反插留振。在淤泥质土层应放慢拔管速度。

5.提至桩顶后亦需停置 10～30s 泵送混合料，保证桩头质量。

6.摩擦桩以桩长控制为主，瞬间电流值控制为辅；端承桩必须按照瞬间电流控制为主，

桩长控制为辅的原则控制桩长。

7.桩体混合料终凝前不能对桩体产生扰动。

8.截桩头时采用专用圆盘锯进行切割。

9.做到一机一人进行旁站，检查桩位的偏差、钻杆的垂直度，控制钻孔深度及砼灌注速

度，做好旁站记录。

2.13.6 施工机械及工艺装备 机械设备应结合试桩确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置；施工

CFG 桩需要配置长螺旋钻机或振动沉管打桩机、发电机、混凝土输送泵，装载机、自卸汽

车、挖掘机、小型挖掘机、混凝土罐车、全站仪、水准仪。

2.13.7 作业组织 每台钻机人员配置见表 2.13.7。

表 2.13.7 作业组织表

序号 工 种 人数 职 责

1 钻机操作手 4 负责操作 CFG 桩钻机

2 混凝土罐车司机 4 负责混凝土运输

3 地泵放混凝土人员 2 负责操作地泵

4 电工 1 负责施工现场的用电

5 修理工 1 负责对机械设备的维修

6 测量员或旁站员 2 负责施工过程中检查量测工作

7 安全检查员 1 负责施工过程中安全质量问题

2.13.8 材料消耗

当 CFG 桩桩径 50cm，桩身混凝土强度为 C15 时，每米 CFG 桩实际耗用混凝土量是理论 数量的 1.15～1.35 倍，具体材料消耗见表 2.13.8。

表 2.13.8 Φ50cmCFG桩 10 m3混凝土的材料用量分析

序号 材料名称 计量单位 数量 备注

1 普通水泥 42.5 级 Kg 204 2 碎石 m3 7.02 3 砂 m3 5.26 4 粉煤灰 kg 136 5 水 t 86 6 外加剂 Kg 2.72 2.13.9 生产效率

钻机每天的工作效率，与所施工桩长密切相关，在不考虑其他条件的影响下，对于平均 桩长 10m 左右时，每天可以施工约 35 根，总桩长约 350m；若桩在 20m 左右时，每天施工约

30 根，总桩长约 700m。

2.13.10 安全生产及环境保护 一、施工安全

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水泥粉煤灰碎石桩法计算书

水泥粉煤灰碎石桩法计算书

水泥粉煤灰碎石桩法计算书

计算依据：

1、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012

2、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

3、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008

4、《建筑施工计算手册》江正荣编著

一、基本参数

褥垫层材料 中砂 水泥粉煤灰碎石桩桩长l(m) 5.5

水泥粉煤灰碎石桩桩径d(m) 0.4 水泥粉煤灰碎石桩桩距s(mm) 2800

褥垫层厚度(mm) 200 上部结构传至基础顶面的竖向力F(kN) 500

基础底面以上土层的平均重度γ(kN/m3) 19.06 基础及其上覆盖土的平均重度γ0(kN/m3) 20

基础尺寸(m)【长l×宽b】 3×2 基础埋置深度d(m) 1.7

地下水位深度hw(m) 3 基底处地基承载力特征值fak(kPa) 150

土层分层厚度(m) 0.5 相邻基础个数n 2

相邻基础距本基础的距离D(m) 2.1

二、土层参数

土层名称 土层厚度hi(m) 土的重度γi(kN/m3) 土的压缩模量Esi(MPa) 桩周土的侧阻力特征值qsi(kPa)

粉土 1.5 19 5.5 12

粘性土 2.2 19.5 6.5 13

细砂 3 18 6 11

简图如下:

基础剖面图

三、复合地基承载力特征值

桩间土承载力发挥系数β 0.8 面积置换率m 0.2

桩端端阻力特征值qp(kpa) 300 处理后桩间土承载力特征值fsk(kpa) 800

基础底面下天然地基承载力特征值fak(kpa) 200 试块标准养护28d抗压强度平均值fcu(kpa) 3000

单桩承载力发挥系数λ 0.9 桩端端阻力发挥系数αp 1

1、单桩竖向承载力特征值

当采用单桩荷载试验时，将单桩竖向极限承载力除以安全系数2，得Ra；

当无单桩荷载试验资料时，如下计算：

桩的周长：up=πd=3.14×0.4=1.256m 桩的截面积：Ap=π(d/2)2=3.14×(0.4/2)2=0.126m2

水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)

水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)

.

. D道路（K1+800~K2+075)

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）

(附件1)

施

工

组

织

设

计 .

. 中铁三局 有限公司

目 录

1 工程概况 ............................................................................................................................ 3

2 编制依据及采用规范 ...................................................................................................... 3

3材料要求 ............................................................................................................................. 4

4施工准备 ............................................................................................................................. 4

1）作业条件 ............................................................................................................................................. 4

2）材料准备 ............................................................................................................................................. 4

水泥粉煤灰碎石桩案例

水泥粉煤灰碎石桩案例

1

水泥粉煤灰碎石桩工程实例

--张家口怀来县

一、概述

1.1工程概况

张家口怀来县某住宅楼建筑面积25546015m2，建筑高度为95.7m，为框架剪力墙结构；地下2层，地上33层，基础为筏板基础。根据岩土工程勘察报告和设计图纸要求，采用CFG桩进行地基加固处理。即采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）对场内杂填土等软弱地基进行复合地基处理，提高地基承载力至设计要求。

1.2工程水文地质概况

1.2.1工程地质条件

根据钻探资料，场地自地面以下20m内主要为河流阶地第四系冲积物，自上而下分别为：

① 杂填土：主要由黏土、粉黏土等组成，含砖石碎块杂物等，稍湿，可塑。大部分为多年老填土，填筑时间大于20a。该层在场地内零散分布。

② 淤泥质黏土：以黏土为主，含少量腐植有机质及少量粉细砂，很湿，软塑～可塑，仅场区北部有分布，为原始水塘沉积物。

③ 黏土：以红黏土为主，含少量粉粒，底部含粉粒稍多。稍湿，硬塑～坚硬，分布普遍。

④ 粉质黏土：以粉粒和黏粒为主，含少量细砂、粉砂，底部有粗砂和和少量小砾石。稍湿，可塑。场区中、东部分布较稳定，西部分布变化较大。

⑤ 含黏性土砾砂：由砾石、砂、黏性土组成。砾石含量25～48%，最大粒径30～40mm；砂含量25～35%，以中、粗砂为主；冲填物为黏性土，约20～30%。普遍分布。

⑥ 含砾粗砂：以粗砂为主，含砾石、中砂和黏土质。砾石最大粒径20～30mm，透水性中等，中密～密实，湿。普遍分布。

⑦ 中砂：以中砂为主，含细砂和黏土质，下部含少量粗砂，局部见小砾石。中密状态，饱和。仅西北角局部见。 2

⑧ 圆砾：以砾石为主，含量55～60%，大小不均，最大粒径40～50mm；含砂35～40%，以中砂和粗砂为主，含黏土质5～10%。中密～密实，饱和。普遍分布。

1.3 水泥粉煤灰碎石桩简介

水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高黏结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。它不同于简单的碎石桩，碎石桩是由松散的碎石组成，在荷载作用下将会产生鼓胀变形，当桩周土为强度较低的软黏土时，桩体易产生鼓胀破坏；而且碎石桩仅在上部约3倍桩径长度的范围内传递荷载，超过此长度，增加桩桩长承载力提高不显著。而CFG桩可充分利用桩间土的承载力，共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。CFG桩复合地基加固机理可概括为桩体的置换作用和褥垫层的调整均化作用。

什么是CFG桩

什么是CFG桩

什么是CFG桩?

CFG桩是英文Cement Fly-ash Grave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桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。

CFG桩的施工， 应根据现场条件选用下列施工工艺：

1、长螺旋钻孔灌注成桩， 适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的桩土.

2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩， 适用于粘性土、粉土、砂土， 以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地.

3、振动沉管灌注成桩， 适用于粉土、粘性土及素填土地基.

材料要求：

1、混凝土、混凝土外加剂和掺和料: 缓凝剂、粉煤灰， 均应符合相应标准要求，

其掺量应根据施工要求通过试验室确定.

2、严格按照配合比配制混合料。

3、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工的坍落度宜为160~200mm， 振动沉管灌注桩成桩施工的坍落度宜为30~50mm， 振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm.

4、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。

其他注意事项：

1、冬期施工时混合料人孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。 2、施工垂直度偏差不应大于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。