CFG桩施工工艺

宁安铁路CFG桩施工工艺中国安能建设总公司宁安铁路工程指挥部二分部白紵山隧道队二○一○年六月十日2CFG桩长螺旋钻管内泵压混合料施工工法1．前言CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术，由于CFG桩改善了碎石桩的刚性，使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用，同时也能很好地发挥其端阻作用，CFG桩加固软弱地基主要有两种作用：桩体作用和挤密作用，用CFG桩法处理地基可达到有效消除沉降和提高地基承载力的的双重目的。因此得以广泛采用，并取得良好的经济和社会效益。对于埋深大于2m的软土及松软土地基，根据地质条件综合分析及沉降估算分析，工后沉降不满足要求，设计采用CFG桩复合地基加固。确定用长螺旋钻机成孔，管内泵压混合料施工；这样避免了打桩被震坏或扰动桩间土导致桩间土的结构破坏而引起复合地基的强度降低，实际施工中效果良好，为以后的施工提供了经验，现总结形成施工工法。2．工法特点1．施工工艺简单、不排浆、无污染，利于环保；施工噪音低、无振动、对已施工的桩无影响；2．适用性强，适用于粘性土、粉土、砂土及软土等土层，被证明是一种适用广泛、安全、经济的桩基新技术。3．有利于加快工程进度和控制质量，不受地下水影响。3．适用范围水泥粉煤灰碎石桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等3特点，并具有较大的适用范围。长螺旋钻进法施工CFG桩适用于处理黏土、粉土、砂土和正常固结的素填土等路基和软基性质很差、软土层深厚，以及对噪音或泥浆污染要求严格等情况下的地基加固。4．工艺原理CFG桩具有一定粘结强度的混合料，同刚性桩。在荷载作用下CFG桩的压缩性大大低于其桩间土，通过长螺旋钻进法施工置换作用，并通过上覆褥垫层的应力分配，使桩与桩间土之间承担荷载按比例分担，以充分发挥桩体与天然地基的承载力，达到提高整体地基承载力、降低土压缩性及变形，最终达到控制整体工后沉降的作用。5．工艺流程5.1作业准备5.1.1施工场地应保持平整、道路通畅，场地高程应高出CFG桩设计桩顶标高30～50cm。5.1.2桩位测量：复核测量基线及水准点，准确放出CFG桩的定位点，对每一施工段的桩位进行编号并测量各点位高程，做好测量记录，绘制平面布置图以便施工时按顺序施工并记录施工完成区域。5.1.3CFG桩选用的水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）、水、外加剂等原材料符合设计要求，并按规定进行检验。5.1.4长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工，坍落度控制在16～18cm。5.2CFG桩施工操作方法5.2.1施工前先进行成桩工艺性试验（不少于2根），以复核地质资4料及设备、工艺、施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数。5.2.２在成桩工艺完成以后，对于要施工CFG桩地基加固地段先进行地质补探，以加强地质复核，验证地质情况，如发生与设计不符异常情况应及时与设计沟通。地质复核时可采用地质钻机(宜优先选用)或长螺旋钻机进行。5.2.３桩机就位：桩机就位后，调整钻杆与地面垂直，并使钻杆对准桩位中心。5.2.４钻进成孔：a.钻孔开始时，关闭钻头阀门，操纵下移钻杆，钻头触及地面时，启动马达钻机。钻进应先慢后快，同时根据相邻桩位及放线点位检查钻孔的偏差并及时纠正。b.桩机操作手和现场读尺人员要密切配合,钻机每钻进1m,读尺人员要及时通知桩机操作手记录电流数据，操作手在电流表电流发生明显变化时，要通知现场读尺人员做好钻机进尺及土层变化的记录。当电流显示已进入硬土层时，要控制进尺，确保嵌入深度满足设计要求。电流值的变化仅作为地质复核的参考，主要根据设计要求及补钻地质断面图进行桩长控制及进入持力层的控制。c.钻孔至设计高程后，停止钻进，准备灌注混合料。5.2.5混合料搅拌：混合料搅拌严格按已经审批的配合比进行配料搅拌，并采用集中搅拌站集中拌合的方式进行。5.2.6混合料运输及灌注：集中搅拌站拌合，用混凝土运输罐车进行5运输，在现场用输送泵进行混合料灌注。5.2.7灌注及拔管：混合料泵送量应与拔管速度相配合，保证连续提拔，保证桩体连续、均匀、密实。5.2.8灌注至桩顶时，桩顶高程高出设计高程20～50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。5.2.9移机：上一根桩施工完毕，钻机移位，进行下一根桩的施工；施工顺序可根据不同的施工机械合理安排，以不扰动或破坏已施工的ＣＦＧ桩为准则；一般以按路基横断面方向成排顺序施工。施工中大型机械不得在已施工完成的段落碾压、通过。5.2.10截桩施工：采用软截桩和硬截桩两种形式，软截桩是在桩体施工完成２～３小时后，在没有初凝前进行，硬截桩在桩体施工后，并经检测合格以后进行。软截桩采用小型挖掘机进行，硬截桩采用人工或截桩机械进行施工，截桩完成以后，桩顶要修凿平整并保持桩顶为毛面。长螺旋钻管内泵送混合料施工工艺流程图如下：长螺旋钻机芯管内泵压混合料灌注施工流程图5.3桩帽施工:桩帽施工根据不同的地形进行不同的施工方式,采用挖槽施工或立模施工。6．机具设备（见表1）钻机就位钻孔至设计标高停钻泵送混合料混合料灌满后按规定速度边泵送边提拔钻杆至地表移位施打下一根测量放线原地面处理6表1机具设备序号机械名称规格数量（台）说明1长螺旋CFG桩机DDJ-321CFG桩成孔、成桩2装载机CAT938F1铲运成桩后的多余土体3自卸汽车10t3运输成桩后的土体及混合料4挖掘机CAT320C1清理桩头及成桩后的土体5混凝土搅拌机JS7501搅拌混合料6混凝土罐车7m31运输混合料7混凝土输送泵40m3/h1泵送混合料7．劳动组织（见表2）表2劳动组织序号组别工作内容人数说明1总负责人安排任务、指挥施工12钻机组钻进成孔、成桩施工13拌合组运送材料拌合、搅拌混合料24运输组运输混合料至现场输送泵处15试验组检查施工配合比、坍落度、做试验块16清运组清除桩头及多余弃土578．质量要求8.1施工允许偏差(见表3)表3施工允许偏差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。经纬仪或钢尺丈量2桩体垂直度1%经纬仪或吊线测钻杆倾斜度3桩体有效直径不小于设计值开挖50～100cm深后，钢尺丈量8.2成桩检测8.2.1CFG桩混合料强度检测:按照混凝土搅拌站或每台机械工作时间每台班做一组试块,进行28天标准养护试验抗压强度检验。8.2.2CFG桩桩身完整性检测:CFG桩桩身质量检测在成桩28d后进行，采用低应变动力试验检测；自检总桩数的10%。8.2.3CFG桩复合地基承载力检测：采用复合地基平板载荷试验检测CFG桩复合地基承载力并推算变形模量；在特殊情况下加做单桩承载力以复核相关设计及施工参数；承载力检测按总桩数的2%进行检测，且每检验批不少于3根，加做桩承载力可按设计要求进行。8.3CFG桩施工质量控制点8表4CFG桩施工质量控制点序号控制点控制手段1、原地面处理推土机、平地机、压路机2、桩孔定位采用测量仪器3、钻机设备就位量测工具4、钻进旁站记录（填写记录表格）5、成孔、停钻量测工具6、成桩、混凝土配合比控制坍落筒7、成桩、混凝土灌注时间计时表8、成桩、桩顶质量控制水准仪9、移机现场协调10、截桩小型机械施工、凿毛表面9、质量控制措施、常见质量问题分析及防治措施：9.1、质量控制措施：CFG桩质量控制的主要对象是：桩长；强度；桩底是否到持力层这三项指标，现场管理和监控要点如下：（1）测量桩位前对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并用平地机平整碾压后放出各桩的准确位置，将线路纵坡、横坡考虑在内后，原地面标高控制在±5cm以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm处。将施工区域进行划分，并将各桩进行编号，定机定人进行管理。9（2）布桩时，CFG桩的数量、布置形式及间距必须严格按设计要求。并遵循从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工的原则。不宜从四周转向内推进施工。具体的施工方法和顺序由工程部确定。（3）对进场施工的所有长螺旋钻机在开钻前应由施工技术人员对标尺、刻画进行复核，消除标识误差。尤其是钻机初始标识要指定专人进行复查，防止操作人员弄虚作假、骗取米数。使用反差大的反光贴条每0.5米进行标识，粘贴在钻机导向架上，利于夜间记录人员识别读数。（4）指派责任心强、懂技术并经严格考核合格的员工对劳务队伍施工的CFG桩进行现场监控和记录。防止作业队伍偷工减料、暗中做手脚的现象发生。（5）现场管理人员每根桩都要根据桩机上的垂球目测导向架垂直度，以保证桩身垂直度不大于1%，确保桩体的正常受力。（6）长螺旋钻施工。钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进，一般先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。（7）判断钻头是否到了持力层一般有两种方法：一是在桩机驾驶室观测电流的变化。钻机开始钻孔及软弱地层钻孔时，电流表指针在120～130安，当钻头遇到持力层时，瞬间的电流将增大到160安以上，同时电压下降。此时，应判定钻头已达到持力层。10二是在钻机旁直观观察。当钻头到达持力层时，钻杆上部的动力头发生颤动和轻微的摆动，钻机的动力明显减弱，此时，应判定钻头已达到持力层。（8）CFG桩成桩过程由现场值班人员指挥，桩机操作手和地泵操作手密切配合，按照先泵料后拔管的原则，防止先拔管后泵料，防止CFG桩成吊脚桩。（9）严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在2～3米／分钟。CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料。先拔管20cm～30cm后开始泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。钻杆应在静止状态下提拔。施工中应严格按工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数控制钻杆提拔速度和混凝土泵的泵送量，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。混合料泵送量应与拔管速度相配合，边灌注边提钻，保持连续性灌注，均匀提升，做到钻头始终埋入混合料内1m左右，防止缩径和断桩。为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采取拌合站集中拌和，混凝土输送车运输的供料方式。（10）整个施工过程中，质检人员旁站监督，并作好施工原始记录。记录的内容主要有桩号、钻孔深度、瞬间电流值、孔深、拔管速度、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。11（11）为控制提钻速度，记录人员购置秒表配，对钻孔时间、拔管速度、灌注混凝土时间应记录至秒。当天的记录每页必须由施工作业对技术负责任人和项目队现场记录人当天进行相互签字确认。（12）提钻泵送过程中，旁站人员要经常敲打输送管，确认管内混合料是否充实，以保证桩体密实。（13）拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，施工中应避免反插。(14)桩顶砼停灰面根据导向架上标识由值班人员判断，控制在桩顶标高以上0.5米位置。（15）控制好混合料的坍落度。混合料坍落度过大，会形成桩项浮浆过多，桩体强度也会降低。坍落度宜控制在180mm～200mm，和易性良好。当拔管速率为2～3米／分钟时，一般桩顶浮浆可控制在30厘米～50厘米左右，成桩质量容易控制。桩身每方混合料掺加粉煤灰量严格按照配合比进行掺加。（16）设置保护桩长。在泵送混合料时，比设计桩长多加0.5米的料。将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5秒，提高桩顶混合料密实度，上部用土封项，增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力，避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。（17）在截取桩头前应准确测量桩顶标高，并在纵横向挂线标示桩头水平位置。凿除桩头时严禁单边打眼凿桩头，防止桩头成斜面或破损，12截取后的桩头面应是水平面。清理桩间土和截取桩头时，应采取相应的预防措施，防止造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。（18）CFG桩施工中，每台班均须