苏州2号线延伸线5标CFG施工方案

一、编制依据1、苏州轨道2号线延伸线Ⅱ-Y-TS-05标工程出入场线区间施工设计图纸。2、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-20023、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002二、工程概况苏州轨道交通2号线延伸线Ⅱ-Y-TS-05标，为两站（新发路站、星华街站）、一盾构区间（新发路站～星华街站）、一明挖区间（星华街站～桑田岛停车场入场线）和一个停车场（桑田岛停车场）。出入场线区间隧道始于星华街站东端，出星华街站后直行，下穿星华街后线路向南偏（曲线半径为600m），之后到达桑田岛停车场路基段。出入场线线间距为5～5.1m。设计起点里程为RCK0+030.000，设计终点里程为RCK0+534.00，隧道总长为504m。区间隧道西端的星华街站为地下一层岛式车站，区间隧道东端为路基段。线路以平坡出星华街站，然后以34‰的较大坡度上升至路基段，线路竖曲线半径为2000m。隧道暗埋段覆土厚3.8～1m，敞开段底板埋深8.1～0.5m。里程RCK0+030.000～RCK0+360.000段围护结构采用φ850@600SMW工法桩，RCK0+360.000～RCK0+534。000敞开段基坑深5.7～0m，周边为空地，采用一级放坡开挖。放坡坡度为1:1.25。坡面采用挂网喷砼护坡。本方案编制范围仅包括里程RZK0+440.000～RZK0+534.000段的所有CFG桩，CFG设计参数为：桩径500mm，桩距1800mm，桩深18m。桩数为334根。里程RZK0+504.000处有一根规划DE630PE污水管下穿区间，采用1230mm（宽）X1130mm（高）C30钢筋混凝土包固。施工前应核实污水管的位置，CFG桩位根据污水管的平面位置局部作适当调整，污水管两侧CFG桩间距调整为2800mm。三、地质情况经勘察，工程所在场区在埋深50。2m以浅范围内揭露的地基土除表层为全新统人工堆积物外，其下均为第四系全新统～晚更新统的冲湖积相、海陆交互相沉积物，岩性主要为粘土、粉质粘土、粉（砂）土等。人工填土①层：属第四系全新统（Q4）近代人工堆积物；均有分布，层底埋深0。60～6。20m、层底标高2。66～-3。03m、揭示层厚0。60～6。20m；一般呈灰黄色、灰色，土质不均、成分复杂；土质主要为含石子、砖块、垃圾等杂物的粘性土，局部区域较厚。粘土②/1层：为第四系全新统（Q/43/）冲湖积相沉积物；在大部分区域内有分布，层底埋深2。20～6。80m、层底标高0。76～-1。69m、揭示层厚0。80～3。40m；灰黄色为主，局部褐黄、灰蓝色、灰色，尚均匀，夹少量薄层粉土，局部为粉质粘土；可塑为主，偶呈软塑，有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，压缩性中等。粘土③/1层：为第四系晚更新统（Q/32-3/）冲湖积相沉积物；基本均有分布，层底埋深7。00～10。80m、层底标高-3。93～-5。67m、揭示层厚1。10～4。90m；褐黄、草黄、灰黄色，局部暗绿、灰绿色，尚均匀，含铁锰质结核、氧化铁斑点，局部为粉质粘土，偶夹粉土；可塑、局部硬塑，有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，压缩性中等。粉质粘土夹粉土③/2层：为第四系晚更新统（Q/32-3/）冲湖积相沉积物；基本均有分布，层底埋深8。00～12。60m、层底标高-5。09～-8。10m、揭示层厚0。70～3。50m；草黄、褐黄色，局部灰黄、灰绿色，欠均匀，含铁锰质结核、氧化铁斑点，夹较多薄层粉土；软塑、局部可塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，压缩性中等。粉土③/3层：为第四系晚更新统（Q/32-3/）冲湖积相沉积物；基本均有分布，层底埋深12。70～17。00m、层底标高-9。93～-12。05m、揭示层厚3。00～6。00m；草黄、褐黄～灰色，尚均匀，含云母、氧化铁斑点、少量贝壳碎屑，层上部夹薄层粘性土，局部为粉砂；很湿～湿，中密，无光泽，摇振反应中等～迅速，干强度低，韧性低，压缩性中等。粉土夹粉砂④/2层：为第四系晚更新统（Q/32-3/）海陆交互相沉积物；均有分布，层底埋深20。00～24。80m、层底标高-16。53～-20。18m、揭示层厚3。50～9。00m；灰色，尚均匀，含云母、石英、贝壳碎屑等矿物，局部为粉砂；很湿～湿，中密～密实，无光泽，摇振反应迅速，干强度低，韧性低，压缩性中等。粉质粘土⑤/1层：为第四系晚更新统（Q/32-3/）海陆交互相沉积物；均有分布，层底埋深27。00～29。00m、层底标高-24。01～-26。65m、揭示层厚4。80～9。00m；灰色，尚均匀，夹少量薄层粉土、粉砂，含云母、有机质，局部为粘土；软塑、局部流塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，压缩性中等偏高。粉质粘土⑦/1层：为第四系晚更新统（Q/32/）海陆交互相沉积物；均有分布，层底埋深34。80～38。00m、层底标高-32。28～-33。70m、揭示层厚6。30～9。60m；灰色，欠均匀，含腐植质、有机质，夹薄层粉土；软塑为主、局部流塑或可塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，压缩性中等。四、设计要求1）桩体强度达到C15混凝土强度等级2）CFG桩采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工。3）施工前应按计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm。并进行工艺性试桩，验证设计参数，获取施工工艺参数。4）施工桩顶标高高出设计桩顶标高不少于0.5m；清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。5）成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块）试块。6）冬季施工时混合料入孔温度不得低于5ºC，对桩头和桩间土应采取保温措施。7）施工垂直度偏差不大于1%，桩位偏差不大于0。4倍桩径。8）桩体质量检验应在成桩28天后进行，采用低应变动力试验检测CFG桩桩身完整性，抽检率为桩数的10%；承载力采用单桩复合地基载荷试验，抽检率为桩数的0。5%，且不少于3根。五、施工工艺及施工流程本CFG桩工程施工工艺拟采用长螺旋钻孔、管内泵压砼灌注成桩工艺。考虑到本工程CFG施工范围内有③3粉土层、④2粉土夹粉质粘土层，在该地质条件下较易引起窜孔，严重影响成桩质量，因此本工程CFG施工采用隔桩、隔排跳打的方式进行施工。具体施工布置图见附图：CFG桩桩位平面布置图。具体施工流程如下：⑴定位:将桩机移到指定桩位，对中。当地面起伏不平时，应调整支腿或平台基座，使桩机底座保持水平、钻杆保持垂直。桩位误差不得超过2。0CM，钻杆垂直度偏差不得超过1%。⑵钻进成孔:关闭钻头阀门，启动卷扬机下放钻杆至钻头触及地面时，启动钻机锤头，成孔过程中需注意桩孔是否偏斜、位移，及时纠偏，待钻杆旋转下沉至桩底设计标高时停钻。⑶灌料、提升：当钻机钻至桩底设计标高时，开动混凝土输送泵灌料，当输送管及钻杆芯管充满混合料后开始启动卷扬机匀速提升钻杆，边灌料、边提升，直至施工设计桩顶标高，提升速度宜控制在2～3m/min，严禁先拔管后灌料，掌握好灌料与提钻的时间差，尽量避免提升灌料过程中停机待料现象。待物料灌注至设计桩顶标高后继续灌注高度不得低于50cm，以保证桩顶浮渣去除后桩深满足设计要求。在具有流塑性的土层中要控制提钻速度，保证成桩质量。⑷移机至下一桩位进行施工。施工工艺流程图如下图：施工准备基线放样桩位放样复核桩机就位钻进至设计标高配合比试验灌注提管灌注砼检查桩头标高、质量桩基检测合格28d后合格合格不合格制作试块商品砼进场物料配合比设计不合格图5.1CFG桩施工工艺流程图六、CFG桩工艺要点及技术要求（1）现场项目管理人员和技术负责人员在开工前向班组进行技术交底，使施工人员彻底了解设计意图及技术参数。（2）测量放线后进行两次以上的核对，并请监理复核认可。（3）成孔后桩位误差不大于200mm。（4）成孔孔径500mm，允许偏差±20mm（5）桩端进入粉土夹粉砂④2层，桩顶预留保护桩长0.50m。（6）桩垂直度偏差不大于1%。（7）钻杆完全提离地面后，立即投入振捣捧振捣，振捣深度应大于3.0m。（8）搅拌、泵送或提钻要密切协调，避免灌注过程引起的断桩。（9）已成桩桩头要严加保护，严防重型机械行走、拢动。（10）成桩后养护时间应大于3天。桩间土以人工清除，桩头需人工剔除。剔桩头时由二个或三个人同时进行，使用钢钎在同一个水平面从二个或三个角度同时打击，严禁从一个方向使桩单向受力。七、CFG桩通病及处理措施CFG桩通病主要是：1、堵管：堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。产生堵管的原因有以下几点:⑴混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料和易性不好，常发生堵管。因此，要注意混合料的配合比，尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70kg/m3～100kg/m3的范围内，坍落度应控制在160mm～200mm之间。处理措施：严格控制混合料配合比，不合格材料不得使用。⑵混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，摩擦力加剧，导致堵管。坍落度太小，混合料在输送管路内流动性差，也容易造成堵管。处理措施：严格按照试验室配合比试验所取的配合比进行拌合，保证混合料的质量，不合格材料不得使用。⑶施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵塞。处理措施：提钻与泵料同步进行，严格按照施工规程进行作业。⑷冬期施工措施不当。冬期施工时，混合料输送管及弯头均需做防冻保护，防冻措施不力或者不当，常常造成输送管或弯头处混合料的冻结、早凝造成堵管。处理措施：冬季施工时，加强对混合料输送管及弯头的防冻保护措施，同时在混合料搅拌过程中根据要求加入适量防冻早强剂，施工用水要加温，防止因冻结堵管造成的工程进度低或桩身质量问题。⑸设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接，否则也会造成堵管。处理方式：选择恰当的弯头与钻杆连接，混合料输送管在每桩施工完成后及时清洗。2、窜孔：在饱和软土层中成桩经常会遇到这种情况，打完一棵桩后，在施工相邻的桩时，发现刚施工的临桩的桩顶突然下落，当桩泵入混合料时，临桩的桩顶开始回升，此种现象称为窜孔。发现窜孔的条件有如下三条:①被加固土层中有松散饱和软土层；②钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；③土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生触变。由于窜孔对成桩质量的影响，施工中采取的预控措施:a.采取隔桩、隔排跳打方法；b.减少在窜孔区域的打桩推进排数，减少对已打桩扰动能量的积累；c.合理提高钻头钻进速度。3、桩头空芯：主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时，管内充满空气，泵送混合料时，排气阀将空气排出，若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出，就会导致桩体存气，形成空芯。处理方式：为避免桩头空芯，施工中应经常检查排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。4、桩端不饱满：这主要是因为施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力。处理方式：为杜绝这种情况，施工中前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。5、桩孔偏斜：主要因为地面不平，导向设施出现偏差，钻架不正或钻杆弯曲，钻杆刚度不够所致。另外钻进时土层硬度发生突然变化或遇到障碍物也会导致桩孔偏斜。处理方式：施工前应对安装好的钻机设备做全面检查，做到水平、稳固，对钻杆、接头要逐个检查，保证钻杆顺直，有足够的刚度。在钻进时，土层由软变硬时要少