长螺旋成孔泵送混合料施工cfg桩施工工艺及质量监控要点

长螺旋成孔泵送混合料施工CFG桩施工工艺及质量监控要点随着铁路客运专线建设高潮的来临，CFG桩与褥垫层复合地基施工技术已在铁路客运专线普遍使用。根据武广客运专线的现场实践和学习，总结出长螺旋成孔泵送混合料施工CFG桩施工工艺和在施工过程中应重点控制的技术、质量问题及施工过程中质量监控的要点，仅供现场工程技术人员和旁站人员学习参考。由于本人水平有限，文中难免有不妥之处，欢迎批评指正。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,一般有三种成桩施工方法:即振动沉管灌注成桩(适用于粉土、粘性土及素填土地基)、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、中等密实以上的砂土)和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)。CFG桩复合地基,通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，能使复合地基承载力幅度的提高有很大的可调性。它具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛应用于各类工程的地基处理和加固。CFG桩最常用的成桩施工方法有振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩两种方法。1、长螺旋钻机成孔泵送混合料施工CFG桩施工工艺及施工顺序（1）钻机就位：钻机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查。满足要求后，方可开钻。（2）钻进成孔：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。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。（3）混合料搅拌：混合料搅拌必须进行集中拌和，按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制。一般控制在90～120秒，具体搅拌时间根据实验确定，电脑控制和记录。混合料出厂时塌落度可控制在180mm～200mm。（4）灌注及拔管：钻孔至设计标高后，停止钻进，提拔钻杆２０～３０ｃｍ后开始泵送混合料灌注，每根桩的投料量应不小于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，并保证连续拔管。施工桩顶高程宜高出设计高程30～50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护。在灌注混合料时，对于混合料的灌入量控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量。（5）移机：灌注时采用静止提拔钻杆（不能边行走边提拔钻杆），提管速度控制在２－３米／分钟，灌注达到控制标高后进行至下一根桩的施工。（6）现场试验：对于每盘混合料，试验人员都要进行塌落度的监测，合格后方可进行混合料的投料，在成桩过程中抽样作混合料试块，每台班做1组（3块）试块，测定其28天抗压强度。（7）工艺流程图长螺旋钻机管内泵压混合料灌注CFG桩施工流程图2、铁路客专《验标》对长螺旋钻施工CFG桩质量要求（1）施工前应进行成桩工艺性试验（不少于2根试验桩），以复核地质资料以及机械设备性能、施工工艺、施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、塌落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数，根据试桩中发现的问题修订施工工艺。（2）在工程施工前，所选用的设备型号应符合设计桩经、设计加固深度的要求。（3）施工组织、施工工艺、施工作业指导书应有防止堵管、窜孔的措施。（4）现场施工的CFG桩数量、布置形式及间距应符合设计要求。桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。（5）钻机应先慢后快。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。（6）混合料应按设计配合比经搅拌机拌和，塌落度、拌和时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且不得少于一分钟；搅拌的混合料必须保证混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆机芯管内。（7）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。成桩时的拔管速度控制在2-3米/分钟。成桩过程应连续进行，防止缩径和断桩。（8）钻杆应采用静止提拔。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。为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采用强制式搅拌机集中拌和。（9）施工中应保证排气阀正常工作。施工中要求每班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞。（10）桩机移机至下一桩位施工时，应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位正确。3.铁路客专《验标》对CFG桩质量检验要求（1）原材料检测水泥：按验标规定检测强度、安定性、凝结时间，抽样检测一组，监理单位见证检验。粗细骨料：按验标规定检验含泥量、颗粒级配，抽样检测一组，监理单位见证检验。（2）施工质量检验①所用的水泥和粗细骨料品种、规格及质量应符合设计要求；检验数量：同一产地、品种、规格、批号的水泥，每200t为一批，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，分别每400m3为一批，当不足400m3时也按一批计。各种原材料每批抽样检验1组。检验方法：检查产品质量证明文件。在水泥库抽样检验水泥强度、安定性、凝结时间，在料场抽样检验粗细骨料含泥量、筛分试验颗粒级配。②CFG桩混合料坍落度应按工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制；检验数量：每台班抽样检验3次。检验方法：现场坍落度试验。③CFG桩混合料强度应符合设计要求；检验数量：每台班做一组(3块)试块。检验方法：制作混合料试块，进行28天标准养护试件抗压强度检验。④CFG桩的数量、布桩形式应符合设计；检验数量：全部检查。检验方法：计数。⑤每根桩的投料量不得少于设计灌注量；检验数量：每根桩检验。检验方法：料斗现场计量或混凝土泵自动记录。⑥CFG桩的有效长度应满足设计；检验数量：每根桩检验。检验方法：测量钻杆长度，并在施工中检查是否达到设计深度标志，施工后检查浮浆厚度，计算出桩的有效长度。⑦CFG桩的桩身质量、完整性应满足设计要求；检验数量：施工单位按总桩数的10%检验，监理单位按检验桩数的20%见证检验。检验方法：低应变检测（小应变检测）。⑧CFG桩处理后的复合地基承载力应满足设计要求；检验数量：总桩数的2‰，且每检验批不少于3根，监理单位见证检验，设计单位现场确认。检验方法：平板荷载试验。⑨CFG桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表的规定。ＣＦＧ桩施工允许偏差4．技术人员、旁站人员现场质量监控要点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）测量桩位前应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，原地面标高控制在正负5公分以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm处（见桩顶标高控制图）。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。桩顶标高控制图（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技术部确定。（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。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。（10）整个施工过程中，应安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录（记录格式附后）。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）为控制提钻速度，应购置秒表配发到记录人员，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设备租赁方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。大量工程实践表明，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（可根据运送混合料的距离进行调整）和易性好。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控制在140kg～180kg（根据各地粉煤灰的性能指标，具体粉煤灰掺入量试验后确定）。（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，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，每台班均须制作检验试件，进行28天强度检验，成桩28天后应及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。（19）冬季施工时混合料入孔温度不得低于5℃,对桩头和桩间土应采取保温措施。（20）CFG桩施工属隐蔽工程，施工完毕后先进行自检，自检频率为10%。自检合格后报第三方进行复检，复检合格报监理工程师签认后方可进行下一道工序施工。(21)CFG桩成桩后,桩顶以上没有一米垫层情况下严禁大型机械进入施工区。5、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工质量问题和控制措施（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