CFG桩试桩方案(试桩)

1CFG桩试桩施工组织设计一、工程概况DK251+000-DK251+000段线路以填方通过冲洪积平原，地形平缓，地表大部分大部辟为耕地及果园。津秦正线与京秦改线并行。津秦正线路堤最大填高9.28m,边坡最大高度9.44m。京秦改线路堤最大填高8.63m,边坡最大高度6.83m。基底加固采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG）桩处理，桩长5~8.5米，桩径为0.4m，桩间距1.5—1.8m，桩身设计强度为C20，布置形式见附图。桥头地基处理过渡段地段，混凝土底座应力扩散角以内正方形布置，间距1.5m；以外长方形布置，纵向间距1.5m，横向间距1.6～1.8m,横向最外两排桩横向桩间距可适当放大但不得大于2.0m。正线区间非桥头地基处理过渡段地段，混凝土底座应力扩散角以内正方形布置，间距1.5m；以外长方形布置，纵向间距1.5m，横向间距1.6～1.8m，横向最外两排桩横向桩间距可适当放大但不得大于2.0m。二、试桩目的目的是为了复核地质资料以及设备、工艺、施打顺序是否适宜，确定配合比、塌落度、搅拌时间、泵送时间、泵送压力、钻杆提升速度以及下钻速度等各项工艺参数，以指导下一步CFG桩的大规模施工。三、试桩地质情况及位置试桩位置为DK250+000~DK251+000附近，该段地质条件：粉质黏土：黄褐色，硬塑，含少量角砾。砾砂：灰白色，中密，饱和。圆砾土：黄褐色，中密，稍湿～饱和。均质混合岩：褐灰色，红褐色，全风化，岩芯呈土状。地震动峰值加速度：0.10g。土壤最大冻结深度：0.9m。2四、试桩要求1、试验桩根数及布置试桩桩位布置：试桩时做DK250+700~DK250+900段内3901根试验桩，桩径d=0.4m，桩间距a=1.5—1.8m，桩长7—8.5m。水泥用量拟为12%，其中取1‰的桩用于做复合地基承载力试验，1‰的桩做单桩承载力试验，抽取不少于10%的桩做低应变动力试验，检测桩身完整性。每工点做不少于3根试验桩竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题，修改施工工艺或桩体材料配合比重新试验直至满足要求并报监理单位确认后方可施工。具体布桩位置见附图。2、试验内容无侧限抗压强度试验：28天无侧限抗压强度不小于设计强度。单桩承载力不低于300KN，复合地基承载力不低于250KPa。（注：第三方检测提出可做几组14天无侧限抗压强度试验，若能满足设计要求，则可不必做28天无侧限抗压强度试验，否则仍采取28天无侧限抗压强度试验。单桩承载力试验正线、改线各取3根做14天试验，若设计满足要求，则可不必做28天试验，否则仍按28天执行。）五、施工准备1、施工材料及实验准备CFG桩桩体混合料由水泥、卵石（或碎石）、石屑或砂、粉煤灰（必要时加适量泵送剂），加水在搅拌机中强制搅拌而成。混和料的密度一般为2.1～2.3t/m³。长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注法混和料塌落度为160～200mm。（1）水泥：采用42.5级普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。（2）卵石或碎石粗骨料：满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m³，最大粒径：振动沉管法不大于50mm，长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法不大于25mm。（3）砂：采用干净的河砂，类型宜为中粗砂，含泥量小于5％。（4）石屑：石屑率一般在0.25～0.33。3（5）粉煤灰：振动沉管法所用粉煤灰为电厂收集的粗灰；长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法所用粉煤灰细度（0.045mm方孔筛筛余百分比）不大于45％，即等级要求Ⅲ级或Ⅲ级以上。（6）泵送剂：泵送剂用于改善拌和料泵送性能，泵送剂用于勉强可泵的混和料，掺入量根据泵送剂的类型而不同。当混和料泵送性能满足施工要求时，可不掺泵送剂；当水泥掺量相对较低和气温高的季节，需要时可在配比中加适量泵送剂，但必须严格控制掺入量。（7）CFG桩应采用合格的P.S42.5硅酸盐水泥。使用前应将各原材的样品送试验室检验。所需材料应提前进场，水泥和粉煤灰必须有出厂合格证，必须送试验室检验合格后方能使用。2、施工场地准备（1）场地施工前应挖除地表植物根系并将场地整平，整平标高＝设计桩顶标高+0.5m，地表碾压至K30≥60MPa/m。（2）场地内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测。若地表水、地下水复测结果与设计不相符应及时通知有关单位进行再次复测。不得使用有侵蚀性水作为施工用水。（3）施工前应根据相关专业设计文件对路基范围内的管线进行调查核实和迁改，对没有迁改而施工中又可能对其造成影响的管线，须注意加强施工防护，（4）施工场地应具备三通一平条件。3、测量准备放线前对各控制点进行复核后，按设计要求放线，准确定出各搅拌桩的位置；搅拌桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位。4、机械准备CFG桩施工工艺归纳起来主要有以下两种方法，即振动沉管打桩机施工和长螺旋钻管内泵压施工。振动沉管打桩机施工主要机具为振动沉管机、搅拌机，具有施工操作简便、施工费用较低及对桩间土的挤密效应显著等优点，缺点为振动及噪音污染严重，难以穿透硬土层，施工时混合料的运输一般为翻斗车或人工运输，效率相对较低，新打桩对已打桩产生不良影响(如挤断已打桩)。长螺旋钻管内泵压施工机械是由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成，具有低噪4音、无泥浆污染、是城区和居民区的首选工艺，穿透能力强、施工效率高等优点；缺点为施工费用较高，施工操作复杂。考虑客运专线施工工期要求紧，工程质量要求高，在非塑性指数较高的饱和软粘土和淤泥质土地段可选长螺旋钻孔钻机施工。长螺旋钻孔钻机的结构形式与工作原理如下图所示。六、施工工艺及操作要点1、工艺原理CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，其结构形式如图下图所示。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，桩身强度等级为C20，可全桩长发挥侧向摩阻力，桩端落在好的土层时可很好地发挥端部阻力，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。在复合地基增强体(桩体)系列中，它的置换作用最强。长螺旋钻孔钻机的结构形式与工作原理图搅拌机溜槽混凝土泵钻头钻杆刚性管高强柔性管内腔管动力装置弯头排气阀卷扬系统5比例：1:100碎石垫层厚0.2碎石垫层高强土工格栅碎石垫层厚0.1CFG桩地基处理标准横断面图（一）厚0.5CFG桩碎石垫层厚0.2高强土工格栅级配碎石高强度土工格栅≯2.0≯2.01.6～1.81.6～1.81.6～1.81.6～1.8桩帽桩帽间填碎石≯2.0≯2.0高强度土工格栅Ⅱ级配碎石Ⅰ高强土工格栅碎石垫层厚0.2CFG桩厚0.5CFG桩地基处理标准横断面图（三）碎石垫层厚0.4高强土工格栅碎石垫层碎石垫层厚0.2比例：1:100CFG桩、桩间土、褥垫层。三者一起形成复合地基。当基础承受垂直荷载时，桩和桩间土都要发生变形。桩的模量远比土的模量大，桩比土的变形小，由于基础下面设置了一定厚度的褥垫层，桩可以向上刺入，伴随这一过程垫层材料不断补充到桩间土上。以保证在任意荷载作用下桩和桩间土始终共同参与受力,减小6基础底面积的应力集中，调整桩、土的应力比，随着褥垫层厚度的增大，复合地基桩、土应力比变小，直至接近于1。当褥垫层厚度达到一定程度时,地基反力即为天然良好地基反力。CFG桩复合地基于普通桩基的比较如下图所示。2、施工工艺流程CFG桩施工工艺流程图CFG桩复合地基与普通桩基对照图73、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工要求（1）在施工钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混凝土泵送量应与拔管速度相配合，边灌注边提钻，保持连续灌注，均匀提升，同时应保证钻头始终埋入混和料中。（2）遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料，避免造成混合料离析、桩身缩径、断桩和夹泥等。（3）钻孔应先慢后快。成桩过程中，若发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。8（4）混和料应按设计配合比（室内配比试验确定并通过成桩工艺性试验验证的配合比）经搅拌机拌和，坍落度、拌和时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌和时间不得小于60S；搅拌的混和料必须保证混和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芯管内。（5）CFG桩成孔至设计标高后，停止钻进，开始泵送混和料，当钻杆芯管充满混和料后开始拔管，严禁先提管后泵料。（6）钻杆应静止提拔，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提拔速度和泵送量，提拔速度一般宜控制在2m～3m/min，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。（7）施工中应保证排气阀正常工作，施工中要求每工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞。（8）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，保证桩位准确。4、为保证质量，施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m。5、施工中桩长及桩径偏差均不小于设计值，垂直度偏差不大于1％，桩位偏差不大于50mm。6、CFG桩施工完毕在其混合料初凝后，进行打桩弃土清运，清运完毕后人工开挖其下50cm保护土层，保护土层清除后，截除桩顶设计标高以上桩头，截桩时在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打将桩头截断，最好采用截桩机截桩。桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高，桩顶允许偏差0～+20mm。7、成桩过程中应抽样做混和料试块，每台机械每天应做一组（3块）试块（边长为150mm的立方体)，标准养护，测定其立方体抗压强度是否满足设计要求，以控制施工质量。8、桩帽（1）CFG桩桩端持力层为低压缩性土或CFG桩距桥头40m～80m范围地基处理过渡段范围，CFG桩桩顶设C25钢筋混凝土桩帽，桩帽施工应在桩检测合格后进行，尺寸为长100cm，宽100cm，高30cm。（2）桩帽模板拆除后桩帽四周应回填与垫层同种类碎石并碾压密实。99、钢筋混凝土板靠近桥头40m地基处理过渡段范围，CFG桩桩顶设0.2m厚碎石垫层和0.1m厚C20素混凝土垫层，垫层顶部设C30钢筋混凝土板，板长40m，于20m处设一道伸缩缝，缝宽0.03m,板厚0.5m，板宽根据路堤宽度确定，钢筋混凝土板现场浇筑。10、褥垫层CFG桩检测合格后，除设置钢筋混凝土板地段，桩顶（或桩帽顶）铺0.6m厚碎石垫层，垫层内夹铺两层双向100kN/m高强土工格栅。垫层用碎石应由未风化的干净砾石或轧制碎石而成，级配良好，粒径小于2mm的部分不应超过总重的45％，最大粒径不宜大于50mm，含泥量不能大于5％，不含植物残体、垃圾等杂质。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面桩间土的含水量较少时，也可采用动力夯实。褥垫层内铺设双层土工格栅时，先铺设0.2m厚碎石垫层，碾压密实，其上铺设一层土工格栅，再铺设0.2m厚碎石垫层，碾压密实铺设上层土工格栅，填筑其上碎石，碾压密实后施工其上填土。（1）土工格栅铺设前先按幅宽在铺筑层划出白线，然后用铁钉固定格栅的端部（每米宽用钉8根，均匀距离固定）。（2）固定好格栅端部后，用铺筑机将格栅缓缓向前拉铺，每铺10米长进行人工拉紧和调直一次，直至一卷格栅铺完，再铺下一卷，操作同前。（3）铺完一卷后用压路机从起始点开始向前进方向碾压一遍即可。（4）以卷长为单位作为铺设的段长，在应铺格栅的段长内铺满以后，再整体检查一次铺筑质量，然后接着铺筑下一段。下一段铺筑时，格栅与格栅搭接10～15cm，并用铁钉或木楔固定后继续向前进方向铺第二段。依次类推，操作要求同前。11、土工合成材料要求（1）土工格栅可采用双向拉伸高强聚酯长丝经编土工格栅或双向粘焊土工格栅10双向高强聚酯长丝经编土工格栅：每延米纵、横向极限抗拉强度≥100kN/m，纵、横向标称抗拉强度下的伸长率≤13%；纵、横向2%伸长率时,纵、横向拉伸力≥35kN/m；纵、横向5%伸长率时,纵、横向拉伸力≥70kN/m。双向粘焊土工格栅：每延米纵、横向极限抗拉强度≥100kN/m，纵、横向标称抗拉强度下的伸长率≤13%；纵、横向2%伸长率时,纵、横向拉伸力≥55kN/m；纵、横向5%伸长率时，纵、横向拉伸力≥65kN/m；节点极限剥离力≥300N。（2）土工合成材料应从正规厂家采购，严禁从各类代理公司采购，并应进行严格的