CFG桩施工技术(定稿)

中铁十二局集团宁安铁路六标工程指挥部CFG桩施工技术CFG桩简介CFG(CementFly—ashGrave)桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂和水按一定配合比均匀搅拌形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，既能较充分的发挥桩体材料的潜力，又可充分利用天然地基承载力，并能因地制宜利用地方材料，具有工效高、成本低、工后变形小、沉降稳定快的优点。CFG桩简介•CFG桩地基处理包括CFG桩身、桩帽（板）、褥垫层几部分组成。结构型式：桩＋板，桩＋帽＋褥垫层(本标段采用此种形式）CFG桩施工工艺1、设备的选型CFG桩可选用振动沉管钻机或长螺旋钻机施工。具体选用哪一类成桩机械和什么型号，要视工程的具体情况而定。对于粘性土、粉土、淤泥质土采用振动沉管成桩工艺。对存在的夹有硬土层地质条件的地区，使用振动沉管机施工，会对已成的桩造成较大的振动，导致桩体被震裂或震断。对于灵敏度较高的土，振动会造成土的结构强度破坏、承载力下降，可采用螺旋钻预引孔，再用振动沉管成桩工艺。对于成孔要求质量高的地区，使用长螺旋钻孔管内泵压成桩工艺。本标段设计采用长螺旋钻机施工。CFG桩施工工艺长螺旋钻管内泵压砼施工方法的施工机械也有两种类型的机械：步履式和履带式，如下图：CFG桩施工工艺履带式长螺旋钻机CFG桩施工工艺步履式长螺旋钻机1、施工机械的配备2、选用材料和配合比3、工艺流程CFG桩施工工艺CFG桩施工工艺1、施工机械配备根据进度计划及工艺试验，落实好设备配置，并及时维护，使所有机械处于正常状态，满足施工的需要，不影响施工的进度和质量。CFG桩施工工艺2、选用材料和配合比选用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合要求及原材料质量验收有关标准，并按规定进行抽检。按设计要求进行室内配合比试验，选定合适的配合比。CFG桩施工工艺流程3、工艺流程（如右图）：地表处理桩位检测放样桩机就位钻杆垂直度检查与调整钻杆内填满混合料混合料拌和运输与泵送移机到下一桩位钻孔至设计标高停钻边提钻杆边泵压灌注混合料清土混合料试件制作桩头处理桩体承载力抽检桩体完整性检查CFG桩验收桩间土开挖CFG桩施工工艺3-1平整场地对施工场地内地上和地下管线进行核查、拆迁和防护。清除地表植被，根据所测得的原地面标高和设计桩顶标高对照结果，平整钻孔场地，地面标高宜高于设计桩顶标50cm，预留排水坡度，做好排水沟等措施,并用压路机将原地面碾压至K30≥30MPa/m，以满足长螺旋钻机自重和抗倾覆的要求。CFG桩的施工工艺3-2施工放样在桩位用直径8mm的钢钎竖直打入20cm深孔，在孔内灌注石灰水或石灰粉，并在孔内插入标记物，可用一次性木、竹筷，便于桩位被埋没后查找。CFG桩施工工艺施工现场CFG桩施工工艺3-3钻机就位钻杆垂直度控制：钻机就位后，桩机悬挂双向垂球，旁站人员通过测设垂球与钻杆上下端的相对距离，判定机身的垂直度偏差是否满足规范或设计要求，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1.0%。桩位控制；在每一根桩施工前，通过已经标明临近的纵向、横向桩位用尺量，来确定桩机是否对准桩心。每根桩施工前由旁站人员对桩机进行桩位对中和钻杆垂直度检查，满足要求后方可开钻。桩位偏差超标CFG桩的施工工艺流程3-4钻进钻进开始时，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，一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又能检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻时应放慢进尺，并及时检查钻杆垂直度和桩位，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。桩长控制：在桩机机身上做明确的长度标识，为方便夜间施工控制，需用反光材料进行标识；标识的最小刻度一般为50cm或25cm；根据钻机塔身上的进尺标记，成孔达到设计标高时，停止钻进。钻孔弃土应及时转运到指定场地。CFG桩的施工工艺流程3-5灌注混凝土长螺旋钻机钻至设计标高，停止钻进，向钻杆芯管泵送混凝土灌注，当钻杆芯管中充满混合料，开始提升钻杆，压灌混合料，一边拔管，一边泵送，严禁先提管后泵料。混凝土坍落度、拌合时间应按工艺性试验确定的参数进行控制,搅拌时间不得少于1min。泵送混凝土，严禁先拔管后泵送混凝土（特别是端承桩），拔管时钻杆必须停止转动，拔管速率应按试桩确定参数进行控制，拔管速度均匀,穿透地质较硬地段，采用低档慢速钻进，软弱地层，快速钻进，以降低扩孔系数；混凝土泵送也必须连续。若混凝土供应不及时，造成钻机等料的情况，时间较长可能造成断桩或抱钻现象，尤其是在饱和砂土、粉土层。混凝土应灌注至设计CFG桩顶标高以上50cm，停止泵送混凝土。灌注混凝土方量不得少于设计桩长加超灌桩头的体积。3-6钻机移位根据钻机的具体情况，一般钻4、5个孔移动一次钻机。无论桩距大小，均不宜从四周转向圈内推进施工，因为这样限制了桩间土向外的侧向变形，容易造成土体大面积隆起，断桩的可能性较大，可采用由中心向外推进或一边向另一边推进的方案。当地下出现软弱层，发生窜孔现象时，钻机应采用跳孔作业，待相邻位置混合料凝固后，再钻相邻桩位。3-7清除钻泥钻泥在钻孔过程中必须随时清除，钻机移位后把剩余的钻泥清除。应当注意：①除50小型挖掘机外，任何机械设备不得进入CFG桩钻孔灌注场地。②挖土时不得扰动设计桩顶标高以下的桩间原土。③不得挖动已经灌注的CFG桩，使桩头破坏。CFG桩的施工工艺流程CFG桩施工工艺流程3-8CFG桩都埋在地面以下，桩顶有湿黏土封顶，无需专门养护。桩灌注完成后混合料龄期达14天后方能进行桩间土开挖、清理。自然养护期间必须保护钻孔灌注现场，任何机械不得进入钻孔灌注区。CFG桩的施工工艺流程3-9截桩头和开挖桩间土桩间土开挖时，挖掘机易碰撞桩头造成浅层断桩，施工中采取桩头两次截桩方案，避免人为造成桩头破坏：一是在CFG桩灌注完成后砼凝固之前，湿截桩即采用小挖掘机将桩头砼和钻泥一起清理出去，留30~50cm不截，强度达到80%后，使用小挖掘机（斗宽0.6m）开挖桩间土，使用改装后的切割机进行切割，减少对桩体的破坏，切割完成后，断面平整。CFG桩的施工工艺流程3-10桩的检测3.10.1桩身完整性检测CFG桩桩身完整性采用低应变动力试验检测。根据检测结果判定桩身完整性。3.10.2CFG桩混合料强度每台班制作混合料标准立方体试件1组，进行28d标准养护后，进行试件抗压强度检测。根据检测结果判定其质量情况。3.10.3CFG桩复合地基静力载荷试验分别进行单桩、复合地基载荷试验，计算沉降与承载力。检验数量：桩数的0.2%，且不少于3根桩身低应变检测堆载法地基承载力检测CFG桩的施工工艺流程3-11质量要求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CFG桩质量控制措施1）施工中严格按照设计配合比进行，每台钻机每台班随机抽取混凝土试件一组，根据抗压强度作为混合料强度判定标准；2）钻机进场后先用钢尺检查钻机钻杆的直径，钻杆直径不小于设计桩径，钻机主塔高度大于桩长5m左右；3）开钻前放出控制桩位，对钻机人员进行技术交底，钻机人员根据控制桩位，用钢尺放出每根桩位。4）开钻前根据桩基设计桩长和桩头保护层厚度，在钻机主塔位置作明显标记，作为控制钻机钻进深度的依据。5）钻机到位后，指挥人员指挥钻机调整位置，利用机架上悬挂的两个方向垂直标确定钻机垂直度满足要求；6）在CFG桩开始施工时，担心逐桩施工会造成串孔，用隔桩跳打的施工方式，但是隔桩跳打时，第二遍桩机就位又容易对已施工的桩的挤压破坏，应根据地质不同选用跳打和逐桩打。CFG桩质量控制措施7、CFG桩在灌注砼时，上部1-3米因为砼的压力变小，砼中有细微气泡排不出来，而CFG桩的主要受力部分都在上部，因此上部桩体的不密实，极易造成桩在工程使用过程中的破坏，解决办法，一是在施工完成后，砼凝固之前使用振捣棒振捣上部砼，加强砼的密实性；二是加强砼的坍落度控制，坍落度过小易造成蜂窝现象。CFG桩质量控制措施3、拔管速率的控制拔管速率太快将造成成桩桩径偏小或缩径断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不均，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率，拔管速度一般控制在2～2.5m/min比较适宜，此处的拔管速度为线速度，不是平均速度，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率适当放慢。拔管过程不允许反插。CFG桩质量控制措施4、断桩的原因分析和处理断桩，是指CFG桩成桩后，桩身混凝土面不连续，中间有垂直于桩中心轴线的开裂或间隔。断桩是CFG桩最大的质量事故。断桩的原因有很多，主要有：1）施工保护不够，有大型工程机械在强度未达到的CFG桩区域运行，使桩被压断或把桩头压碎；2）长螺旋钻机的排气阀被堵；3）灌注混凝土时，混凝土灌注供应不及时；4）地质原因，地下水丰富，易产生断桩；5）拔管和泵送混凝土配合不和谐；6）截除桩头时操作不当遭到破坏。切割后的桩头浅层断桩及处理方法CFG桩质量控制措施防止断桩的方法1）对于施工保护不足造成断桩，最有效的方法是加强已经灌注CFG桩区域的保护，用钢管或其它较结实的材料将场区围护起来，严禁一切大型机械进入。2）对于排气阀设置不当造成断桩的解决办法，一般在钻机在出厂时排气阀位置已经设置的很好，不需要作改进，只有极少数的钻机才出现这种问题，要经常检查排气阀，并将包裹排气阀的混凝土凿除。3）混凝土供应不及时造成断桩，加强混凝土调度，及时供应CFG桩混凝土，保证混凝土连续供应，就可以防止因混凝土供应不及时造成断桩。CFG桩质量控制措施防止断桩的方法4）对于地质原因造成的断桩，施工中是很难控制的，对流塑状和地下水丰富的地质情况应对CFG桩处理进行适应性论证。5）对拔管和泵送混凝土配合不和谐造成的断桩，应寻求操作人员之间的默契配合。6）对截除桩头时人为遭到破坏的情况，对作业工人进行培训，提高操作技能，可避免此种情况。CFG桩质量控制措施1、桩帽施工各种桩帽形式的工艺比较表桩帽形式倒杯圆柱土模现浇土模现浇钢模现浇钢模预制机械费用泵送泵送泵送预制厂吊车装车+运输+卸车+安装工序开挖后夯实回填再挖模开挖后夯实回填再挖模开挖后浇筑砼再夯实回填开挖后安装再夯实回填模型定位难难易易桩帽与桩身和桩间土结合好好底面好侧面夯实回填底面不好侧面桩帽施工工艺2、桩帽形式各种桩帽形式的施工工艺钢模施工土模施工在京沪高速铁路济南西客站工地程建设施工中，集团公司针对CFG桩复合基施工进行了研究，通过科技创新，采用开挖土模，运用自主研制的旋切截桩机截桩，而后现浇混凝土的方法进行桩帽网结构施工，优质、高效的完成了施工任务，并总结形成了土模旋切截桩现浇桩帽的施工工法。本工法具有桩体完整率高、桩间土扰动小、高效、经济、便捷等特点，2008年通过了山西省建设厅工法关键技术鉴定，技术水平达到国内领先，有较大的推广价值及借鉴意义。土模旋切截桩现浇桩帽施工工法1、流程简捷，工效高，速度快。采用先机械填筑后人工开挖的土模法，无需进行CFG桩成桩后桩间土的挖除与回填，简化了作业工序，提升了施工速度；运用自行研制的旋切截桩机截除桩头，降低了作业人员劳动强度，大幅提高了工效。2、操作灵便，扰动小，质量好。土模法可避免因清运保护土层和去桩头作业对桩顶设计平面以下桩间土的过度扰动，解决了机械开挖作业磕碰桩身造成断桩及桩间土回填质量不高的问题。旋切截桩机构思新颖，在狭小土模空间内作业灵便，可解决采用普通截桩机无法在土模内作业，而采用风镐去除桩头又费时耗力、观感较差、易伤桩身的问题。工艺特点3、工艺先进，施工便利，便于推广。场地的硬化填筑、桩帽土模开挖和截桩机旋切截桩施工工艺容易掌握，施工组织要素配置易于实现，有利于推广。4、设备精巧，成本低廉，效益显著。自主研制的截桩机构造精巧、结构简单、配件易购、制作廉价，可进行自加工，有效降低设备成本投入，社会经济效益显著。工艺特点本工法适用于铁路、公路、房建、市政等工程CFG桩复合地基桩帽网（