CFG桩复合地基处理

第1页共17页摘要CFG桩复合地基作为软土地基加固的一种地基处理措施，近年来在各种工程建设中已应用的相当广泛。因此，有必要对其施工工艺进行分析总结，以指导施工。结合工程实际，在施工过程当中遇到的突发情况和影响质量问题的安全隐患进行控制。对施工中易出现的混凝土超灌、缩颈、窜孔、堵管等问题的深入研究取得了良好的地基处理效果，为以后的施工提供了充足的经验。关键词：CFG桩施工工艺质量控制AbstractCFGpilecompositefoundation,asakindoffoundationtreatmentofsoftsoilfoundationreinforcementmeasures,inrecentyearshasbeenusedverywidelyinallkindsofengineeringconstruction.Therefore,itisnecessarytoanalyzeitsconstructiontechnology,inordertoguidetheconstruction.Combinationwiththeengineeringpracticeintheconstructionprocessofemergencyandinfluencethequalityoftheproblemsofpotentialsafetyhazardcontrol.Whichwereliabletooccurduringtheconstructionofconcretesuperirrigation,necking,channelingproblemsuchasholes,blockingpiperesearchhasobtainedthegoodeffectoffoundationtreatment,providesampleexperienceforfutureconstruction.Keywords:CFGpileconstructiontechnologyqualitycontrol第2页共17页目录1前言………………………………………………………………………………42工程概况及设计要求……………………………………………………43施工准备………………………………………………………………………43.1主要机械设备的选择………………………………………………43.2原材料和配合比的选择……………………………………………53.3施工前准备……………………………………………………………53.4清理换填………………………………………………………………53.5成桩工艺性试验……………………………………………………54施工工艺及操作要点……………………………………………………54.1三七灰土桩……………………………………………………………64.1.1工艺流程………………………………………………………64.1.2灰土配置………………………………………………………64.1.3灰土施工注意事项……………………………………………64.2CFG桩……………………………………………………………………64.2.1工艺流程…………………………………………………………64.2.2桩机就位………………………………………………………74.2.3钻进成孔………………………………………………………84.2.4拔管灌注………………………………………………………84.2.5移机及回填桩孔………………………………………………84.2.6桩头处理………………………………………………………84.2.7桩基检测…………………………………………………………84.2.8碎石垫层………………………………………………………95施工质量过程控制………………………………………………………96常见问题和预防措施……………………………………………………106.1堵管、爆管………………………………………………………………106.1.1配合比设计不合理……………………………………………106.1.2混合料搅拌质量缺陷…………………………………………106.1.3设备缺陷…………………………………………………………116.1.4气温原因…………………………………………………………126.2断桩………………………………………………………………………126.3桩头空芯………………………………………………………………126.4桩尖软弱………………………………………………………………12第3页共17页6.5窜孔……………………………………………………………………126.6桩身缩径……………………………………………………………137结论及建议…………………………………………………………………13结束语……………………………………………………………………………15谢辞………………………………………………………………………………16参考文献………………………………………………………………………17第4页共17页客运专线CFG桩复合地基处理研究1前言随着我国国民经济的发展，基建项目进入一个高速发展的时期。高速铁路由于具有运能大、速度快、耗能小、安全性高、经济效益好等优点，已成为许多国家旅客运输发展的共同趋势，其建设成就尤其引人瞩目。根据高速铁路路基施工特点，控制路基变形已成为高速铁路路基设计最核心的理念也是最为困难的工作。近年来对软土地基加固措施越来越成熟，CFG桩复合地基是由中国建筑科学研究院地基所开发的一种新型地基处理方法，与一般的碎石桩相比具有成桩质量高，地基承载力提高幅度大，变形小，经济合理等特点。综合了碎石桩与桩基础的优点，后期强度较好。CFG桩（comcntflyashgravelpilc）即水泥粉煤灰碎石桩，是在素混凝土桩基工艺发展起来的。主要是由碎石、石屑、粉煤灰并掺入适量水泥和水拌合而成的具有一定粘结强度的桩。桩和桩间土一起通过碎石和土工格栅垫层形成CFG复合地基，从而提高承载力，减少沉降。CFG桩复合地基由桩、桩间土及加钢褥垫层三部分构成。其中加固机理为褥垫层受上部分基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土。土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者成了受力整体，共同承担上部基础荷载。本文结合某一具体工程，系统介绍了CFG桩在高速铁路软土路基的处理中施工工艺，质量控制方法及加固效果，对类似工程具有重要的参考价值。2工程概况及设计要求新建北京至沈阳铁路客运专线辽宁段TJ-2标段位辽宁省朝阳市凌源市境内。起止里程DK283+961-DK312-350，全长28.35Km。其中CFG桩施工段路基位于西梁隧道出口和杨杖子特大桥之间的区段，里程为DK288+055-275。加固区工程地质主要为低山丘陵及丘间平原。上层低液限粉质黏土，下伏层含卵石土、碎石土、砂类土等，强风化至弱风化，风化不均匀。设计采用三七灰土桩和CFG复合地基处理。CFG桩设计桩径为0.5m,桩长4-19m,桩间距1.5-2.0m不等，正三角形布置。松软地段桩顶采用圆锥形扩大桩头，褥垫层设计厚度为60cm。3施工准备3.1主要机械设备的选择根据设计桩径及桩长选择ZKL-20型长螺旋钻机，混凝土输送泵车，8-12m混凝土运输车，灰土夯机JKL-5、灰土挤密桩机HTB-120，以及150Kw发电机组。第5页共17页3.2原材料和配合比的选择CFG桩原材料包括砂、石、水泥、粉煤灰、和外加剂。根据施工实际选择拌和站集中预制混凝土。在进场前需要确定原材料的种类、品质，并将原材料送至试验室进行化验和做混凝土配合比验证。（1）水泥：P.O.42.5（朝阳山水普通硅酸盐水泥）（2）粉煤灰：绥中大地F类C50以下级灰（3）细骨料：宁城通利中砂（细度模数2.2-3.0），含泥量小于3%。（4）粗骨料：由（5-16mm）、（16-25mm）碎石按（4:6）比例混合而成的连续级配。（5）减水剂：山西凯迪聚羟酸高性能减水剂、规格（KDSP-1）标准型。桩体强度等级为C20混凝土参考配合比；水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料1（5-16mm）:粗骨料2（16-25mm）：减水剂：水=【210:90:872:426:640:2.40：162（Kg/m³）】。试验配合比拌合物性能均符合设计要求,具体施工配合比可根据环境类别及作用等级通过室内配合比试验确定。混合料坍落度宜为160~200mm。3.3施工前准备施工前进行地质复核，验证设计，确定加固深度范围。地质核查有触探法、先导法。静力触探试验，毎100m测3处，核查基底的Ps值是否与设计相同；先导坑法沿线路方向毎25m核对1个断面，选取左、中、右3个点，利用长螺旋钻取出的芯样核对。3.4清理换填清理原地表，进行换填施工。换填材料采用A-B组料，加固方法采用三七灰土和CFG桩复合地基处理。施工要求如下：（1）当底部起伏较大，设置缓坡或台阶、台阶宽度不应小于8m,坡度小于6%。换填按先深后浅顺序进行，底部的开挖宽度不得小于路堤宽度加放坡宽度。（2）一般换填厚度为30-50cm,特殊地段换填厚度较大时分层填筑、碾压，最终形成的工作垫层压实度大于92%。（3）换填后的基底做好排水，快速施工，避免雨水聚集对基底造成破坏。3.5成桩工艺性试验施工前应进行成桩工艺性试验（一般相同地质条件、料源、施工队伍及相同的混合料配比情况下不少于2根）。确定配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数，确定试桩完整性及承载力满足设计要求后方可根据试桩确定的工艺参数进行后续桩施工。第6页共17页4施工工艺及操作要点根据该工程特点及技术要求，必须先完成灰土桩的施工，然后再进行CFG桩施工。施工顺序为：基坑开挖——夯实灰土桩施工——CFG桩施工——桩间土开挖桩头剔凿。4.1三七灰土桩4.1.1工艺流程a.成孔就为——调平——冲击——成孔——移机下一根桩成孔b.夯填就为——调平——填土夯击——成桩——移机下一根桩4.1.2灰土配置施工前试验室应对灰土桩所使用的原材料进行检测，合格后方可使用。对石灰进行灰剂量、钙镁含量测定；对土进行分类，确定土的名称、最大干密度和最佳含水量等。进行灰土试拌、依据灰土最优含水率±2%的范围制作试件成型7天、28天无侧限抗压强度试件，共3组，每组6块，养护至规定龄期后进行无侧限抗压强度试验。灰土室内检测结果如下：体积比换算质量比：ρ石灰=0.55g/cm3ρ土=1.50g/cm3（0.55*3）/[（0.55*3）+（1.50*7）]*100=13.6%根据施工经验及施工水平即总结出3:7(体积比)灰土为13%：87%（质量比）灰土。4.1.3灰土施工注意事项（1）灰土配置时应将生石灰充分消解，过筛后使用，最大粒径不大于5mm,土粒也应过筛，最大粒径不大于15mm,石灰和土粒应拌和均匀，色泽一致。（2）三七灰土宜采用平碾振动，压实系数≥0.95。（3）土粒采用粘性土和粉土，土粒中有机质含量不超过5%，不得含有膨胀土。灰土的含水量与最优含水量允许偏差为±2%，现场可根据经验判断，即“手抓成团，落地开花”。混合料拌和后应在48小时内用于成桩，不得久置。4.2CFG桩4.2.1工艺流程钻机就为-钻进成孔-拔管灌注-钻机移位-回填覆盖桩孔。其工艺流程如下图：第7页共17页钻机就位拌和CFG桩混合料钻孔至设计标高泵送CFG桩混合料混合料注满后按规定速度清边泵送边提拔钻杆至地表除弃土移位施打下一根桩按上述工序施打完全部CFG桩后打桩结束清除桩间土、凿桩头验桩、验槽褥垫层施工及验收CFG桩复合地基验收长螺旋钻机CFG桩施工工艺流程图4.2.2桩机就位各项准备工作做好以后就可以进行打桩了。移动桩机使钻头对准桩位，关闭钻头偏门向下移动钻杆至钻头触及地面，关闭大护筒，调整垂直，使垂直度偏差小于1%。第8页共17页4.2.3钻进成孔启动动力头钻进，先慢后快，以减少钻杆摇晃。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、移位，甚至使钻杆、钻具损坏