高速铁路路基CFG桩工艺试验方案

1新建××高速铁路路基CFG桩(DK××+××～DK××+××)工艺试验方案中国××集团××高速铁路土建工程三标段项目经理部五工区二00八年二月一十六日1路基CFG桩工艺试验方案1工程概况新建××高速铁路土建工程第××标段第××工区线路经过地区为鲁中南低山丘陵及丘间平原，地表以剥蚀为主，部分地段基岩裸露。新生界地层有第四系洪、坡、残积以及冲积、湖积层，主要岩性为新黄土、黏土、粉质黏土、卵石土、碎石土、砂类土等，新黄土具湿陷性，一般湿陷系数为0.015～0.071。本工区段CFG桩复合地基是路基的主要加固形式，CFG桩设计桩径为0.5m，桩间距为1.5～1.8m，桩长3～9.6m，桩尖置于粗砂或花岗片麻岩层中0.5m，设计单桩承载力为800KN，正方形布置，桩顶设0.6m碎石层。本工区CFG柱的具体分布位置及主要工程量见下表1：表1五工区CFG桩主要工程数量表序号桩号CFG桩工程量(m)工程地质情况起止1DK507+852DK507+8203392CFG桩位于粉土层,桩尖置于花岗片麻岩2DK512+142DK512+40018579CFG桩位于粉质黏土层,桩尖置于含砾砂岩3DK512+540DK512+88027042CFG桩位于细砂、粉质黏土层、淤泥质粘土,桩尖置于粗砂层4DK514+350DK514+48310603CFG桩位于素填土、粉质黏土层,桩尖置于粗砂层合计596162试验目的根据高速铁路建设要求，施工前应进行成桩工艺性试验，通过试验获取相关施工数据以确保设计参数，指导下一步施工,施工过程中主要取得如下施工参数：1、通过试验确定人员、设备的最佳组合方式；2、通过试验钻孔复核地质资料；3、通过试验确定施工工艺、施工顺序、控制措施；4、通过试验确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数。3试验地点根据上表1中CFG桩所处的工程地质情况，本次试验的地点选择：在DK512+540～DKDK512+880段进行CFG桩成桩工艺试验，该段在整个工区CFG桩施工中具有代表性，在该段内进行4根相邻的CFG桩成桩试验，2根采用螺旋钻泵压法施工，2根采用振动沉管灌注法施工。4总体安排24.1组织安排（1）试验过程由工区路基一队负责实施，工区技术质量部、工程管理部、试验室监督配合。（2）试验过程数据记录收集工作由工程管理部路基专业工程师负责，并报工区项目部汇总分析、编制试验成果。（3）试验工作于2008年3月15日至2008年4月1日，并完成成果报告报请监理工程师批准。4.2总体施工方案CFG桩采用长螺旋钻孔和振动沉管法施工。在地层较硬的情况下，选用长螺旋钻孔法施工。在地层较软弱的情况下，采用振动沉管法施工。混合料由拌和站集中拌制，混凝土罐车运输至现场，地泵输送。5资源配置5.1机械配置试验施工过程中投入的主要机械设备详见下表2。表2主要机械设备表序号机械设备名称规格型号数量设备状况1长螺旋钻机KL8001良好2振动沉管桩机1良好3汽车起重机QY25E1良好4混凝土搅拌站HZS1201良好5混凝土运输车8m32良好6砼输送泵HBT60A1良好7装载机ZL50-D1良好8挖掘机加腾700-71良好9自卸汽车15T2良好10基桩动测仪RS-1616KP1良好11传感器161001良好12千斤顶VD-20001良好13压力表/压力传感器1套良好14尼龙锤1良好15百分表/位移传感器1套良好5.2人员配置CFG桩工艺试验由工区工程管理部负责组织完成，整个试验工作由路基一队队长负3责，在试验过程中配置技术员1人、施工员1人、试验员1人及施工作业人员15人，人员具体职责分工见下表3。表3试桩施工组织管理机构表姓名职务职责××工区副主任全面负责CFG桩试桩工作××专业工程师负责试验过程中的技术管理、数据记录收集整理工作××路基一队队长负责试验过程中现场组织、协调、管理工作××工区试验室主任全面负责试验过程中的试验工作作业人员15名作业人员负责试验过程中的具体操作，按各工种合理配置人员组合5.3材料配置（1）原材料：水泥采用平阴山水泥有限公司生产的PO.32.5水泥、水采用混凝土拌合站里面的自来水、粉煤灰采用泰安建能建材公司生产的粉煤灰、碎石采用山东金鲁城有限公司石场碎石。按设计配比配制混合料,混合料坍落度宜为160mm～200mm。（2）混合料配合比：按设计配比配制混合料,混合料坍落度宜为160mm～200mm。试验过程中拟采用的混合料配合比详见下表4。表4混合料配合比表配合比用原材料配合比（质量比）单位用量（Kg/m3）1水泥P.O32.512252砂中粗砂3.227243碎石5～20mm1.3931220～40mm3.247294粉煤灰Ⅲ级0.781755水饮用水0.871956施工工艺、方法6.1施工工艺CFG桩采用长螺旋钻孔或振动沉管法施工的工艺流程见下图“CFG桩施工工艺框图”。4CFG桩施工工艺框图6.2施工步骤及方法（1）测量放线：施工前测量组放设加固边线，项目队根据设计准确放样桩位并用标桩标示；（2）施工方法：1）CFG桩长螺旋钻孔法施工A.钻机就位后校正好钻杆的位置和垂直度，垂直度的容许偏差不大于1%。B.按设计配比配制混合料，混合料坍落度宜为160mm～200mm。平整场地钻机对位位长螺旋钻进（振动沉管）泵料（投料）成桩定桩位停钻结束成桩28天后强度和复合地基承载力检测成桩试验安装桩机位CFG混合料搅拌计量投料配合比确定材料试验制作试件不合格合格5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，启动电机，将钻杆旋转下沉至设计标高，关闭电机，清理钻孔周围土。成孔时应先慢后快，这样能避免钻杆摇晃，也能及时检查并纠正钻杆偏位的差值。C.CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先拔管后泵料。成桩的提拔速度控制在2m/min～3m/min，成桩过程连续进行，避免供料出现问题导致停机待料。D.移机前对下一根桩的桩位进行清理辨识，确保桩位的准确性。必要时移机后清洗钻杆和钻头。确认成桩符合设计要求后用粒状材料封顶。2）CFG桩振动沉管法施工A.清理施工场地，按设计作好封底层；施工放样，根据设计图纸布置桩位，作好标志。B.桩机就位，调整套管与地面垂直，保证垂直度符合规范要求；在套管上标志出打设深度，确保加固深度满足设计要求。C.启动电动机，开始沉管，注意保持桩机的稳定，避免倾斜和错位。沉管过程中须作好记录。激振电流每沉1m记录一次，对土层变化处应特别说明，直到沉管至设计标高。D.混合料采用厂拌，混凝土输送车运输。E.沉管至设计标高停机后，立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。当混合料加至钢管投料口平齐后，开动电动机，沉管原地留振l0s左右，然后根据试桩确定拔管速度边振动边拔管。F.当桩管拔出地面，确认成桩符合设计要求后用粒状材料封顶，然后移机继续下一根桩施工。G.CFG桩施工完成并检测合格后，人工切割桩头施工质量较差段，在桩顶铺设0.6m厚碎石垫层，垫层内铺设一层双向土工格栅（抗拉强度≥110kN/m）。6.3施工质量控制及检测（1）施工的每一个环节，严格按照《客运专线铁路路基工程施工技术指南》和《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》进行施工和检测。加强混合料质量控制，混合料配比在设计规定基础上，结合现场实际材料选用进行配合比试验确定。碎石、粉煤灰、水泥等材料经严格检验，保证其材质符合设计要求，满足施工需要。施工用水符合工程用水的有关规定。施工现场做好材料计量设备的标定工作，保证计量准确。混合料生产能力能满足现场施工需要，并有一定富余量。6（2）加强施工监测，施工前测量场地标高，打桩过程中随时观察地面是否发生隆起，以判断是否发生断桩；打新桩时注意已打桩桩顶标高的变化，尤其是桩间距最小部位的桩，对桩顶上升量较大的桩或者是发生质量事故的桩要开挖察看。（3）通过施工监测发现桩顶上升量较大，且桩数较多时，可对桩逐个进行快速静压，使可能断裂并脱开的桩连接起来，消除断桩对复合地基承载力的不良影响。（4）饱和软土（尤其是塑性指数较高的软土）地段，宜采用静压振拔技术，即沉管时不启动电动机，借助桩机自重将套管沉至预定标高，填料后启动电动机振动拔管。（5）依照设计要求设置保护桩长，确保成桩质量。（6）采用机械配合人工清除保护土层，然后进行桩头处理：首先确定桩顶标高，然后采用截桩机截桩，人工修平。（7）CFG桩施工过程中，每台班制作一组（不小于3块）标准养护试件，进行28天标准立方体无侧限抗压强度检测，强度值不小于15MPa。（8）成桩28天后进行桩身质量、完整性检验、单桩承载力试验及复合地基承载力试验。（9）试验完成后，CFG桩施工的的各项允许偏差、检验数量及检验方法符合下表5规定：表5CFG桩各项允许偏差、检验数量及检验方法表序号检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法1水泥和粗细骨料品种、规格及质量满足设计要求每批抽样检验1组质量证明文件及抽样试验2混合料坍落度满足设计要求每台班抽样检验2次现场坍落度试验3混合料强度符合设计要求每台班做1组试件28d标准养护抗压强度试验4施工数量、布桩形式满足设计要求全部检验观察、现场清点5每根桩的投料量不少于设计灌注量每根桩料斗现场计量或砼自动记录6桩的有效长度满足设计要求每根桩测量钻杆或沉管长度7桩身质量、完整性满足设计要求总数的10‰低应变检测8复合地基承载力满足设计要求总数的2‰，且每检验批不少于3根平板荷载试验9桩位（纵横向）50mm成桩总数的10%抽样经纬仪或钢尺710桩身垂直度1%检验，且每检验批不少于5根经纬仪或吊线11桩体有效直径不小于设计值开挖50-100cm后，钢尺丈量6.4防止堵管、窜孔措施1）堵管问题：（1）首先我们自原材料入手，原材料选用级配良好连续的砂石料、严格按设计配合比进行混合料的拌合，确保现场到位砼的坍落度在160mm～200mm范围内，在进料斗处设置钢筋筛网，防止大粒径碎石进入料斗内造成堵管现象。（2）灌注过程中严格监控发现有堵管迹象后立即采取措施：先立即停止泵送，检查堵管位置，拆管泵送清除堵塞段混合料，确保管内充满合格的混合料后，连接好管道再进行正常泵送。2）窜孔问题：施工过程中采取隔桩施工可有效防止窜孔现象，待相邻桩灌注完毕达到一定强度后再进行间隔部分桩的施工。6.5其它注意事项（1）钻进应先慢后快，在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时应放慢进尺；混合料应按照设计配合比经搅拌机拌合，坍落度、拌合时间（不得少于1min）等参数进行控制;（2）CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料（投料），当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料；（3）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；（4）施工中应保证排气阀正常工作；要求每工班经常检查排气阀防止被泥浆堵塞。（5）钻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。（6）施工过程中应及时完整记录好过程，特别是钻进与灌注过程。7技术质量要求及成品控制7.1质量要求CFG桩施工允许偏差按下表6要求控制及进行检查。表6CFG桩施工允许偏差表序号项目允许偏差检验方法1桩位（纵横向）50mm经纬仪或钢尺量82桩身垂直度1.0％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后，钢尺丈量7.2成品保护（1）CFG桩成桩后待达到一定强度后（一般为3～7天）后进行桩头处理；（2）土方开挖时不可对桩顶以下的土体进行破坏，应尽量避免扰动桩间土；（3）剔除桩头时先找出桩顶的标高位置，用钢钎等工具沿桩心剔除多余桩头。在操作过程宜两个方向同时进行，不可用重锤或重物横击桩体，直到设计标高，并把桩顶找平；（4）如果在基槽开挖和剔除时造成桩断至桩顶设计标高以下时，应进行接桩，但在接桩过程中要保护好桩间土。（5）垫层施工时，机械设备不得直接碾压和碰及桩头，先用人工配合机械设备摊铺20cm厚的砂垫层，经过静压后