CFG桩施工质量控制方法要点.doc

CFG桩施工质量控制方法要点
一、施工要点
1、钻机就位
CFG桩施工前，检查桩位点与轴线的关系，误差不超过 5cm。钻机就位后，调整钻尖位置，使钻杆垂直对准桩位点， 要求车盘、桩位、动力头三点一线， 钻尖垂直对准桩位中心。用钻机塔身前后和左右的双向悬挂垂球检查塔身栏杆的垂直度,调整钻机水平位置，使机台稳固，垂直度偏差不大于１％桩长。
2、 钻进成孔
钻孔开始时，关闭钻尖出料门，向下移动钻杆至钻头触及地面，启动主电机平稳钻进。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻进时，应放缓进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至损坏钻杆。当钻头钻进到设计桩长的预定标高时，于动力头底面停留位置相应的塔身处作醒目标志，作为施工时控制桩长的依据（当动力头底面到达标记处即桩长满足设计要求，施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减）。
3、混合料
灌注的混合料要求用商品混凝土，要求强度等级为 C15，坍落度为 16cm～20cm，充盈系数（ 实际灌注混凝土体积与按设计桩身直径计算体积之比）＞１，泵送压力参考值大于4Mpa。
4、灌注及拔管
CFG桩成孔至设计标高后，停止钻进，钻杆反向旋转至桩底标高上提 30CM，关闭主电机，立即开启砼泵泵送混合料，冲击钻尖活门使其打开灌注混合料，注满后开始拔管，根据岩土类别和泵送压力的大小，拔管速度宜控制在 2～3m／min之间，方可保证不会出现“断桩”现象。且拔管与灌注混合料过程宜连续进行，应避免导致停机待料。
5、移机
当上一根桩施工完毕后，应详细填写施工记录，然后移动钻机，进行下一根桩的施工。由于施工中 CFG桩排出的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时或清泥时将原桩位移动。因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围的桩点位置对需施工的桩位进行复核，以确保桩位之准确。
二、 常见问题的分析与处理
1、 堵管
产生堵管的原因有:
1) 混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混合料和易性不好,常发生堵管。因此,要注意混合料的配合比,坍落度应控制在160 mm～200 mm 之间。
2) 混合料搅拌质量有缺陷。
3) 施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后,开始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液将被挤出,容易造成管路堵塞。
4) 冬期施工措施不当。冬期施工时,混合料输送管及弯头均需做防冻保护,防冻措施不力,常常造成输送管或弯头处混合料的冻结,造成堵管。冬季施工时,有时会采用加热水的办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好不要超过60 ℃,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。
5) 设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,还会造成管路的堵塞。
2、 窜孔
发生窜孔的条件有三个:
1) 在加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;
2) 杆在钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;
3) 土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。
4）钻杆倾斜
由于窜孔对成桩质量的影响,施工中可以采取的预控措施有:a. 采取隔桩、隔排跳打方法;b. 设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰动;c. 减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累;d. 合理提高钻头钻进速度。
3、 桩头空芯
主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。
为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
4、桩端不饱满
这主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。为杜绝这种情况发生,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。
5、桩长小于设计长度
这主要是钻机开钻前的初始标识有误差。为避免和防止施工队伍操作人员对标识弄虚作假、骗取米数,开钻前施工技术人员应对标尺、刻画进行复核,消除标识误差,应使用反差较大的反光贴条每0. 5 m 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。
三、保证CFG桩复合地基施工质量的措施
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±5 cm 以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30 cm 处。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。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。施工过程中应注意已打桩桩顶标高的变化,尤其要注意观测桩距最小部位的桩。因为在打新桩时,量测已打桩桩顶的上升量,可估算桩径缩小的数值,以判断是否产生缩颈和窜孔。对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看,并做出必要的处理。
2、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。现场管理人员对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。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。
3、判断钻头是否到达持力层。一般有两种方法:
a. 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 A～130 A 之间,当钻头遇到持力层时,瞬间的电流将增大到160 A 以上,同时电压下降。此时,应判定钻头已达到持力层。
b. 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。
4、在整个施工过程中,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。
5、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, 正常的拔管速率应控制在2 m/ min～3 m/ min。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部现场记录人当天进行相互签字确认。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。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。
6、桩顶混凝土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 m 位置。即设置保护桩长,在泵送混合料时,比设计桩长多加0. 5 m 的料。将钻杆拔出后,用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3 s～5 s ,提高桩顶混合料密实度,上部用土封顶,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。
7、控制好混合料的配合比、坍落度、搅拌时间。施工前进行配合比试验,对混合料的和易性、强度进行控制。大量工程实践表明,混合料坍落度过大,会形成桩顶浮浆过多,桩体强度也会降低。坍落度宜控制在160 mm～200 mm 范围内(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 m/ min～3 m/ min时,一般桩顶浮浆可控制在30 cm～50 cm 之间,成桩质量容易控制。桩身每立方米混合料掺加粉煤灰量应控制在140 kg～180 kg范围内(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) 。施工中按设计配合比拌和,拌合时间不得少于1 min ,如粉煤灰用量较多,搅拌时间应适当加长。
8、CFG桩成桩后,桩顶以上没有1 m 垫层情况下严禁大型机械进入施工区。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。
9、CFG桩施工中,每台班均须制作检验试件,进行28 d 强度检验,成桩28 d 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。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。
10、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。
四、施工注意事项
1、CFG桩复合地基与桩基础的一个主要区别就是在CFG桩复合地基与基础之间设有褥垫层,基础通过褥垫层与桩和桩间土联系起来,桩和桩间土共同作用承担基础传来的荷载。很多施工人员对褥垫层的施工不重视,主要就是因为不了解褥垫层在CFG桩复合地基中的关键性作用。首先,打桩前的土方开挖应注意留有一定的保护土层,并在施工中避免对地基土的扰动,桩身强度达到设计强度后,进行复合地基检测,并清除弃土及保护土层。褥垫层下土层标高应准确控制,且应进行必要的压实处理,应避免出现“橡胶土”或“翻浆”现象。其次,褥垫层应在截桩工作完成后进行,桩顶标高应准确控制,有些施工人员将桩头直接埋入褥垫层内,这是决不允许的。再者,施工中不能随意调整设计好的垫层材料,更不能用素混凝土垫层代替。
2、CFG桩不同于碎石桩等散体材料桩,其桩身具有较高粘结强度,在竖向荷载作用下,桩身横向变形不显著,不会象碎石桩一样出现鼓胀破坏,且其临界桩长比碎石桩大得多,一般可全桩长发挥侧摩阻力。当持力层为良好土层时,CFG桩具有明显的端承作用,它可以把外荷载传到深层地基,桩土应力比远大于碎石桩,从而大幅度提高复合地基承载力。与钢筋混凝土桩相比,桩体强度和刚度要小得多,在桩土共同作用下,地基土的强度得到一定发挥,相应地减少了对桩的承载力要求,桩体强度大于某一数值后,桩体标号的提高对复合地基承载力没有影响,这样有利于充分发挥桩体材料的潜力,降低地基处理费用。由于设计桩土应力比较大,CFG桩施工中更应注意保证桩身质量,避免出现窜孔、断桩、缩颈、桩身混凝土与土混合、桩顶附近桩体强度差等质量问题。

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