CFG桩试桩施工方案.doc

中铁三局沪昆铁路客运专线云南段项目经理部 路基基底加固处理施工方案—CFG桩试桩

目 录
1、编制依据 - 3 -
2、工程概况 - 3 -
2.1 设计概况及数量 - 3 -
2.2 自然地理特征 - 3 -
3、试验目的范围和内容 - 4 -
3.1 试桩目的 - 4 -
3.2 试验范围 - 4 -
3.3 试验内容 - 5 -
4、施工安排 - 5 -
4.1施工安排 - 5 -
4.2时间安排 - 6 -
5、资源配置 - 6 -
5.1 人员配置 - 6 -
5.2 机械配备 - 7 -
6、CFG桩施工要求 - 7 -
7、试桩施工方案及质量检测 - 8 -
7.1施工方案 - 8 -
7.2质量检测 - 11 -
8、试验成果 - 13 -
8.1砼强度及水泥标号 - 13 -
8.2混合料坍落度 - 13 -
8.3外加剂 - 13 -
8.4泵送混合料的配合比及搅拌时间 - 13 -
8.5拔管速度、充盈系数 - 14 -
9、施工质量控制措施 - 14 -
10、安全保障措施 - 14 -
10.1机械设备安全保证措施 - 14 -
10.2特殊作业安全技术保证措施 - 15 -
10.3施工用电的安全保证措施 - 15 -
11、环保措施 - 16 -

CFG桩试桩施工方案

1、编制依据
1)《高速铁路路基施工质量验收标准》（TB10751-2010）；
2)《高速铁路路基工程施工技术指南》（铁建设﹝2010﹞241号）；
3)《客运专线铁路地基处理技术手册》；
4)《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设﹝2010﹞241号）；
5)《铁路混凝土工程施工质量验收标准》(TB10424-2010)；
6)《铁路工程施工安全技术规程》；
7)新建沪昆客运专线区间路基工程施工图；
8)建设单位、设计单位、监理单位的相关文件；
9)现场施工技术调查和我单位的现有施工技术水平和资源。
2、工程概况
2.1 设计概况及数量
沪昆铁路客运专线云南段D1K1147+100～D1K1147+350段路基基底采用CFG桩加固，加固段路基长250m，桩径0.5m，桩长至硬底顶面，桩长2.8～15m，采用正方形布置，桩间距1.6m，桩打入灰岩层。CFG桩施工完成后，换填0.6m 碎石垫层夹两层双向土工格栅（80KN/m），夯实整平。具体工程数量见表
路基基底加固CFG桩工程数量表
项目名称
桩长（m）
桩径（m）
米数（m）
备注
CFG桩
2.8～15
0.5
25038.7

2.2 自然地理特征
该段路基覆盖第四系坡残积（Q4dl+el）层，下伏二叠系下统茅口-栖霞组（P1q+m）灰岩；测区地震动峰值加速度为0.30g，地震烈度为8度。
在环境作用类别为化学侵蚀环境及氯盐环境，水中SO42-、Mg2+、PH值、侵蚀性CO2、CL-对混凝土结构无侵蚀性。
本段路基均以填方形式通过，最大填高约8m。
3、试验目的范围和内容
3.1 试桩目的
⑴　总结出适宜的施工设备选型、施工工艺和方法、施工顺序。
⑵　验证混合料配合比
⑶　确定混合料坍落度
⑷　确定混合料搅拌时间
⑸　确定混合料灌注过程中拔管速度
⑹ 确定CFG桩施工进程的最大电流量。
按要求对试验桩进行低应变检测试验、抽芯取样抗压试验及单桩承载力试验，以确认CFG桩的设计参数及桩身的完整性。
3.2 试验范围
根据设计情况：D1K1147+100～D1K1147+350段路堤采用CFG桩加固，CFG桩加固段路基长250m，桩径0.5m，桩底至硬底顶面，桩长2.9～15m，采用正方形布置，桩间距1.6m，桩打入灰岩层。
将试桩位置确定为D1K1147+240距离左侧线路中心线1.6米处进行CFG试桩试验。
CFG桩试桩长度为15m，直径为0.5m桩间距为1.6m，采用正方形布置试桩4根（见下图1#、2#、3#、4#），通过此次工艺性试验确定各种工艺参数，以指导后续施工。

3.3 试验内容
3.3.1 CFG桩施工工艺及成桩质量；
3.3.2 CFG桩机械设备及人员情况配置是否合理；
3.3.3 CFG桩施打顺序是否合理；
3.3.4 CFG桩混合料配合比、坍落度、拌合时间是否合理；
3.3.5复核设计地质情况
4、施工安排
4.1施工安排
项目部成立了CFG桩施工工艺是要施工管理小组，负责CFG桩工艺性试验施工，负责提前准备合理的劳动力、机械设备、施工材料。进行混合料配合比试验、施工方法的选择、施工机具的配备、成果分析等工作，责任到人。
CFG桩试桩管理人员表
序号
姓名
职称
职务
备注
1
周志刚

常务副经理

2
申海东

总工程师

3

试验室主任

4

路基队队长

5

路基队技术主管

6

技术员

7

质检员

8

安全员

9

实验员

10

材料员

11

领工员

4.2时间安排
CFG桩工艺性试验计划于2012年8月15日～2012年9月16日进行施工，总工期33天，具体施工安排如下
施工内容
时间安排
桩身施工
2012年8月15日～2012年8月17日
桩身检测
2012年9月15日～2012年9月16日
5、资源配置
5.1 人员配置
施工前应做好人员的岗前技术培训，具体配置情况见下表：
人员配备表
序号
工种
人数
备注
1
普 工
4

2
钻机操作手
1

4
搅拌机操作手
2

5
修理工及电工
1

6
现场施工记录人员
1

7
测量人员
2

5.2 机械配备
试桩施工机具设备如下表：
机械设备及检测设备配备
序号
机械名称
规格
数量(台)
说明
1
长螺旋CFG桩机
KL800
1

2
装载机
ZL50
1

3
自卸汽车
10t
1

4
挖掘机
EX200
1

5
混凝土搅拌站
2HLS120
1

6
混凝土罐车
8m3
2

7
发电机
650kW
1

6、CFG桩施工要求
CFG桩施工采用长螺旋钻孔管内泵送混合料灌注成桩工艺。混合料由水、水泥（P.O42.5级以上普通硅酸盐水泥）、粉煤灰、碎石、石屑或砂组成，桩体强度15MPa。施工前通过室内试配得出配合比，并报监理工程师审批认可。开工前应按照室内配方进行试桩并经检验合格后取得相关工艺参数。桩体质量检验应在成桩28天后进行，CFG桩施工质量采用单桩或复合地基载荷试验检验。检验数量为施工总桩数的2‰，且每检验批不少于3根。
7、试桩施工方案及质量检测
7.1施工方案
7.1.1施工工艺流程
CFG桩试桩采用长螺旋钻孔，管内泵压混合材料成桩的施工方法。
CFG桩施工工艺流程图

7.1.2施工准备
在CFG桩施工前，按照红线用地进行测量放样，完成征地拆迁工作，完成管段内的林地砍伐、三电迁改、管线迁改及道路改移等工作，为CFG桩施工创造好施工条件。
7.1.3原地面处理
1、在CFG桩施工前，对路基施工范围的树木、灌木丛等植被进行清理移除，砍伐的树木等应移置于路基用地之外，进行妥善处理。
2、对路基施工范围内的原地面的坑、洞、墓穴等应用原地土或砂土进行回填。
3、清理原地面的表层土，并集中清理至弃土场，并对原地面进行整平压实，压实标准为K30≥30KPa，以满足CFG桩施工机械能稳定工作。
4、如原地面坡度较大时，原地面平整应做成台阶形，以保障CFG桩机械的垂直度。
5、场地平整时，按照施工场地情况做成4%的横坡，并且路基两侧施做临时排水设施，使CFG桩的施工场地不积水，保障CFG桩正常持续施工。
7.1.4测量放样
施工测量严格按测量规范要求进行，所有测量仪器都已进行校核和检定，能够保证测量精度。施工前在施工场地上放出各施工桩位，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰(或使用红绳系上)标识。
7.1.5钻机就位
场地清理施工完毕后，长螺旋钻机进场，使用汽车吊拼装。长螺旋钻机自带行走部分(或履带)可进行短距离的移动。钻机就位时，应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量钻杆的垂直度，也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查。满足要求后，方可开钻。
7.1.6混合料拌制
泵送砼配合比详见《配合比审批单》。混合料搅拌进行集中拌和，按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制。一般控制在90s以上，具体搅拌时间根据实验确定，电脑控制和记录。
7.1.7钻进成孔
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触地时，启动马达钻进，先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。在钻机塔身上标明准确刻度，最小刻度宜为50cm(如钻机上有标识，施工前要对刻度进行检查，看其标示是否准确)，根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，对随螺旋上升的地下土样进行分析判断，看其是否已达到设计要求的持力层位置，如果与设计稳合，则可停止钻进，进行下一道工序施工。
7.1.8灌注及拔管
钻孔至设计标高后，停止钻进，开始进行泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，每根桩的投料量应不小于设计灌注量，并保证连续拔管，严禁先提管后泵送。施工桩顶高程宜高出设计高程50cm，灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶进行养护。
在灌注混合料时，对于混合料的灌入量控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量。
对于每盘混合料，试验人员都要进行塌落度的监测，合格后方可进行混合料的投料，在成桩过程中抽样作混合料试块，每台机械每台班做1组(3块)试块，测定其28d抗压强度。在混合料灌注过程中，实验人员要时常关注混合料的质量，并抽查混合料的坍落度。
7.1.9移机
灌注达到控制标高后移机进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，下一根桩施工时，还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。
CFG桩实际是按照一定的间距和形状将原土进行置换和挤密，所以螺旋钻提管过程中会置换出同体积的数量(一般考虑1.1左右的松散系数)的原状土，这部分原状土必须要及时清理至弃土场，否则因桩间距有限，施工的桩数较多时，覆盖土就很多，既不利于钻机寻找、对准桩位，也不利于钻机行走和钻进。
7.1.10桩头清理
CFG桩桩体强度达到设计强度的100%（即成桩28天）后方可进行桩间土开挖及清运，桩间土采用小型挖机配合人工开挖，清除保护土层时，不得扰动基底土施工，防止形成橡皮土，施工时严格控制标高，不得超挖，从横向方向采用小型挖机开挖，靠近桩周围预留20cm采用人工清除桩间土，小型自卸汽车装运弃至弃土场，开挖过程中不得触动CFG桩桩头及桩身。清除表层保护土层后，采用人工凿除桩顶50cm桩头，破除预留桩头至设计桩顶标高，桩顶允许偏差0～+20mm，桩头凿除采用切割机环向切割一圈，电钻打三个眼后，用楔子撬断桩头，凿除桩头运至弃土场统一堆放。
7.1.11桩基检测
1）先把桩顶按照试验要求打磨平整，再进行桩身质量、完整性检测，检测采用低应变方法。检测数量为施工总数的10%，且每检验批不少于3根。
2）处理后的单桩承载力应满足设计要求，成桩28d后应在桩体中心处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观测桩体完整性、均匀性，在桩身上、中、下取不同深度的不少于3个试样做抗压强度试验。检验数量为施工总桩数的2‰，且每检验批不少于3根。
3）处理后的承载力检验宜在成桩28天后进行，应采用单桩或复合地基载荷试验。检验数量为施工总桩数的2‰，且每检验批不少于3根。
7.2质量检测
7.2.1原材料
CFG桩桩体混合料由水泥、碎石、砂、粉煤灰:外加剂(必要时加适量泵送剂)，加水在搅拌机中强制搅拌而成。同时各混合材料应根据地下水对混凝土侵蚀类型、侵蚀程度，依据《铁路混凝土耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)有关规定执行。混和料的密度一般为2100～2300Kg/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PO42.5级普通硅酸盐水泥；
2）粗骨料：满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m3，最大粒径：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3%。
4）粉煤灰：采用用I级粉煤灰细度(0.045mm方孔筛筛余百分比)不大于12%。
5）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。
7.2.2施工检测
1）CFG桩混合料坍落度应按工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制；
检验数量：每台班抽样检验3次。监理按检验的数量的20%见证检验
检验方法：现场坍落度试验。
2）桩体强度检测方法、数量及标准见《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）4.14.7条。
检测数量：施工单位每台班一组（3块）试块。监理按数量的10%平行检验
检测方法：每台班制作混合料试块，进行28d标准养护试件抗压强度检测。
设计要求：桩身28d边长15cm立方体抗压强度达到设计强度15MPa。
3）桩身质量、完整性检测方法、数量及标准见《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）4.14.11条。
检测数量：检测按总桩数的10%，且不少于3根。
检测方法：低应变检测。
4）单桩承载力及复合地基承载力检测方法、数量及标准见《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）4.14.12条。
检测数量：总桩数的2‰，且每检测批不少于3根。
检测方法：平板载荷试验。
设计要求：抽取不少于总桩数的2‰的桩进行单桩复合地基平板载荷板试验。承载力符合设计要求。
7.2.3CFG桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差
CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法
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
测量
2
桩体垂直度
1%
经测量仪器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，钢卷尺测量周长，计算桩体直径
4
桩顶高程
±50mm
仪器测量
8、试验成果
8.1砼强度及水泥标号
试桩桩身混合料28天龄期标准立方体无侧限抗压强度不小于15Mpa,水泥采用强度为P042.5的普通硅酸盐水泥。
8.2混合料坍落度
砼坍落度宜为160～200mm。（具体根据试验现场确定）
8.3外加剂
外加剂、粉煤灰均应符合《高速铁路路基工程施工质量验收标准》(TB 10751-2010 J 1147-2011)的标准及设计要求。
8.4泵送混合料的配合比及搅拌时间
混合料的理论配合比为：水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料：减水剂：水=1:0.6:4.43:5.21:0.016:0.72，即1m3混合料含水泥195kg、粉煤灰117kg、机制砂864kg、碎石1015kg、减水剂3.12kg、拌合水141kg，水胶比为0.45，混合料配合比编号为HKS4-ZTSJ0-PHB2011-0613-4。混合料搅拌时间不小于90s。
8.5拔管速度、充盈系数
在灌注混合料时，对于混合料的灌入量控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量，并根据所用时间计算拔管速度。充盈系数=灌注实际方量/理论方量。
9、施工质量控制措施
1、每桩应快速施工完，以防缩径、断桩。
2、混合料采用强制式拌和机拌和，料斗空中投料。搅拌上料顺序：碎石→水泥、粉煤灰→石屑，以便搅拌均匀。混合料坍落度160～200mm。混合料充盈系数要求≥1.1，当小于1时，采用全桩复打；缩径桩局部复打超过缩径处1.0m以上。
3、每次向桩管内投料时尽量多灌，第一次投料灌满桩管。拔管过程中随时用测锤检查管内混合料面下降情况，防止拔管过高，造成缩径或断桩。
4、成桩过程中密切注意地面隆起和桩顶浮浆（不超过20cm）情况，必要时进行桩顶静压（≥3min/桩，1.2倍桩设计荷载），以防缩径和断桩。
5、长螺旋钻进过程中时刻注意并记录好电流量的变化情况，在无法继续向下钻进时，电流量是否达到140A。
打桩弃土清运不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害；不可扰动桩间土；不可破坏工作面未施工的桩位。清运完毕后人工开挖其下50cm保护土层，清运保护土层时不得扰动基底土，防止形成橡皮土。
CFG桩施工完成28天内不得有任何机械在上面行走。
10、安全保障措施
10.1机械设备安全保证措施
机械设备使用严格按照《建筑机械使用安全技术规程》和《建筑安装工人安全技术操作规程》的要求执行。
各种机械操作人员和驾驶员，必须持有操作合格证，不准操作人操作与操作证不相符的机械；不准将机械设备给无操作证的人员操作，对机械操作人员要建立档案、专人管理。
操作人员必须按照本机说明书规定，严格做到：工作前检查、工作中观察、工作后保养。操作室严禁存放易燃易爆品，严禁酒后操作机械，严禁机械带病运转或超负荷运转。
机械设备在施工现场停放时，应选择安全的停放地点，夜间应有专人看管。严禁对运转中机械进行维修、保养调整作业。指挥机械作业人员，必须明确指挥联络信号。
钻机移位时应根据行走装置的操作规程，由专人指挥，协调行动，防止机械倾覆。
定期组织机电设备、车辆安全大检查，对查出问题的机械，按照“三不放过”的原则进行调查处理，制定防范措施，防止机械事故的发生。
10.2特殊作业安全技术保证措施
特种作业操作人员必须培训考试合格，持特种作业上岗培训证才能上岗。
10.3施工用电的安全保证措施
严格按有关规定安装线路及设备，用电设备都要安装地线，不合格的电气器材严禁使用。
现场照明电线绝缘良好，导线不得随地拖拉或绑在脚手架上。照明灯具的金属外壳接零，室外照明灯具距地面不低于3m。。
配电箱、开关箱内设置漏电保护器。配电箱设总熔丝、分开关，动力和照明分别设置。金属外壳电箱作接地或接零保护。开关箱与用电设备实行一机一闸一漏保险。严禁不同电压等级共存于同一移动开关箱内。
架空线须设在专用电杆上，严禁架设在树或脚手架上，架空线装设横担和绝缘子。
安装、维修或拆除临时用电工程必须由电工完成，电工必须持证上岗，实行定期检查制度，并做好检查记录。
严禁机电设备带病运转或超负荷作业，夜间作业时有足够的照明设施，工作视线不清时不作业。
工地电力干线采用非裸导线架设，统一布置电力线路，不准私接乱拉电线；钢筋加工设备有漏电保护或外壳接地装置，严禁带电移动电焊机。
11、环保措施
1）CFG桩地基处理施工的环境污染主要有发电机、钻机和地泵的噪声污染，长螺旋钻机排土污染，混合料遗撒污染，发电机油污和桩头污染等。
2）为发电机搭设工作棚，采用有吸声功能的材料搭设，施工期间封闭处理。发电机的油桶和发电机下面铺设油布和土工布等材料，并在四周挖小型排油坑，防止油污排入土中。每台班施工完成后，用棉布将发电机和油桶四周的油污擦除干净。
3）钻机钻桩过程中排出的土，提升钻杆期间，安排两个工人用铁铲将附着在钻杆上的黏土及时剔除。CFG桩灌注完成后，混合料初凝之前用小型装载机将钻机排出的土清理至路基外侧集中堆放，并设置草帘等材料覆盖严密，达到一定数量后用运渣车集中弃运至弃土场统一存放。弃土场施工期间覆盖处理，弃土完成后弃土表面采用撒草籽和栽种树苗绿化处理。
4）混合料泵送过程中，根据地泵能力计算泵管内混合料方量和灌注高度。在钻机塔架设置标识，待钻杆提升到相应后，地泵停止泵料，避免混合料泵出地面，污染环境。若有混合料泵的出地面，单独存放，弃运土时埋在弃土场最下层，减少对环境的污染。
5）基坑开挖后，超灌注桩头采用载桩机切割至设计桩顶高程，保护层桩头集中堆放，挖坑埋设至桥梁墩台之间的空地，或规划进场道路下面，严禁弃放在路基两侧污染环境。
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