CFG桩施工技术方案.doc

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京沪高速铁路CFG桩施工技术总结
中铁**局集团**公司京沪高铁四标段十九项目部 ***
【摘 要】 CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，由碎石、石屑、粉煤灰掺加适量水泥加水拌合，用长螺旋钻机桩机或其他成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩。目前CFG桩加固已在全国高速铁路及客运专线地基加固中大范围推广使用。我项目在京沪高速铁路施工过程中积极探索、总结经验，现将长螺旋钻机施工CFG桩技术要点总结如下。
【关键词】 高速铁路 CFG桩 技术总结
1、工程概况
本项目部路基起讫里程为京沪高速铁路 DK***+839.83～DK***+434.33，地处淮河平原二级阶地，表层局部地段通过水田，土质松软，地基需加固；下为粉质黏土，含铁锰结核，厚2～26m，部分地段表层为粗砂，厚0～3.3m；下伏泥质粉砂岩。地下水不发育，主要为第四系孔隙潜水，水位埋深0～5m。段内需CFG桩处理的路基长度为3.3km,桩径0.5m，桩长4.0～16m，桩间距1.6～1.8m,按正方形布置,设计总长度约为32.8万延米，桩顶设直径为1.0m扩大桩头。
2、施工工艺流程
工艺流程见图1.
3、施工工艺
经试验验证，本段路基CFG桩采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工，具体工艺如下。
3.1施工准备
3.1.1测量准备
施工测量严格按测量规范要求进行，全站仪、水准仪等测量仪器都进行校核与检定，保证测量精度。
3.1.2技术准备
施工设计图纸及有关施工资料到位后，组织技术人员进行图纸复核，组织有关人员培训、学习相关技术指南及施工细则、设计文件，作好施工前的技术准备工作。
施工技术交底：根据施工图，技术人员要进行技术交底。交底内容包括：施工方法、施工工艺、施工安全、机械使用等。
3.1.3物资准备
材料的取样试验工作已经按验标要求完成。
图1 长螺旋钻孔管内泵压CFG桩流程图
地表处理
桩位测量放样
钻机就位
钻杆垂直度检测与调整
钻孔至设计标高
停钻
钻杆内填满混合料
混合料拌和，运输与泵送
边提钻杆边泵压灌注混合料
清土
钻机移到下一桩位
混合料试件制作

3.2钻机就位
钻机就位前首先要检查布置点位偏差、标记钻孔深度、测量垂直度以及钻头直径是否符合设计要求。
3.3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及地面时，启动马达钻进。钻孔过程做好记录，进入地基持力层时记录钻压电流值。一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，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，否则较易导致桩孔严重偏斜，甚至使钻杆、钻具扭断或损毁。根据工艺试验成果，钻孔平均速度为1.75m/min。钻孔深度按桩长和进入基岩风化层深度控制。
3.4灌注及拔管
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，混合料泵送量应与拔管速度相配合，边灌注边提钻，保持连续灌注，均匀提升，做到钻头始终埋入混合料内1m左右。严禁采用先提钻后灌注混凝土，形成往水中灌注混凝土的错误做法，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料，避免造成混合料离析、桩身缩径、断桩和夹泥等。根据工艺试验成果，拔管速度3.5米/ min, 泵送速度0.69m3/min。
3.5移机
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩排出的土较多，经常将邻近的桩位覆盖，有些还会出现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，保证桩位正确。
4 施工中遇到的质量问题及控制措施
4.1导管堵塞
混合料配比或坍落度不符合要求、导管弯折过多或者前后台配合不够协调。
控制措施：
4.1.1保证粗骨料的粒径不超过3cm、混凝土的配比和坍落度符合要求，控制在160～200mm。
4.1.2灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净。
c加强施工管理，保证前后台配合密切，及时发现和解决问题。
4.2 抱钻
抱钻是指在长螺旋钻管内泵压灌注CFG桩，钻孔灌注过程中，钻杆被土层紧紧粘住，无法转动也无法拔出，需要使用其他设备才能拔出，甚至钻杆永远无法拔出，造成较大经济损失。产生抱钻现象的主要原因是，钻孔区域又很厚的处于流塑状态的饱和土，土掩性指数和黏聚力都很大，或者是钻孔过程中由于机械故障或电力供应中断，使钻机停钻时间较长，钻杆无法转动。
控制措施：
每次及时清理钻杆，防止黏土糊钻，钻孔应连续不间断进行，尽量减少停机时间。
4.3偏桩
一般有桩平面位移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。
控制措施：
a、施工前清除地下障碍，改良平整压实场地以防钻机偏斜；
b、放桩位时认真仔细，严格控制误差。
c、桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。
4.4 断桩，夹层
由于提钻太快、泵送砼跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。
控制措施：
a、保持混合料灌注的连续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措施。
b、严格控制提速，确保中心钻杆内充满混合料，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。
4.5 桩头质量问题
多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。
控制措施：
a、及时清除或外运桩口出土。
b、保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡。
c、桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，施工中超灌0.5m排除浮浆后才终孔成桩。
4．6 钻头阀门打不开
主要是由于钻头构造缺陷,桩端水头过大。
控制措施：改进钻头构造及阀门结构形式；调整桩长令桩端穿过透水性好的砂土层或卵石层进入粘土层来避免这一情况发生。
4.7软管爆裂
主要是由于混合料灌注过程中，拔杆过慢。
控制措施：加强工序管理和作业人员责任感；有效控制提杆速度。
4.8桩顶折断
主要是由于桩间土清理不当或桩头处理不当。
控制措施：对作业人员进行岗前培训和技术交底；加强作业检查。
4.9混凝土超用量
CFG桩都是在软土层上，在钻孔过程中钻杆的离心力作用、输送泵泵压作用下CFG桩都要扩孔，使得混凝土用量增加。允许超用系数k。所有CFG桩存在超方现象，一般情况下根据地质条件、钻孔深度，经现场试验统计分析和施工经验可以得出CFG桩的混凝土允许超用系数k，即CFG桩实际灌注混凝土量=k*CFG桩设计体积。目前，国内施工的长螺旋钻管内泵压灌注CFG桩混凝土超用系数最大值为1.4。
混凝土超用量的处理方法：1.在CFG混凝土超用大的地段，调低转速可以减小钻杆的离心力，使钻杆钻至深层时作圆锥摆运动的摆幅减小，使中间段扩孔的直径减小。2.调节输送泵的阀门板，使管内泵压减小。
5、施工质量控制经验总结
5.1．桩位偏差控制
场地整平后，点位布设时应严格控制纵横向点位误差（10mm以内），巡检中如发现点位偏差严重，现场责令重新布设，不允许进行局部点位的更正。钻机就位亦直接影响到桩位偏差，在精确布出点位的基础上，控制好钻机就位，确定点位无误时方可开钻，桩位偏差控制在10mm以内。定点在施工中常用的方法为精确测量定位出CFG桩处理区域，再用钢尺量距定出点位，点位中心插钢钎，每根钢钎处撒上白灰，以利于施工中易找出桩位置。定点位时要注意的是拉线确定好点位后要先把钢钎插上确定桩中心位置再撒白灰，如果先撒白灰再插钢钎则会加大孔位偏差值。
5.2.桩长控制
施工前根据地面标高与桩底设计标高之差，在钻机塔身上作醒目标记，作为桩长控制依据。测量时首先将钻机调平，钻头调到钻孔地面标高位置，以此时钻杆顶的动力头底座板位置为零刻度位置，在钻机塔身上做好标记，每下降1m划刻线标记，并依次标记数字，钻孔过程中，动力头底座板对应的刻线数字即为当前钻孔的深度。钻孔时如遇到软硬突变地层中钻孔时，当主机电流达到一定值、钻头进入持力层一定深度后，方可终孔；在软硬平缓地层中，钻孔达到设计标高后，即可停钻，泵送混合料。
5.3.垂直度控制
钻机就位时，应由专业人员检查钻杆前后左右垂直度，应使钻头对准桩位中心，钻杆垂直度容许偏差不大于1%。开钻之前必须调平钻机前后，左右垂直度，进而才能保证桩体垂直度，一般方法为在钻机塔架身垂直的两个面固定上垂球来控制桩体垂直度，钻前钻后垂直段均要保证在允许偏差1%以内。
5.4.桩径控制
在钻孔开始前以及在施工过程中要经常检查钻头直径，如有磨损，可适当加焊钢筋条以保证桩径满足设计要求。
5.5. 混凝土灌注质量控制
混合料灌注过程中，按每分钟泵送混凝土量确定提钻杆速度。根据工艺试验成果，钻孔平均速度为1.75m/min。保证钻头始终埋在混凝土下1.0米，以防拔钻过快造成桩径偏小、夹泥、缩颈或断桩。
5.6.混凝土质量控制
灌注前要做好混凝土坍落度、入模温度的常规检查，成桩过程中，应随机抽样做混合料试块，每台班制作一组（3块）试件，检查试件标准养护抗压强度符合设计要求。
5.7．加强过程监测
整个施工过程中，安排技术人员旁站监督、加强监测，并作好施工原始记录，在钻进过程中，对不同的地质、钻进速度、钻压电流值均作出详细记录，以便及时发现问题，有针对地采取有效措施，有效控制成桩质量。
6 桩身检测验收标准
施工完毕后按要求进行桩基检测，地基承载力和桩身完整性检测需请有检测资质的单位进行检测，并出具检测报告；CFG桩的桩位、垂直度、有效直径等尺寸检测则由施工质检工程师与专业监理工程师共同检测并填写相关验收表格。
6.1 低应变检测，检测桩身完整性
CFG桩的桩身质量、完整性应满足设计要求；
检验数量：抽检10%。
6.2 复合地基承载力检测
按设计要求承载力要求进行单桩复合地基承载力试验，按成桩总数的2‰抽检，且每100m不少于3根桩。
6.3 一般项目检测
CFG桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表的规定。
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)
0，50mm
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
7 结束语
论文就CFG桩施工工艺流程以及质量控制技术做出了论述，由于CFG桩施工为隐蔽工程施工，在施工过程中一定要做到监控到位，保证施工质量。在京沪高速铁路路基软基处理中CFG桩得到了广泛应用。检测结果证明，CFG桩质量控制效果较好。
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