CFG施工作业指导书.doc

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宁安铁路路基工程
水泥粉煤灰碎石桩（CFG）施工作业指导书
1．适用范围
适用于宁安铁路六标DK247+260.1～DK265+100段路基地基处理CFG桩施工。
2．作业准备
2.1内业技术准备
组织技术人员认真学习有关CFG桩施工的施工规范和验收标准，仔细阅读施工图纸，充分了解设计意图，制定安全保证措施，建立应急预案。对作业层人员进行岗前培训并进行技术交底。制定相关施工记录表、报审及报验表。
2.2外业技术准备
2.2.1 施工场地内及邻近的干扰施工架空电线电缆、地下管线、地上地下构筑物以及障碍物的处理。
2.2.2 水通、电通、便道通、场地平整。
2.2.3 临时水准点测设及桩位放样与复核。
2.2.4 施工范围内的地表处理。当地基表层有淤泥、软弱层、水塘、凹坑时，应挖填压实。
2.2.5 地质核对
CFG桩施工前，沿线路纵向每隔50米距离钻孔,做好地质复核工作(当采用长螺旋钻机钻孔时,取样同时应纪录地质变化时钻机电流变化,作为下步施工时地质情况判断的依据。)若发现持力层标高与设计资料有明显差异时，施工单位应将相关资料报送设计单位处理，监理单位现场见证检查。
2.2.6 原材料进场检验与备料。
2.2.7 机械备料进场安装与调试。
2.2.8 混合料配合比审批。
2.2.9 开工报告审批。
2.2.10 绘制CFG桩施工顺序示意图，并在施工现场挂牌标识。
3．技术要求
3.1 CFG桩灌注用混合料全部由拌和站集中搅拌供应。
3.2 施工前应进行混和料配合比试验，确定施工用配合比。
3.3 在大面积施工前，应选取不少于两根进行试桩，以确定工艺参数，并报监理单位和业主确认。
4．施工程序与工艺流程
4.1施工程序
施工程序为：桩位放样-钻机就位-钻进成孔-灌注拔管-桩孔封口-移机-截桩头-桩基承载力检测
4.2工艺流程地表处理
钻孔至设计标高
停钻

钻杆内填充混合料
混合料拌合，运输与泵送
边提钻边泵压灌注混合料

清土
钻机移到下一桩位
桩头处理
桩体完整性和桩体承载力抽检
桩体承载力抽验
混合料试件制作
桩间土开挖
钻机就位
桩位测量放样
CFG桩验收

图1 长螺旋钻孔管内泵压CFG桩流程图
5．施工要求
5.1施工准备
施工前应对施工地段的地质进行核查，对不符合设计的要及时与设计院和监理单位进行沟通。对进场机械设备进行检验并报验。
5.2 CFG桩试桩
在大面积施工前，应选取不少于两根进行试桩，以确定工艺参数，并报监理单位和业主确认。
5.3 施工工艺
5.3.1 桩位放样
先用全站仪放出路基两侧纵向控制桩，施工前再根据桩位布置图用钢尺逐点放出桩位，并用石灰做出每个CFG 桩标记。放样后再对其进行全面核查，确保桩的位置、数量及布设形式准确无误。
5.3.2 钻机就位
钻机就位要达到钻塔天轮外缘、钻头尖及桩位点三点成一线，钻杆垂直，钻头矛尖对准桩位点后固定钻机，调整钻机液压脚，保证钻机水平。钻杆垂直度容许偏差不大于1%。根据地面标高及桩底设计标高之差，在钻机塔身上作醒目标记，作为桩长控制依据。
5.3.3 钻机成孔
钻孔开始时，先关闭钻头阀门，向下移动钻杆，待钻头抵住地面后再开机钻进。钻孔一般应先慢后快，以便降低钻杆晃动幅度，检查和纠正钻孔的偏差。
钻机就位后，启动马达，螺旋钻杆钻入地下，钻孔过程做好记录，进入地基持力层时记录钻压电流值。
在钻孔过程中，当遇到圆砾层或卵石层时，会发现进尺明显变慢、机架出现轻微晃动。可根据这些特征来判定钻杆进入圆砾层或卵石层的深度，若出现钻杆晃动幅度较大或钻进困难时，应降低钻速，以免孔身严重偏斜，钻头损坏，钻杆扭断。
在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，钻孔到设计标高之后，即可停钻，泵送混合料，当钻杆芯管内填满混合料后，方可提钻杆，严禁先提钻杆后泵料。
5.3.4 灌注及拔管
钻至设计标高后，首先提钻30cm，使钻头滑瓣打开，然后灌注混合料，混合料下到孔底后开始均匀提钻。严禁先提管后泵料。形成往水中灌注混凝土的错误作法。混凝土泵送量应与拔管速度相配合，司钻和泵工密切配合，根据泵入混合料量控制提钻速度，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凝土内1m 左右，以防断桩。若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和已掌握的施工场地的土质情况，避开饱和砂土、粉土层，不得在这些土层内不得停泵待料，避免造成混合料离析、桩身缩径、断桩和夹泥等。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。当设计桩顶距地表的厚度不大于1.5m 时,保护桩长宜为50～70cm, 厚度大于1.5m 时,保护桩长宜为70～100cm。
混合料达不到桩头设计标高时，应及时处理，将泵管插入混合料下面50cm 处补料，并振捣密实。
5.3.5 灌注成桩完成后，钻具提离孔口，并用水泥袋迅速盖好孔口，盖好桩头，严防泥土掉入孔中。成桩初凝前，严格保护好桩头。
5.3.6 施工时严格按桩位布置图顺序施工，防止漏桩。
5.3.7 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。当采用小型机械车辆清运排出的土时，应注意对已灌注桩体的保护，防止挤压桩体。
5.3.8 施工参数控制
混合料坍落度16～20cm；拔管速度应与混凝土泵送速度相对应，一般为2～3m/min；施工时可采用双控的方式，即桩长控制和电流控制。针对试验场地地层条件可采用最终电流连续2～3s 达到140A。
5.3.9 截桩头
我们采用湿截法进行施工，在CFG桩施工完成后，砼初凝前，利用挖掘机或装载机将钻碴及浮浆清掉，并人工或机械下挖5-10cm，上部用湿粘性土封顶直至接近地表。待桩体达到一定强度，7天后可进行开槽。基槽采用人工开挖。基槽开挖至设计标高后，剔除多余的桩头。剔除桩头采用如下措施：
（1）找出桩顶标高位置。
（2）用钢钎等工具沿桩周心逐次剔除多余的桩头直至桩顶设计标高，并把桩顶找平。
（3）不可用重锤或重物横向击打桩体。
（4）桩头剔至设计标高处，桩顶表面不可出现斜平面。
6．劳动组织
6.1 劳动力组织方式：采用架子队组织模式。
6.2 施工人员应结合试桩确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。

每个CFG桩施工区段人员配置表
负责人
1人
技术主管
1人
专职安全员
1人
工班长
1人
技术、质检、试验、测量人员
5-6人
机械工、普工
25-30人
7．材料要求
CFG桩所需原材料包括水泥、粉煤灰、砂子，通过检测试验，选定合格的原材料产地或供应方后，可进行混和料的配合比试验。
原材料中，水泥采用散装P.O.42.5普通硅酸盐水泥，碎石粒径为5-16mm和10-25mm两种级配，砂采用中粗砂，粉煤灰可采用Ⅱ级粉煤灰。
混凝土配合比试验时，除强度需满足设计要求外，坍落度在长螺旋钻管内泵压时控制在16-20cm。
8．设备机具配置
根据地质条件，选用长螺旋钻机施工。长螺旋钻机的有效钻杆长度大于设计桩长。
采用长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩时，每台长螺旋钻机配1台混凝土泵（桩机自带），1台混凝土输送车，装载机一台（可以共用），铁锹三把，大小钢尺各一把，桩位标签若干，电焊机一台。
9．质量标准和检测方法
9.1 CFG桩复合地基技术质量标准
我们在施工过程中，参照《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）等国家规范规定了CFG桩的施工允许误差应满足下列要求：
（1）桩径允许偏差不小于设计值
（2）垂直度允许偏差≤1%
（3）桩位允许偏差≤5cm
检验频率：抽样检验成桩总数的10%，且每检验批不少于5根
9.2施工检测
（1）桩身质量的检查
a 做小应变测试，测定桩身的完整性。
检测数量为总桩数的10%
b 强度检查：做砼试块或用砼回弹仪。
（2）复合地基承载力检测：检测方案参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79——2002）附录A编制，执行检测CFG桩复合地基承载力标准。
检测数量为总桩数的2‰
9.3常见质量缺陷的原因及控制措施
9.3.1 导管堵塞
原因分析:
导管过于弯折或者前后台配合不够紧密;.混合料理论配合比不合理；
混合料施工配合比失控；混合料搅拌不均；钻头不密封；冬期保温措施不当。
控制措施：保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和坍落度符合要求。
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，及时拔杆，冬期加强泵管及弯头的保温，加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。
9.3.2 偏桩
一般有桩平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：
施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；
放桩位时认真仔细，严格控制误差。
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。
9.3.3 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：保持砼灌注的连续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措施。严格控制提速，确保中心钻杆内有0.1 m3 以上的混凝土，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。
9.3.4 桩身砼强度不足
灌桩受泵送混凝土的技术要求，坍落度一般不小于18～20cm，因此要求和易性好。配比中一般加粉煤灰，这样砼前期强度低，加上粗骨料粒径小，如果不注意对用水量的控制仍容易造成砼强度低。
控制措施：
优化粗骨料级配。大坍落度砼一般用0.5～1.5 cm 碎石，根据桩径地下水情况可以加入部分1～3cm 碎石，并尽量不要加大砂率。合理选择外加剂。尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂。粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量，粉煤灰至少应选用II 级灰。
9.3.5 桩身砼收缩
桩身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数>1。
控制措施：
桩顶至少超灌0.5m，并防止孔口土混入。
选择减水效果好的减水剂。
9.3.6 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：
及时清除或外运桩口出土。
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。
桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩。
9.3.7 单桩承载力低
主要与钻孔入岩和桩底嵌固情况有关，在粘性土地层中施工与进展速度也有一定关系。
控制措施：
增加入岩程度是最好的措施 。
对嵌岩桩一定要在砼带压灌注一定量后才可以提钻，以保证桩底嵌固良好。
在粘土层中钻孔时要加快进展速度，以防螺旋钻的离心作用在钻孔壁上造成泥皮而降低桩摩阻力。
尽量选用60 泵施工，以增强泵送时孔内压力，加大砼的充盈性。
9.3.8 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。
9.3.9 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。
9.3.10 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。
9.4 施工注意事项
（1）钻杆必须保持垂直然后开始钻孔，钻杆垂直度容许偏差不大于1%。
（2）根据地面标高及桩底设计标高之差，在钻机塔身上作醒目标志，作为桩长控制依据。
（3）钻孔开始时，应先关闭钻头阀门，向下移动钻杆，待钻头抵住地面后再开机钻进。钻孔一般先慢后快，以便降低钻杆晃动幅度，检查和纠正钻孔的偏差。
（4）在钻孔过程中，若出现钻杆晃动幅度较大或钻进困难时，应降低钻速，以免孔身严重偏斜，钻头损坏，钻杆扭断。
（5）在软硬突变地层中钻孔时，当主机电流达一定值、钻头进入一定深度后，方可终孔：在软硬平缓地层，钻孔到设计标高之后，即可停钻，泵送混合料。当钻杆芯管内填满混合料后，方可提钻杆，严禁先提钻杆后泵料。
（6）混合料的搅拌应严格按照施工配合比进行，要控制坍落度，防止堵管，混合料的供应应保持灌注连续进行。
（7）拔管时，要经常注意抽管过急容易引起质量事故发生。控制好拨管速率（2m/min），一般提升一段距离，停下留振一段时间（5-10s），非留振时，速度太快，可导致缩径、断桩。拔管太慢或留振时间过长，使得桩端水泥含泥量较多，，桩顶浮浆过多，而且混合料生产离析，造成柱体不匀。
（8）螺旋管表面应有明显的进尺标记，并以米为单位。
（9）螺旋拔管时应连续进行，不宜停歇过久，否则摩擦阻力增大，导致下沉困难。如持力层以上有中密的粉细砂，重砂等硬夹层，其厚度在1米以上时，可能发生沉桩时间过长或穿不过，这时管内就会涌进砂土，影响质量，桩机又易损坏。施工前应注意事先采取措施，如发现硬夹层厚度超过2米时，应与设计部门研究是否可以利用该夹层作为持力层。
（10）当设计桩顶距地表的厚度不大于1.5m时，保护桩长宜50-70cm,厚度大于1.5m时的保护桩长宜为70-100cm。
（11）钻孔排出的土渣应及时清运，以减少钻机就位时间，提高工作效率；为保护已灌桩体，防止被挤压，宜采用人工清土。当采用小型机械清运时，应注意对已灌桩体的保护，防止挤压桩体。
(12)下根桩施工时，应复核桩位，防止原桩位因钻机支撑脚侧压后移动变位。
（13）为避免桥台与涵洞基础施工影响到CFG桩体质量，桥台与涵洞附近的CFG桩应安排在其基础完工后施工，并应由桥台与涵洞向外推进施工。
10．安全及环保要求
10.1 安全要求
10.1.1 施工区域应设警示标志，严禁非工作人员出入。
10.1.2 施工中对机械设备进行定期检查、养护、维修。
10.1.3 为保证施工安全，现场应有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度。
10.1.4 CFG桩机移机走行时，应严格按照设备操作规程进行，注意查看上空是否有架空电线电缆，严防机械倒塌事故的发生。
10.1.5 CFG桩成桩后，如桩顶离地面有“空洞”，则应采取覆盖措施，防止人员意外踏空受伤。
10.2 环保要求
10.2.1 CFG桩施工中，置换出的弃土应集中堆放，并及时用装载机和自卸汽车将其运至弃土场。
10.2.2 灌注混合料应尽量在施工现场使用，确有多余应通过罐车回收至拌和站，严禁乱倒乱弃，污染环境。
10.2.3 按环保部门要求集中处理试验机生活中产生的污水及废水。
10.2.4 生产中产生的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。

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