CFG桩复合地基处理作业指导书备课讲稿.doc

CFG桩复合地基处理作业指导书

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CFG桩施工作业指导书
一、前言
CFG桩复合地基施工技术，是在20世纪80年代由中国建筑科学研究院立题开始试验研究，1992年通过了部级鉴定，1994年被建设部列为全国重点推广项目，1995年被国家科委列为国家级全国重点推广项目，经过十多年的研究的推广应用使其在我国的基本建设中起了非常重要的作用。新建铁路武广客运专线XXTJI标三工区范围内广泛分布着软土地基，大部分地段均采用CFG桩的施工工艺对地基进行加固与处理，工程数量大，分布地段多，施工标准高。据此，总结出一套较为完整的客运专线CFG桩复合地基的施工方法是有必要的，为整个管段的CFG桩施工提供技术保障和工艺保障，确保客运专线地基加固与处理施工质量。
二、工艺原理
本项目管区内CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）是由碎石、砂和粉煤灰掺适量水泥和水拌和，用长螺旋钻机在地基中制成的强度等级为C15的桩。这种处理方法是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料，添加粉煤灰是为增加混合料的和易性并有低强度等级水泥的作用，同时还添加适量的砂以改善级配，使桩体获得胶结强度并从散体材料桩转化为具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。
三、施工工艺
（一）工艺流程

核查地质资料，确定施工方法

试验确定配合比及施工参数

平整场地，测量放样

机械就位，开始钻孔

成 桩

机械移位，循环钻孔

CFG桩施工完毕，清土，凿桩

铺设褥垫层，压实

（二）施工方法
1、施工准备
1．1核查地质资料，结合设计参数，选择钻杆直径为500mm的长螺旋钻机进行施工。
1．2测量放样，平整场地，清除障碍物，按施工平面图放好桩位。
1．3选用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行检验。水泥采用强度等级为PO32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。标准立方体无侧限抗压强度不小于15MPa。
1．4按设计要求进行室内配合比试验，选定合适的混合材料配合比。长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm。
1．5施工前进行成桩工艺试验，确定施工工艺和参数，试桩数量应符合设计要求不得少于2根。
2、CFG桩施工方案
本段CFG桩全部采用长螺旋钻管内泵送混合料灌注施工工艺。
施工时，首先用长螺旋钻孔到达设计要求的深度，然后用高压泵将桩体混合料通过高压管路和长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩，当钻杆芯管内充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。这一工艺具有低噪音、无泥浆污染、无振动的优点。这种施工方法具有较强的穿透能力，属非挤土成桩工艺。
2．1整平施工场地。首先将施工场地开挖到设计要求的宽度及预定的标高，用推土机推平，压路机压实，并做成向两侧成4%的排水坡，路机两侧挖排水沟，建立完整的排水系统；
2．2布置桩点：按桩点设计布置图放样，本段路基内的CFG桩按等边三角形布置，现场布桩时，横断面方向从线路中心往两侧坡脚布置，至路堤坡脚外不少于1根桩，均匀沉降地段的布桩按等间距布置；在桩位处用一长50cm直径φ40的钢管打入土中，取出钢管和孔内的土，在孔内灌满白石灰作为桩位标记。
2．3移动钻机就位，用塔机塔身前后左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保垂直度偏差不大于1%。
2．4钻至基岩顶面，记录钻进深度，判定是否满足设计要求，满足要求后停钻。CFG桩加固深度应穿透软弱土层（压缩层）到达基岩顶面，可通过两种方式来确定CFG桩的加固深度，一是严格按照设计桩长施工，二是通过钻机上的电流表摆动情况和钻机钻杆抖动情况来判定CFG桩钻孔深度是否已到达基岩层顶面。
2．5在施钻的同时，搅拌站按工地试验室确定的配合比搅拌水泥、粉煤灰、砂、碎石混合料，并检查其坍落度。用砼罐车运到工地，再次检查混合料的坍落度，符合要求后向管内泵送混合料，混合料的泵送量按试桩确定的数量进行，泵送时不得停泵待料。
2．6拔管速率应按试桩确定参数进行控制，拔管速率均匀，拔管至桩顶。施工桩顶标高宜高于设计标高50cm。
2．7机械移位，进行下一孔成桩。
施工流程如下图：

原地面处理

测量放样

沉管机就位
下沉至设计深度

停机

混合料入管
均匀拔管至桩顶

沉管机移位

3、CFG桩复合地基
CFG桩施工完毕，待桩体达到一定强度（一般3～7d）后，可进行开槽，清土和截桩时，不得造成桩顶设计标高以下的桩体断裂和扰动桩间土。本段CFG桩桩径设计采用0.5m，桩间距1.3～2.0m，桩顶面设置0.6m厚碎石垫喜忧参半，碎石粒径宜为8～20mm，最大粒径不宜大于30mm，垫层中间按设计要求铺设一到两层强度不小于80KN/m双向土工格栅；垫层材料虚铺后采用静力压实。
（三）纠正及预防措施
1、为减小对相邻桩产生的影响，确保CFG桩的施工质量，长螺旋钻机施工可逐行逐点施打。
2、设计桩顶标高离地表的距离不大时（不大于1.5），保护桩长可取50～70cm，上部再用土封顶；设计桩顶标高离地表的距离较大时，保护桩长可取70～100cm，上部再用粒状材料封顶直到地表。
3、施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，在开挖基坑时，应将桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除，基槽开挖至设计标高后，多余的桩头需要剔除，剔除桩头时宜采取如下措施：
3．1找出桩顶标高位置，桩顶比地面高出10cm；
3．2用钢钎等工具沿桩周向桩心逐次剔除多余的桩头直径直到设计桩顶标高，并把桩顶找平，桩顶表面不可出现斜平面；
3．3不可用重锤或重物横向击打桩体；
如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下，必须采取补救措施。假如断裂面距桩顶标高不深，可用C20细石混凝土接桩至设计桩顶标高，注意在接桩头过程中保护好桩间土。
四、质量标准
1、所用的水泥和粗骨料品种、规格及质量应符合设计要求。
2、CFG桩混合料强度应符合设计要求，混合料的坍落度应控制在160～200mm，现场每台班检验不少于3次。
3、CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。
4、CFG桩施工中，每台班均须制作一组检查试件（3块），成桩28d后进行单桩承载力或复合地基承载力试验。
5、每根桩的投料量不得少于设计灌注量。
6、CFG桩顶端浮浆应清除干净，直至露出新鲜混凝土面，清除浮浆后的有效长度应满足设计要求。
7、桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。
8、褥垫层厚度和密实度应符合设计要求。
9、成桩28d后应及时进行低应变试验检测CFG桩桩身完整性，按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根；承载力采用复合地基平板载荷试验，其承载力、变形模量应符合设计要求，按总桩数2‰抽样检验，且每检验批不少于3根。
CFG桩施工允许偏差按下表：
序号
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
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
五、机具设备与劳动力组织
CFG桩处理软土地基工程量大，控制软土地基加固工期。本工区CFG桩总计742873米，单机日产量300米，拟投入30台桩机，则需工期82天。取设备效率为0.9，则软土地基加固所需工期为82天÷0.9=91天，按3个月计。按一天一台打桩机成桩300m作业，其机具设备配备和劳动力组织分别如下：

机具设备表
序号
设备名称
数量
备注
1
长螺旋钻机
30套
包括混凝土泵
2
砼输送车
10台

3
挖掘机
4台

4
装载机
4台

5
自卸汽车
30台

劳动力组织表
序号
分工
人数
作业内容
1
现场指挥
6
计划分3个组、每组2人、负责现场协调指挥
2
技术员
6
每组2人，负责现场技术管理
3
机械操作工
30
打桩
4
电工
3
现场用电管理
5
管道工
3
现场用水管理
6
普工
40～50
材料的倒运，机具拆卸、组装，凿桩、清表，褥垫层摊铺
7
安全员
3
负责现场安全防护措施及安全监督
合计
91～101人
六、质量保证措施
1、质量保证措施
1．1加强施工技术指导，认真做好设计图纸自审与会审，充分理解设计意图；逐级进行技术交底，严格按设计图、相关的技术规范及操作规程要求进行施工。技术人员深入现场精心指导，质管与测试人员准确检测、严格把关。
1．2工程试验
A、凡参加检测、试验人员（包括工程师、助理工程师、技术员、试验员）必须具备大专以上文件程度，具有工程质量检测，材料试验基本知识和法定计量单位基础知识；持有经考核后统一制发的岗位合格证，未经考核的人员，不得从事试验工作；掌握被检产品的标准（国家标准、行业标准），检验工作按有关规程进行；熟悉掌握测试仪器的工作原理、技术性能、操作程序和方法。
B、检验过程中，试验人员应严格按操作规程进行，发现仪器设备故障，应保护现场并及时报告，及时研究采取处理措施，并在该仪器履历簿上记录详细过程；采取规定的追溯措施要认真作好原始记录，并在记录上签字，对记录的完整性、准确性负责。出具的试验报告应工整、数据准确、结论正确、签字齐全。
2、质量检查措施
项目部每月组织检查一次，工程队每周组织检查一次，各级检查结果应予以通报，对存在的问题提出整改意见和纠正措施。
2．1工程质量检查程序框图（附后）
2．2工程质量检验流程图（附后）
2．3钢筋质量预控程序图（附后）
2．4混凝土质量预控程序图（附后）
3、纠正和预防措施
工程质量检查程序框图
审查开工申请单
每道工序完工后
工班自检
队专职质检员检查
管理组质检工程师检查
填报质量验收通知单
监理工程师检查、填写质量验收单
单项（位）工程已完
管理组质检工程师、队质检员联合检查
项目部组织检查
填报中间交工证书
监理工程师检查、汇总质量验收单
签认中间交工证书
合格
合格
合格
报送甲方监工程师
合格
不合格
不合格
不合格
返工、返修
不合格
不合格
不合格
不合格
返工

工程质量检验流程图

工程检验

工序检验

材料
竣工验收
入库检验
发放检验
投料检验
退库检验
专业检验
专业检验
自检互检
工人自检、互检
工班自检、互检
专业检验
专业检验
专业试验
工序定点检验
巡回试验
施工程序监督
施工规程监督
砼试验
主材试验
试验报告
工序交接检查
隐蔽工程检查
工程队内部交接检查
工程队之间交接检查
工序交接证书
隐蔽工程检查记录
工程试用检查
全面检查
竣工文件
确 认
施工检查记录

混凝土质量预控程序图
熟悉图纸、技术数据
材质检验、控制进料质量
配合比设计
技术交底
试验人员和工地质检人员参加
检查材料、设备准备情况
配合比交底
材质要求交底
混凝土浇筑程序交底
各部尺寸交底
混凝土控制措施交底
操作人员资料要求交底
质检人员签证
填写检查数据
灌注混凝土
监控灌注过程
填写灌注记录
养 护
资料整理
自检记录及检查证
施工记录
质量评定记录

3．1堵管
堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。
A、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。
预防措施：要注意混合料的配合比，尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70kg/m3～90kg/m3的范围内，坍落度应控制在160mm～200mm之间。
B、混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到在钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。
预防措施：严格控制坍落度。坍落度太大的混合料，易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，摩擦力加剧，导致堵管。坍落度太小，混合料在输送管路内流动性差，也容易造成堵管。
C、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被挤出，容易造成管路堵塞。
预防措施：严格控制提钻时间，在钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时必须提钻。
D、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。
预防措施：冬季施工时，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，水温度最好不要超过60℃，否则会造成混合料的早凝，产生堵管，影响混合料的强度。
E、设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。
预防措施：严格控制弯头曲率半径，弯头与钻杆不能垂直连接。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。
3．2窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况，打完X号桩后，在施工相邻的Y桩时，发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落，当Y号桩泵入混合料时，X号桩的桩顶开始回升，此种现象称为窜孔。
A、发现窜孔的三条件：
a、被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂；b、钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；c、土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。
B、施工中采取的预控措施
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，减少对已打桩扰动的能量的积累；d、合理提高钻头钻进速度。
3．3桩头空芯
A、发生桩头空芯的原因：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。
B、预防措施：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。
3．4桩端不饱满
A、发生桩端不饱满的原因：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浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力。
B、预防措施：为杜绝这种情况，施工中前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。
七、安全保证措施
1、建立安全保证体系
成立以项目经理为首，由安全、工程、技术质量、设备和基层专职安全员等各方面的管理人员组成安全保护体系，领导和组织实施安全工作。
2、分析安全难点，确保安全管理重点
2．1现场电气设备均作漏电保护装置，配电线采用三相五线制。
2．2施工机械的使用严格按照有关规定执行，无关人员严禁使用。
3、安全管理
3．1制订施工现场安全防护基本标准，如：各类洞口及临边地带的防护标准，施工临时用电安全防护标准，各类施工机械和设备的安全防护标准等；
3．2建立严格的安全教育制度，坚持入场教育、坚持每周按班组召开安全工作教育会议，增强安全意识，使安全工作落到广大群众基础上；
3．3编制安全技术交底，设计和购置安全设施；
3．4强化安全法制观念，严格执行安全工作文字交底，双方认可，坚持特殊工种持安全操作证上岗制度，施工现场机械司机和电工必须持证上岗；
3．5加强施工管理人员的安全考核，增强安全意识，避免违章指挥。
4、施工安全措施
4．1机械安全
A、钻机应放置平稳，安装后钻杆中心线的偏斜应小于全长的1%。
B、钻孔中如遇卡钻，应立即切断电源、停止下钻，在未查明问题前不得强行启动。
C、钻孔过程中遇有机架晃动、移动、偏移应立即停钻。
D、混凝土泵如布置在基坑边，应与基坑边保持2m距离。
E、泵管辅设应尽量减少弯曲，支撑应牢固，接头处应连接可靠。
F、泵送时料斗内应保持一定量混凝土，不得吸空。
G、清洗泵管时，出口方前方10m内不得有人。
H、软管与混凝土泵管、钻机连接处一定要连接牢固紧密。
4．2人员安全
A、钻机作业中，施工人员必须佩戴安全帽，严禁施工人员在机具旁休息，以防人员被砸伤。
B、打桩时，必须有专人负责指挥，防止打桩过程中出现安全事故；钻机作业中，应有专人负责电缆的收放。
C、钻孔时，严禁用手清除螺旋片上的泥土。
D、严禁行人通过施工场地，以防跌落坑中。
八、环境保护措施
1、在居民生活区附近施工，合理安排作业时间，尽量安排在白天，在村庄、居民区附近施工时注意避开午休、夜间施工，减少扰民。一般情况下把作业时间限定在7：00～22：00，避免夜间作业，或按监理工程师限定的作业时间施工，必须昼夜连续作业的施工现场，采取降噪措施，做好周围群众工作，并报有关环保单位备案。
2、施工中钻出来的弃土和凿下来的桩头用汽车运至指定的弃土场，不得到处弃运，以免造成水土流失。
3、在施工现场附近开挖一沉淀池，CFG桩砼灌注完后清洗泵车和管道的污水排放到沉淀池，待沉淀后及时清理沉渣，运到弃土场。
九、经济效益分析
1、CFG桩通过桩周摩擦力和桩端承载作用的发挥来承受荷载，所以可以通过调整设计参数来提高承载力，因此造价比一般桩基节约。
2、粉煤灰能起到低强度水泥的作用，可以节约投资，经济效益明显。
3、基槽开挖时，采用人工开挖，不仅可防止对桩体和桩间土产生不良影响，而且比较经济。
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