[福建]铁路路基处理水泥粉煤灰碎石桩处理施工方案.doc

水泥粉煤灰碎石桩（CFG）施工技术交底

1、目的
明确CFG桩施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范CFG桩作业施工。
2、编制依据
《新建铁路xx线路及设计图》
《xx图集施(路)- 38》
3、适用范围
适用于DK12+840～+995CFG桩施工。
3.1工程概况
DK12+840～+995段采用水泥粉煤灰（CFG）桩加固，桩径0.5m，桩长3～10.5m，平均桩长7.88m。桩长嵌入全风化层以下不小于1.0m，桩间距1.5m，按正方形布置，共计2491根，19639延长米。
3.2CFG桩设计情况
1．地质勘测情况：基底持力层为P1W粉砂岩，灰黄色，全风化。
2．CFG桩设计参数：
桩 数
2491根
平均桩长
7.88m
桩径
500mm
混凝土等级
C15
单桩承载力标准值
待向设计院了解
桩 间 距
1.5×1.5m
垫 层
500mm厚碎石垫层

4、材质要求
桩体主体材料为碎石，应符合设计级配要求；
选用的水泥、粉煤灰、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。
5、施工工艺流程及技术要求
5.1施工准备
⑴核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法，本段根据现场实际情况和施工经验拟采用振动成管灌注成桩施工工艺。
⑵进行满足桩体设计强度的配合比试验，确定各种材料的施工用配比。
⑶平整场地，清除障碍物，标记处理场地范围内地下构造物及管线。
⑷测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识。
⑸施工前清除地表耕植土，进行成桩工艺试验，确定施工工艺和参数。
5.2施工顺序
CFG桩施工一般优先采用间隔跳打法，也可采用连打法。具体的施工方法由现场试验来确定。
连打法易造成邻桩被挤碎或缩颈，在粘性土中易造成地面隆起；跳打法不易发生上述现象，但土层较硬时，在已打桩中间补打新桩，可能造成已打桩被振裂或振断。
在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打，但施工新桩与已打桩时间间隔不少于7d；在饱和的松散粉土中，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打；全长布桩时，应遵循由“由一边向另一边”的原则。
5.3静压，振动沉管施工工艺

5.3.1施工步骤
工艺流程：
桩位放点→搅拌混凝土→振动成孔机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆，边压灌素混凝土→成桩、桩体养护→检测→清桩间土及预留桩头→铺设砂石褥垫层。
⑴CFG桩钻机就位后，应用桩机塔身的前后和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CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。
⑵混合料搅拌
混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少于1min。混合料加水量和坍落度，根据采用的施工方法按工艺试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制。在泵送前混凝土泵料斗应备好熟料。
⑶静压成孔
启动马达沉管到预定标高，停机，
振动沉管过程中做好记录，每沉1米记录电流表的电流一次，
停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。混合料按设计配比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得少于1min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要适当延长，加水量按坍落度30-50mm控制，成桩后浮浆厚度以不超过20cm；
⑷灌注及拔管
启动马达，留振5~10s开始拔管，拔管速率控制在1.2~1.5m/min，拔管速度为线速度而不是平均速度，如遇淤泥或淤质泥，拔管速度适当放慢，拔管过程中不允许反插，如上料不足，需在拔管过程中控制投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求。成桩后的桩顶标高考虑保护桩长。
沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或湿粘性土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。
⑸移机
当上一根桩施工完毕后，机械设备移位，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。
5.3.3设备、材料、劳动力组织
1. 主要设备机具准备：
振动沉管桩机
1台；
混凝土输送泵
1台
搅 拌 机
1台
坍落度测筒
1个
试块模具
2套
配 电 箱
1台
经 纬 仪
1台
水 准 仪
1台

2. 材料准备：
水泥：32.5#普通硅酸盐水泥；
碎石：粒径5-20mm；
砂子：细中砂，含泥量≤5%；
粉煤灰。
3. 劳力准备：
施工总指挥
1人
技术负责
1人
质 检 员
1人
桩机操作
6人
桩机记录
2人
桩机指挥
2人
搅拌机操作
3人
上 料
20人
6、质量控制及检验

6.1质量控制
⑴为检验CFG桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，在工程桩施工前，应先工艺试桩试验，以检查设备、工艺是否适宜，确定选用的参数是否满足设计要求。
⑵CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。
⑶桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。
⑷CFG桩施工中，每台班均须制作检查试件，进行28d强度检验，成桩28d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。
⑸通常桩顶混凝土密实度差，强度低，对此采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。
⑹为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采取强制式搅拌机。
⑺桩身每方混合料掺加粉煤灰量及坍落度控制根据设计和采用的施工方法按工艺试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制。
⑻清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
⑼冬期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。
⑽跳打施工时应及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。
⑾整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录，记录钻压电流值、孔深、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。
⑿CFG桩施工属隐蔽工程，施工完毕报监理签认后方可进行下一道工序施工。
6.2检验（参照客专线标准，以设计院给定标准为准）

⑴所用的水泥和粗细骨料品种、规格及质量应符合设计要求；
检验数量：同一产地、品种、规格、批号的水泥，每200t为一批，不足200t时也按一批计。同一产地、品种、规格且连续进场的粗、细骨料，分别每400m3为一批，当不足400m3时也按一批计。各种原材料每批抽样检验1组。
检验方法：检查产品质量证明文件。在水泥库抽样检验水泥强度、安定性、凝结时间，在料场抽样检验粗细骨料含泥量、筛分试验颗粒级配。
⑵CFG桩混合料坍落度应按工艺性试验确定并经监理工程是师批准的参数进行控制；
检验数量：每台班抽样检验3次。
检验方法：现场坍落度试验。
⑶桩体强度检测方法、数量及标准见《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）4.14.7：
①检测数量：施工单位每台班一组（3块）试块。
②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。
③设计要求：桩身28d边长15cm立方体抗压强度抗压强度不小于15MPa。
⑷桩身质量、完整性检测方法、数量及标准见《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）4.14.11：
①检测数量：检测总桩数的10%计249根。
②检测方法：低应变检测。
⑸ 单桩承载力及复合地基承载力检测方法、数量及标准见《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）4.14.12,检测数量13处。
①检测数量：总桩数的2‰，检测数量13根。
②检测方法：平板载荷试验。
③设计要求：抽取不少于总桩数的0.5‰的桩进行单桩承载力检测，抽取不少于总桩数的1.5‰的桩进行单桩复合地基平版载荷板试验。承载力符合设计要求。
⑹CFG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)
0.4桩径
按成桩总数的抽样检验，且每检验批不少于根
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．技术人员、旁站人员现场质量监控要点
CFG桩质量控制的主要对象是：桩长；强度；桩底是否到持力层这三项指标，现场管理和监控要点如下：
⑴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，原地面标高控制在正负5公分以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm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。
⑵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。具体的施工方法和顺序由工程技术部确定。
⑶在施工过程中，要严格控制拔管速度在1.2~1.5m/min，并始终保持速度均匀一致，并很好地控制留振时间
⑷指派责任心强、懂技术并经严格考核合格的员工对劳务队伍施工的CFG桩进行现场监控和记录。防止作业队伍偷工减料、暗中做手脚的现象发生。
⑸现场管理人员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。
⑹施工时务必采取隔行隔桩跳打，相邻施工时间间隔必须大于7天，采用从中心向外推进的方案，为防止缩径、断桩及桩身强度不均，沉管时间尽量缩短，拔管速度控制在1.2~1.5m/min，施工中杜绝反插。
⑺密切关注地面隆起及桩顶浮浆情况，必要时进行桩体静压。
⑻CFG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。
⑼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和料离析现象，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2～3米／分钟。
⑽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（记录格式附后）。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。
⑾对饱和软土特别是塑性指数较高的软土，振动将引起土孔隙水压力上升、土的强度降低；振动历时越长，对土和已打桩的不利影响越严重。在软土地区施工时，采用静载拔管技术对保证质量是有益的。
⑿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。
⒀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，施工中应避免反插。
⒁桩顶砼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米位置。
⒂控制好混合料的坍落度。大量工程实践表明，混合料坍落度过大，会形成桩项浮浆过多，桩体强度也会降低。坍落度宜控制在180mm～200mm（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2～3米／分钟时，一般桩顶浮浆可控制在30厘米～50厘米左右，成桩质量容易控制。桩身每方混合料掺加粉煤灰量控制在140kg～180kg（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）。
⒃设置保护桩长。在泵送混合料时，比设计桩长多加0.5米的料。将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5秒，提高桩顶混合料密实度，上部用土封项，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。
⒄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。
⒅CFG桩施工中，每台班均须制作检验试件，进行28天强度检验，成桩28天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。
⒆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。
⒇CFG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。
(21) CFG桩成桩后,桩顶以上没有一米垫层情况下严禁大型机械进入施工区。
8、静压，振动沉管混合料灌注成桩施工质量问题和控制措施
（1）堵管。堵管是静压，振动沉管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。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率,给施工带来很多困难。产生堵管的原因有以下几点:
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160mm～200mm之间。
②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、弯头最后到达钻杆芯管内。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。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。
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被挤出，容易造成管路堵塞。
（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。发现窜孔的条件有如下三条:
①被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;
②钻杆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。由于窜孔对成桩质量的影响，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，减少对已打桩扰动能量的积累；
d.合理提高钻头钻进速度。
（3）缩颈和断桩
为避免此类现象发生，无论是在饱和软土中成桩还是在上部有较硬的土层或中间夹有硬土层的地基中成桩，均需根据施工中注意事项选择合适的成桩顺序，并根据土层情况选用较为适宜的施工工艺和设备。
（4）桩体强度不均匀

在施工过程中，要严格控制拔管速度在1.2~1.5m/min，并始终保持速度均匀一致，并很好地控制留振时间。
（5）加强施工过程中的监测。在施工过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施，有效控制成桩质量，重点应做好以下几方面的监测：
  ①施工场地标高观测。施工前要测量场地的标高，并注意测点应有足够的数量和代表性。打桩过程中则要随时测量地面是否发生降起。因为断桩常和地表隆起相联系。
②已打桩桩顶标高的观测。施工过程中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，以判断是否产生缩径和窜孔
③对有怀疑桩的处理。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。
9、现场记录要求及注意事项
⑴现场记录人员应严格遵守项目部组织纪律和劳动纪律，上班时间必须坚守工作岗位，严禁脱岗。
⑵现场记录人员应认真填写《CFG桩施工原始记录表》，并在施工现场真实填写表中的各项施工内容（记录表格式附后）。
⑶施工范围应写明线路的具体里程和区域（区域是指由技术部门提前编制的）；施工单位应写明 X X作业队 X号钻机、钻机型号，并标明该区域的设计标高。
⑷桩号按工程部门编排的桩号填写。成孔时间和成桩时间按现场实际施工时间记录到秒。
⑸电流应记录钻头到持力层时瞬间的电流数据。

⑹CFG桩现场记录实行“双检制”。即项目部指派专人会同协作单位现场记录人员共同记录，实行每班核对，确认当班桩长，共同签认《施工原始记录表》，作为原始施工记录和劳务队伍验工计价的
⑺当日记录的《施工原始记录表》应当天完善复核人、质检人、分项工程技术负责人的签字。
⑻各项记录必须真实、清晰、不得涂改表中记录的内容。
10、环、水保措施
⑴在机械施工过程中，要尽量减少噪音、废气、废水及尘埃等污染。以保障当地居民和施工人员的健康。
⑵对清理场地的表层腐植土，砍伐的荆棘等废料，要及时运到指定的地点进行废弃。在弃土场不具备条件时，可临时堆放在施工场地。
⑶清理输送管、输送泵和其他机械设备的废水、废油等有害物质以及生活污水，不得直接排放到河流、池塘或其他水域中，也不得倾卸在饮用水源附近的土地上，防止污染水源和土壤。
⑷施工前做好场地临时排水系统，确保排水通畅并保证遇雨水时不浸漫农田。
11、安全保证措施
⑴作好现场调查，开工前对地下管线详细调查。
⑵对人员进行安全教育，进入工地时，必须佩戴安全防护用品，所有施工人员必须听从指挥。
⑶施工现场设安全员，施工作业区设安全标志，防止无关人员进入施工现场。
⑷施工现场平整密实，确保施工顺利安全进行。
⑸严禁非作业人员进入施工场地。在吊车、桩机大臂半径范围以内，
机械正在作业时，施工人员应远离。吊车要按其性能要求工作，不得超负荷工作，定期进行检查、维修和保养。驾驶室的挡风玻璃及回转大齿轮前应增设防护网（罩），施工中应经常对钻孔装置、吊车臂杆及索具进行检查，以便及时发现问题。
⑹施工用电使用380V三相五线制配电系统。电缆线路必须埋地或架空敷设，避免机械损伤和介质腐蚀。
⑺每台电力设备必须确保“一机一箱一漏一闸”。电箱、开关箱内的电箱内的电器设备必须完好，停用设备拉闸断电，锁好开关箱。
⑻泵压混合料时应有专人指挥泵压操作,防止因排气不畅和操作失误造成爆管形成伤害。