CFG桩工艺性试验总结(2013.12.30).doc

目 录一、试验目的1二、工程概况12.1 试桩范围12.2地质情况2三、工艺性成桩试验23.1 试桩目的验证情况23.2 试验准备工作33.3 试验桩施工工艺控制43.4 试验过程53.5 CFG桩成桩工程中质量检验6四、试验总结64.1 施工数据记录64.2 CFG桩成桩过程控制74.3 人员及机械设备配置74.4工艺参数总结8五、CFG桩常见问题的预防措施85.1 导管堵塞85.2 偏桩95.3 断桩，夹层95.4 桩身不完整、夹泥95.6 单桩承载力低105.7 窜孔10六、保证措施116.1 质量保证措施116.2 安全保证措施12CFG桩成桩工艺性试验报告一、试验目的根据设计图纸、规范和西城公司的相关要求，我项目部于2013年12月26日在DK494+650DK494+691段路基进行了CFG桩工艺性试验，共施工6根原位桩作为试验桩，该试验桩已按照既定方案顺利完成。施工试验桩的目的为了取得螺旋钻CFG桩的施工经验及相关参数，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，以复核地质资料以及设备、工艺、施打顺序是否适宜，以确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间等最佳的组合方案和各项工艺参数,以指导CFG桩大面积施工，确保CFG桩的施工质量。二、工程概况2.1 试桩范围本次CFG桩试桩范围在里程DK494+651.35 (2-3)、DK494+651.35 (2-4) 、DK494+670.05 (24-3)、DK494+670.05 (24-4)、DK494+690.45（48-3）、DK494+690.45（48-4）路基处。具体见CFG桩试桩平面布置图。 CFG桩试桩平面布置图2.2地质情况路基地表上覆第四系全新统冲洪积（Q4dl+pl）粉质黏土，坡残积（Q4dl+el）粉质粘土；上更新统冲洪积（Q4dl+pl）粉质黏土、卵石土；下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组（J2s）泥岩夹砂岩。三、工艺性成桩试验3.1 试桩目的验证情况1、确定施工设备、施工顺序、施工工艺及方法。使用长螺旋钻机成孔及芯管泵送混合料灌注的施工方法，成桩速度快、质量比较好，适合本试验段施工。2、确定了长螺旋钻机在不同土层中的钻进速度。泥岩夹砂岩W4层钻进速度为0.50.6min/m, 泥岩夹砂岩W2层钻进速度3.75.9min/m。3、确定了长螺旋钻机在不同土层中钻进时的电流。泥岩夹砂岩W4层钻进过程中的电流大小为95A115A, 泥岩夹砂岩W2层钻进过程中的电流大小为120140A。4、确定了长螺旋钻机在钻进过程中，岩层变化时的突变电流大小为145170A。5、确定了混合料原材料和配合比。混合料的各种材料技术指标均满足规范要求，采用试验配合比的抗压强度满足设计要求。6、确定了混合料的相关参数。采用长螺旋钻机时，泵送混合料配合比的坍落度控制在160200mm，混合料搅拌时间控制在不少于120s，拔管速度宜控制在1.21.5m/min，可保证桩身质量。3.2 试验准备工作水泥 江油红狮 P.O42.5 粉煤灰 江油贵富 细骨料 江油武都 中砂 粗骨料1 江油武都 规格5-16mm粗骨料2 江油武都 规格16-25mm减水剂 北京金盾JD-1型水： 拌合站井水 理论配合比为： 水泥粉煤灰细骨料粗骨料1粗骨料2减水剂水10.454.831.054.180.01450.82坍落度控制在1602000mm3.2.2 人员及机械设备组织（1）主要劳力组织，见表31表31 主要劳力组织序 号工 种人数1领工员12技术员13试验员14安全员15机械操作员26维修工17材料员18电工19砼工210普工4合计14（2）机械设备配备，见表32表32 机械设备配备序号设备名称单位数量1KLB630型长螺旋液压步履式钻机台12砼输送泵(HBT40A)台13发电机（250KW）台14捣鼓器台25挖掘机台16全站仪台17水准仪台13.3 试验桩施工工艺控制3.3.1 施工工艺流螺旋钻桩机施工工艺流程图3.3.2 施工方法CFG桩施工采用长螺旋钻机施工。钻机就位后，启动马达，螺旋钻杆钻入地下，在钻进过程中用吊线检查钻杆垂直度，钻孔过程做好不同土层钻进速度与电流大小以及岩层突变时的电流值记录。钻至持力层50cm后，开始泵压混合料，混合料下到孔底后开始均匀提钻。根据泵入混合料量控制提钻速度，保证钻头矛尖始终埋在混合料中，以防断桩。3.4 试验过程3.4.1 施工放线路基施工区域范围内场地开挖平整至设计桩帽顶标高，采用22T压路机进行碾压密实，压实度大于92%，场地内横向设置人字坡，坡度2%4%，边沟设计位置开挖临时排水沟，便于排水。施工前按照桩位平面布置图进行桩位放样，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示，桩位偏差小于50mm。在桩位外适当位置，设置护桩，用于施工过程中复核桩位。3.4.2钻机就位做好钻机定位，要求钻机安放保持水平，钻杆保持垂直，其垂直度不得大于1.0%，钻头对准孔位中心，允许偏差在50mm以内，钻杆与钻孔方向一致。3.4.3 成孔长螺旋钻机成孔，一般先慢后快，避免形成螺旋孔，试桩钻进速率按1.5m2.0m/min控制，在施工时做好孔深和电流值记录，成孔至设计深度，确保桩端进入持力层满足设计要求，施工桩顶标高应高出设计桩顶标高不少于0.5m，垂直偏差小于1%。3.4.4 桩长控制以螺旋管初节法兰盘为起点，在钻塔上每隔0.5米用红油漆做标记，根据动力头位置相对的钻塔标记控制桩长。3.4.5 混凝土灌注及拔管成孔至设计深度后，现场指挥员应通知钻机停钻，先泵料，后提升钻杆，速率按拟定1.2m1.5m/min控制，认真做好施工记录，并保持连续灌注。当钻杆芯管充满混合料后开始拔管,严禁先拔管后泵料。灌注混凝土至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高50cm，并采用捣鼓器对桩头以下2.5m部分进行捣鼓。以保证桩顶标高和桩顶混凝土质量均符合设计要求。施工前，用水泥砂浆湿润管路。灌注混凝土前，检查管路顺畅稳固；CFG桩施工中，每台班制作2组砼试件。3.4.6 移机移机前对下一根桩的桩位进行清理辨识,确保桩位的准确性。必要时,移机后清洗钻杆和钻头。3.5 CFG桩成桩工程中质量检验（1）施工过程质量检验主要应检查原材料的质量、施工记录、混合料坍落度、桩位偏差、桩顶标高和桩体留置砼试块。（2）桩位允许偏差：050mm、桩身倾斜不大于1%、桩体有效直径不小于设计值50mm。四、试验总结4.1 施工数据记录（1）试桩记录情况（2）灌注砼拔管数据记录桩号2-32-424-324-448-348-4拔管速度（m/min)1.51.21.51.21.51.2根据地质及机械性能情况，由上表试桩数据得出钻机在泥岩夹砂岩W4层的钻进速度控制在1.72m/min左右，在泥岩夹砂岩W2层中的钻进速度控制在0.170.27m/min之间，提管速度在该地层应控制在1.21.5m/min之间。(3)混凝土配合比CFG桩混凝土理论配合比为：水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料1：粗骨料2：外加剂：水=1:0.45:4.83:1.05:4.18:0.0145:0.82；水胶比0.56，坍落度要求为160200mm，施工配合比为：水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料1：粗骨料2：外加剂：水=1:0.45:4.83:1.05:4.18:0.0145:0.82；水胶比0.56，施工现场实测坍落度为170mm、175、170mm，混凝土泵送性能良好，未出现堵管现象。通过工艺性试桩试验，表明混凝土理论配合比为：水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料1：粗骨料2：外加剂：水=1:0.45:4.83:1.05:4.18:0.0145:0.82；水胶比0.56，坍落度要求为160200mm，满足泵送混凝土需要，可作为施工指导数据。4.2 CFG桩成桩过程控制4.2.1 桩位放样利用全站仪放样桩位后，记录地面标高，打入竹签并用白灰标识，在各排桩处边界外适当位置，设置临时控制桩（护桩），以校核施工过程中桩位偏差。4.2.2 钻孔钻机就位后，利用自身液压系统调平钻架，直角方向利用钻架上对中锤核查对中，垂直度满足不大于1%，钻头对正桩中心竹签缓缓下落至地面，记录钻架上方孔深标识初始读数，根据地面标高，计算设计孔深时的终读数。钻孔时，先慢后快，减少钻杆晃动，防止偏孔。钻孔过程中若出现电流值突然偏大，并持续较长时间，应停钻，检查原因并核实地质情况是否与设计文件相符。钻孔过程中，及时清理钻孔出土，防止覆盖邻近桩位，便于混凝土灌注至桩顶时，判定混凝土超灌高度情况。4.2.3 混凝土灌注混凝土灌注前，检查输送管道密封性，接头连接扣件是否安装牢固，首桩砼灌注前，泵送砂浆润滑管道。钻孔至设计孔深后，现场技术人员复核孔深与设计相符，指挥人员指挥泵送混凝士，当钻管内填满混凝土时，动力头位置发出鸣笛提示，开始匀速提管；泵送过程中，司泵人员密切注意泵压变化，当泵压突然变大，混凝土不进料时，表明堵管，应立即停止泵送，检查堵管位置及原因，立即进行管道疏通，严禁加压泵送，避免泵管爆裂。砼灌注接近桩项位置时，适当减慢提管速度，加大桩项混凝土泵送压力，并超灌50cm高度混凝土及在桩头以下2.5采用捣鼓器进行捣鼓，以保证桩顶混凝土密实性。4.3 人员及机械设备配置4.2.1 机械配置通过工艺性试验结果表明，现场采用KLB630型长螺旋液压步履式钻机、250KW发电机组、HBT40A型混凝土输送泵及混凝土运输车的组合能满足施工需要。4.2.2 人员配置根据工艺性试验，每台长螺旋钻孔机每班作业人员配置为：工班长1人，指挥1人、输送泵操作员1人、螺旋钻机操作手1人、普工4人。现场施工过程中，每工作班组作业人员按照以上人员配置，满足施工需要。4.4工艺参数总结根据本次工艺性试桩过程的设备及人员配置、施工过程的数据分析及成桩检测结果，总结在泥岩夹砂岩W4层及持力层为泥岩夹砂岩W2层的情况下，选用KLB630型长螺旋液压步履式钻机施工，HBT40A输送泵配合时，可选用以下参数进行施工。（1）钻进速度控制：泥岩夹砂岩W4层：1.72m/min左右；泥岩夹砂岩W2层：0.170.27m/min之间。（2）终孔标准。以桩长为主控项目，进入持力层瞬间电流值为145170A，进入持力层的稳定电流值以120140A之间作为校核。（3）灌注混凝土拔管速度。以1.2m1.5m/min的速度拔管，根据泵送管道长度及混凝土和易性等适当调整。（4）混凝土理论配合比。通过工艺性试桩试验、砼试件强度、桩身完整性及单桩承载力的结果，CFG桩C15砼的理论配合比：水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料1：粗骨料2：外加剂：水=1:0.45:4.83:1.05:4.18:0.0145:0.82；水胶比0.56，坍落度为160200mm，能满足CFG桩设计要求。五、CFG桩常见问题的预防措施5.1 导管堵塞堵管是长螺旋钻孔、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。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。(1)产生堵管的原因有以下几点: 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,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在设计及规范允许的范围内。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。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。若注满混合料后不及时提钻,混凝土泵一直泵送，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,同样可使钻头阀门处产生无水泥浆的干硬少浆的混合料塞体，使管路堵塞，混合料不能下落。设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管；弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管；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。(2)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；加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。5.2 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。5.3 断桩，夹层断桩是由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度，钻头上的泥块落入孔内桩，或是用大型机械( 装载机或挖掘机)野蛮清理桩间土，造成CFG桩身浅层断桩。如果CFG桩设计标高以下断桩， 则必须采取补救措施。假如断裂面距桩头较近，可接桩至设计标高；如果是断桩位置较深，应在旁边补加一根CFG。 控制措施：保持砼灌注的连续性；严格控制提速，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；不能用大型机械清理桩间土，用小挖机配合人工清理桩间土；清理出桩头后，用切割机截桩头，不能用大锤蛮力敲打桩头。 5.4 桩身不完整、夹泥(1)施工过程中，应控制拔管速度始终保持均匀一致。提升速度不能超过设定值。(2)长螺旋钻机管内泵压法泵送混凝土过程中，应严格控制钻头活瓣打开的宽度或提钻速度，防止混合料下落不充分，使土与桩体材料混合，导致桩身掺土等缺陷。(3)当地层有软流塑层时，CFG桩应跳桩施工，成桩时降低拔管速度，保持在1.5m/min或更低，泵压保持在不小于10Mpa。5.5 桩头质量问题(1)桩头空芯。主要是施工过程中,排气阀不能正常工作以及捣鼓不密实所致。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。为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗以及桩头以下2.5米范围内必须捣鼓。(2)桩端不饱满。这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水浸入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。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。(3)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：防止桩口土块混入砼中；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。5.6 单桩承载力低主要与桩底情况有关，桩底承载力不足，没有施工到设计标高。控制措施：控制桩长，施工到设计标高，桩底一定要到设计所要求的持力层上；灌注桩身混凝土时一定先泵送混凝土后提钻，以保证桩底嵌固良好；在黏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。5.7 窜孔在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况,打完某号桩后,在施工相邻的桩时,发现未结硬的某号桩的桩顶突然下落,当相邻的桩泵入混合料时,某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:采取隔桩、隔排跳打方法；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；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；合理提高钻头钻进速度。 六、保证措施通过在DK494+650DK494+691段路基CFG试桩桩，检验了我们施工准备的可靠性、施工组织的合理性、施工工艺的可行性，为我们提供了有价值的技术参数，也为我们后续CFG桩的大规模施工积累了经验，提供了一个良好的铺垫。为了确保CFG桩的施工质量、施工过程的安全问题，都需要我们采取相应的措施来保证。6.1 质量保证措施6.1.1 建立健全质量管理体系（1）建立健全质量保证体系（2）设立全面组织保证体系，设专职质检工程师，专司质量检查之职。6.1.2 建立各级质量责任制 按照企业法人工程质量责任终身制的原则，建立项目生产副经理、总工程师、工程部、物资部、安质部、施工队主管领导、单位工程技术负责人、班组作业层等质量责任制，建立各工程质量责任卡，并建立与各级责权利相统一的运行机制。6.1.3 制定奖罚办法,将质量情况与工资、奖金相结合 将质量管理目标分解细化，按项目和工序落实到人，实行各级各类人员质