CFG桩作业指导书.doc

京石铁路客运专线方案报审表（TA1）工程项目名称：京石铁路客运专线 施工合同段：JS-4 编号：JS4-ZT21J-TA1-20090720-14致： 天津新亚太京石铁路客运专线项目监理部 (项目监理机构)：我单位根据有关规定已编制完成 水泥粉煤灰碎石桩（CFG）施工作业指导书 ，并经我单位技术负责人审查批准，现上报请予以审批。附件：水泥粉煤灰碎石桩（CFG）施工作业指导书。承包单位（章）： 专业工程师： 项目负责人： 日 期： 年 月 日项目监理机构意见： 项目监理机构（章）： 专业监理工程师： 监理组长/总监理工程师： 日 期： 年 月 日建设单位意见：（如需要） 建设单位（章）： 专业工程师： 总工程师： 日 期： 年 月 日 新 建 铁 路北京至石家庄客运专线水泥粉煤灰碎石桩（CFG）施工作业指导书编制： 复核： 审核： 中铁二十一局京石客运专线项目经理部2008年10月水泥粉煤灰碎石桩（CFG）施工作业指导书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 客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准客运专线铁路路基工程施工技术指南北京至石家庄段施工图设计3 适用范围 适用于京石铁路客运专线CFG桩施工。4 材质要求CFG桩桩体混合料由水泥、卵石（或碎石）、砂、粉煤灰（必要时加适量泵送剂），加水在搅拌机中强制搅拌而成。同时各混合材料应根据地下水对混凝土侵蚀类型、侵蚀程度，依据铁路混凝土耐久性设计暂行规定（铁建设2005157号）有关规定执行，混合料的密度一般为2.12.3t/m3.震动沉管法混合料塌落度为3050mm，长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法混合料塌落度为160200mm。(1) 水泥：采用42.5级普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。(2) 卵石或碎石粗骨料：满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m3,最大粒径：振动沉管法不大于50mm，长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法不大于25mm。(3) 砂：采用干净的河砂，类型宜为中粗砂，含泥量小于5%。(4) 石屑：石屑率一般在0.250.33。(5) 粉煤灰：振动沉管法所用粉煤灰为电厂收集的粗灰；长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法所用粉煤灰熟细度（0.045mm方孔筛筛余百分比）不大于45%，即等级要求级或级以上。(6) 泵送剂：泵送剂用于改善拌合料泵送性能，泵送剂用于勉强可泵的混合料，掺入量根据泵送剂的类型而不同。当混合料泵送性能满足施工要求时，可不掺泵送剂；当掺量相对较低和气温高的季节，需要时可在配比中加适量泵送剂，但必须严格控制掺入量。5 施工工艺流程及技术要求5.1施工准备 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。CFG桩施工前进行室内配合比试验，以确定混合料的配合比，要求桩体混合料试块（边长15cm）标准养护28天立方体抗压强度不小于20Mpa。场地施工前应挖除地表植物根系并将地表平整，整平标高=设计装顶标高+0.5m，地表碾压至K3060Mpa/m。场地内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测。若地表水、地下水复测结果与设计不相符应及时通知有关单位进行复测。不得使用侵蚀性水作为施工用水。 施工前应根据相关专业设计文件对路基范围内的管线进行调查核实和迁改，对没有迁改而又可能对其造成影响的管线，须主意加强施工防护。 施工场地内应具备“三通一平”的条件。施工前应进行成桩工艺性试验（每工点不少于两根），以复核地质资料以及设备、工艺、施打顺序是否适宜，确定配合、比塌落度、搅拌时间、拔管速度等工艺参数。试验桩竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度，强度和桩身垂直度，根据发现的问题，修改施工工艺或装体材料配合比重新试验直至满足要求并报监理单位确认后方可施工。5.3振动沉管灌注施工工艺振动沉管打桩机适用于粘性土、粉土以及淤泥质土。5.3.1施工步骤沉管根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。桩机就位，保持桩管垂直，垂直度偏差不大于l；若采用预制钢筋混凝土桩尖，需埋入地表以下300mm左右。开始沉管，为避免对邻桩的影响，沉管时间应尽量短；记录激振电流变化情况，应1m记录一次，对土层变化处应予以说明。投料在沉管过程中用料斗进行空中投料（可边沉管边投料）。待沉管至设计标高且停机后须尽快完成投料，直至管内混合料顶面与钢管料口平齐。拔管启动电动机，首次投料留振510s再开始拔管。拔管速率按工艺性试验并经监理工程师批准的参数进行控制，一般1.21.5mmin较合适。拔管过快易造成局部缩颈或断桩；拔管太慢振动时间过长，会使桩顶浮浆增厚，易使混合料离析，对淤泥质土，拔管速度可适当放慢。拔管过程中不宜反插留振。如上料不足，须在拔管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求。成桩后桩顶标高应高出设计桩长0.5米，且浮浆厚度不超过20cm。封顶沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用湿粘性土封顶。移机钻机移位进行下一根桩的施工。 5.3.2工艺流程图投 料均匀拔管至桩顶封 顶移 机混和料在拌合站集中拌和桩机就位沉 管原地面处理测量放样振动沉管CFG桩施工工艺流程图5.3.3 施工要求。（1） 振动沉管桩机沉管表面应有明显的进尺标记，并根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度。（2） 沉管过程中每沉1m应记录电流表电流一次，并对图层变化予以说明。（3） 混合料应根据设计配合比（室内配合比试验确定并通过成桩工艺性试验验证的配合比）经搅拌机拌合，塌落度、拌合时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌合时间不小于60S。（4） 拔管速率应应按工艺性试验确定并经监理工程批准的参数进行控制，一般控制拔管速度为1.21.5m/min。遇淤泥或泥炭质土等敏感土层，拔管速度应放缓，拔管中严禁反插，如上料不足，须在拔管过程中空中投料。（5） 每根桩的投料量不得少于设计灌注量。（6） 成桩后桩顶标高应考虑凿除浮浆后的桩长满足设计要求。（7） 沉管过程中遇到卵石或比较硬的粘性土层时，先用长螺旋钻机引孔，再用振动沉管桩机沉管。（8） 每施工完一根桩桩顶应采用湿黏土封顶。5.4长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工工艺5.4.1施工步骤CFG桩钻机就位后，应用钻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%。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（设计要求长螺旋钻管内泵压混合料法施工时，坍落度控制在1620cm）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。 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。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，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。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，当钻杆心充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在23m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。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。5.4.2工艺流程图原地面处理钻机移位均匀拔钻至桩顶泵送混合料停钻钻进至设计深度钻机就位测量放线长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程图5.4.3施工要求（1） 在施工钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混凝土泵送量应与拔管速度相配合，边灌注边提钻，保证连续灌注，均匀提升，同时应保证钻头始终埋入混合料中。（2） 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、加泥等。（3） 钻孔应先慢后快。成桩过程中，若发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。（4） 混合料应根据设计配合比（室内配合比试验确定并通过成桩工艺性试验验证的配合比）经搅拌机拌合，塌落度、拌合时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌合时间不小于60S；搅拌的混合料必须保证混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管、变径管而到达钻杆芯管内。（5） CFG桩成孔至设计标高后，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，严禁先拔管后泵料。（6） 钻杆应静止提拔，施工中应严格按照工艺性试验确定并监理工程师批准的参数控制提拔速度和泵送量，提拔速度一般宜控制在2m3m/min，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速拔管。（7） 施工中应保证排气阀正常工作，施工中要求每工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞。（8） 桩机移机至下一桩位施工时，应根据轴线或桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。5.5 CFG桩施工常见故障及应对措施在CFG 桩施工过程中，常发生堵管现象，这样不仅浪费材料，而且增加工人劳动强度，耽误工期，原因主要是混凝土发生沁水离析；处理措施是严格控制水灰比，搅拌时间及混合料在输送管中的停留时间；石子粒径太大，易造成水泥结块，处理措施是严格进料控制，并在混凝土输送泵上加盖铁篱，控制铁篱孔径为4cm，弯管处选用小直径异径接头，应避免大、小接口，并及时清除异径接头处残余物；地下水影响，施工不当时，易产生地下水涌入，砂石回灌形成“石桥”而堵管，应先送料到管口，然后提钻打开料口，下料。5.5.1 堵管 引起堵管的原因主要有以下几点：洗泵砂浆搅拌不均匀，未能起到润滑管道的作用；管道密封不严密，混凝土中的水分流失过快，造成砼的塌落度下降，流动性太差形成堵管；砼塌落度不符合标准；管道未能清洗干净；砼供给不及时。 堵管后果：已经灌注了一部分的CFG桩的砼凝固，安装好输送泵管道后，再继续灌注，有可能造成断桩；如果是遇到液性指数较大与粘结力较大的粉土或粉砂地层，钻杆停止转动会出现抱钻现象，使钻杆无法拨出；已经搅拌的砼因时间较长而终凝，不能使用。所以应采取相应的措施预防堵管发生。 防止堵管措施：洗泵管的砂浆搅拌应均匀；加强管道密封性检测，杜绝砼中的水分流失过快，造成砼的塌落度下降、流动性太差形成堵管；按试验要求控制砼塌落度；灌注砼后，应用清水清洗管道，确保管内无板结的砼块；灌注桩身砼时，砼供应及时，杜绝待机等灰现象。5.5.2 断桩断桩的原因主要有：施工保护不够，有大型工程机械在强度未达到的CFG桩区域运行，使桩被压断或把桩头压碎；长螺旋钻机的排气阀设置不当；灌注砼时，砼灌注供应不及时；地质原因，地下水丰富；拔管和泵送砼配合不协调；截除桩头时人为造成桩身破坏。防止断桩措施：对于施工保护不足造成断桩，最有效的方法是加强已经灌注CFG桩区域的保护，严禁一切大型机械进入；对于排气阀设置不当造成断桩的解决办法，要经常检查排气阀，并将包裹排气阀的砼凿除；砼供应不及时造成断桩，加强砼调度，保证砼供应连续；对拔管和泵送砼配合不协调造成的断桩，应寻求操作人员之间的默契配合；对截除桩头时人为遭到破坏的情况，必须用CFG桩环切机切割，可有效的避免断桩。断桩后接桩方法：断桩大部分出现在浅层，因而断桩可以作接桩处理，接桩用砼和原桩砼等级相同或提高等级，直径比原CFG桩直径加大20cm，即在桩头四周加宽10cm；接桩的方法有两种，一种是浅部断桩，在断桩位置挖一个比设计CFG桩直径大20cm的圆坑，圆坑和CFG桩同心，挖至断桩面以下1020cm处，灌注砼至设计桩顶标高；另一种是断桩位置较深，须扩孔下挖，支立模板浇筑砼，模板直径比CFG桩直径大10cm，安装与CFG桩同心，下部比断桩面底1020cm，拆除模板后用原土夯实回填，CFG桩接桩示意图见下图。5.5.3施工注意事项（1）、钻孔速度应均匀控制，淤泥及淤泥质土钻进速度宜控制在2.0m/min以内，提管灌注砼速度按试桩工艺参数控制，一般控制在2.0-3.0m/min比较适宜，混合料坍落度16-20cm，并采取措施防止混合料泌水离析，保证成桩径均匀。（2）、注意观测施工对相邻尚未固结桩体的影响，如桩顶标高、平面位置有变化，应及时处理。6 质量控制及检验6.1质量控制为检验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，应先做不少于2根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺。CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。CFG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。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。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。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。 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。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。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。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。CFG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