京沪高速铁路李窑试验段CFG桩施工质量控制.doc

京沪高速铁路李窑试验段CFG桩施工质量控制摘要：为了有效控制CFG桩施工质量，通过施工经验分析路基沉降原因，在施工中采取了一系列符合设计原理的施工工艺进行控制。本文就此提出一些建议，以供参考。关键词：CFG桩 施工质量 控制 措施0 引言新建高速铁路李窑试验段地基加固采用CFG桩。设计桩径为0.5m、0.4m，设计桩长为30.35m、23.35m，桩间距为1.6m、1.7m、1.8m，采用C20混凝土。地层：地表为黏土、粉质黏土，0=120Kpa130Kpa；地表以下32m为粉质粉土，0=140Ppa。水文地质特征：地下水为第四系孔隙潜水，地下水埋深2.23.1m。地下水主要由大气降水补给，水位变幅13m。地下水具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1。地震动峰值加速度为1.10g（地震基本烈度为度）。土壤最大冻结深度为0.5m。1 施工质量控制措施施工过程中试验员对混合料的原材料、施工配合比进行现场控制；技术员对桩位、桩长、桩的垂直度进行控制，使用开发的CFG桩工艺参数记录仪（主要记录参数为：钻进电流、钻进深度、钻进速度、提钻速度、泵送次数、时钟），记录施工过程中的钻进电流、钻进深度、钻进速度、提钻的速度、砼需求量、砼实际供应量，这样可以有效的对成桩质量进行控制。1.1混合料质量控制混合料的质量直接影响成桩质量、施工进度、工程效益。控制混合料的质量主要是要控制原材料进场和施工配合比。保证混合料的入模坍落度为1620cm，和易性要好。1.2桩位的控制采用逐个施钻法施工施工时由于CFG桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖，就会很难找准桩位。为保证桩位的准确性采取以下措施：（1）在桩位用直径8mm的钢钎竖直打入20cm深孔，在孔内灌注石灰粉，并在孔内插入标记物，用一次性木、竹筷，方便钻孔过程中钻孔废泥把桩位埋没后查找；（2）严禁机械在已经放样的区域行走，防止桩位的损坏或移位；（3）随时清除钻泥保证钻泥不埋没桩位。1.3有效桩长、钻深的控制（1）成桩时预先加长不小于50cm的一段桩长，基础施工时将其凿掉。在施工过程中由于机械碾压使原地面标高降低，如果测量得的原地面标高和设计桩顶标高相差不够50cm时，必须对原地面回填，并对原地面进行碾压，防止长螺旋钻机倾覆。（2）在钻机进入现场时就要在钻机塔身上每50cm做一个醒目标记，并在整米处标上数字，标记上涂一层反光漆，以方便夜间施工时检查钻深。1.3桩体垂直度的控制桩体垂直度若过大会造成串孔和桩承载力不满足要求。钻机上控制垂直度的装置由于精度不高，不能满足施工要求。为满足施工要求我们在塔身前后和左右两个方向分别设置了2m长的垂球。安装时，使用经纬仪进行校准安装。1.4拔管速率的控制拔管速率太快将造成成桩桩径偏小或缩径断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不均，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率，拔管速度一般控制在22.5m/min比较适宜，此处的拔管速度为线速度，不是平均速度，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率适当放慢。拔管过程不允许反插。在控制提钻速度的同时，还应使混凝土输送泵的泵送速度与提钻速度匹配。混合料的泵送量要与拔管速度匹配，泵送速度过快会导致桩体扩径或使排气阀堵塞；泵送速度过慢会导致桩体缩颈或断桩。通过CFG桩工艺参数记录仪可以记录实际泵送量与设计泵送量的差值。1.6桩体直径的控制施工前必须检查钻杆、钻头的直径，经检查钻杆、钻头直径比设计桩径小02cm，待成桩后截桩时开挖100150cm深后采用钢尺丈量的方法检测桩体的有效直径，均比设计桩径大13cm。1.7桩体成品保护一般在钻泥中有一个扩大桩头，在混凝土初凝以前必须清除，以免在混凝土凝固以后清除钻泥时破坏桩体。为了防止钻机碾压已施工的桩，我们在刚开始施工时就采用逐桩施工试验，成桩以后没有发现混凝土液面下降现象；还有钻机的旋转半径为4.5m，钻机宽度为8m，为减少钻机在施工区域内行走距离，我们采用如图1施打方法。钻机移动线路打桩线路 图1 CFG桩施打顺序切割桩头时必须用据石机垂直桩体两面切割，如图2。图2 CFG桩锯桩示意图严禁只切割一面或不切割直接用钢钎破除桩头。清运桩间土时严禁夜间施工，白天施工时必须由专人负责指挥挖机，避免挖机对桩体的破坏。清除钻泥时预留20cm，以保证桩头的养护和防止机械对桩头的碾压。2、质量通病的原因和预防控制2.1 混凝土用量超方(1)、原因：一是在钻孔过程中钻杆的离心力作用、灌注时混凝土自重作用、砼在自重压力下对周围软质土挤压作用CFG桩有扩孔现象，使得混凝土用量增加；二是地质原因；三是钻孔深度。注：横轴孔深，竖轴混凝土方量图3 31mCFG实际混合料灌注数量与设计数量对照图注：横轴孔深，竖轴混凝土方量图4 24mCFG实际混合料灌注数量与设计数量对照图如图3、图4分别为31m、24m桩经CFG桩工艺参数记录仪记录的实灌注混合料数量与设计方量对照图。分析图3、图4，在灌注桩体混合料时，灌注前半部分时桩体扩径系数在逐渐加大，灌注一半后，扩径系数最大，灌注一半以后扩径系数逐渐减小。可见CFG桩体是两头小，中间大。 (2)、混凝土超用量的处理方法a、在CFG混凝土超用量大的地段，首推使用缩小钻头和端部钻杆直径的方法，用氧气和乙炔把钻头直径切割小，把钻杆切割成下小上大的倒圆台状。b、如果驱动钻杆电动机是可调速电动机就把电动机的钻速调慢，固定钻速电动机要把电动机更换为低速钻机，长螺旋钻管内泵压灌注CFG桩钻机的主塔电动机的钻速一般是1622转/分钟，尽量调到18转以下。c、在钻机上加设中护筒减少离心力作用下钻杆水平位移。2.2堵管堵管是指在CFG桩灌注过程中，混凝土凝固在输送泵管中，使混凝土不能正常输送。引起堵管的原因主要为：a、洗泵砂浆搅拌不均匀，未能起到润滑管道的作用；b、管道密封不严密，混凝土中的水分流失过快，造成混凝土的坍落度下降，流动性太差形成堵管；c、混凝土坍落度不符合标准；d、管道未能清洗干净；e、混凝土供给不及时；f、弯管的弯曲半径过小；g、软管设置过长，使泵送阻力增大；h、输送泵操作手操作不合理；i、混凝土运输罐到达现场后停止转动，使混凝土离析。堵管是长螺旋管内泵压灌注CFG桩最常见、最令施工作业人员头痛的事情，堵管后需要大量人工拆除并疏通输送泵管道，然后重新安装，少则2小时，甚至更长。堵管不仅影响施工进度，还要影响灌注的CFG桩的质量，甚至损坏钻机。堵管后，已经灌注了一部分的CFG桩的混凝土凝固，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聚力较大的粉土或粉砂层，钻杆停止转动会出现抱钻现象，使钻杆无法拔出；已经搅拌的混凝土因时间较长而终凝，不能再使用。2.3抱钻抱钻是指在长螺旋钻管内泵压灌注CFG桩，钻孔灌注过程中，钻杆被土层紧紧粘住，无法转动也无法拔出，需要使用其它设备才能拔出，甚至钻杆永远无法拔出，造成较大经济损失。产生抱钻现象的主要原因是：钻孔区域有很厚的处于流塑状态的饱和土，土液限指数和粘聚力都很大；或者是钻孔过程中由于机械故障或电力供应中断，使钻机停转时间较长，钻杆无法转动。抱钻的处理方法：卸除钻杆，撤离钻机。用其他钻机在埋钻桩位旁成120度另打3个孔，孔深大于埋钻深度。安装钻杆提钻。2.4断桩原因分析及其解决方法断桩，是指CFG桩成桩后，桩身混凝土面不连续，中间有垂直于桩中心轴线的开裂或间隔。断桩是CFG桩最大的质量事故。防止断桩的方法a、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，用钢管或其它较结实的材料将场区围护起来，严禁一切大型机械进入。b、对于排气阀设置不当造成断桩的解决办法，一般在钻机在出厂时排气阀位置已经设置的很好，不需要作改进，只有极少数的钻机才出现这种问题，要经常检查排气阀，并将包裹排气阀的混凝土凿除。c、混凝土供应不及时造成断桩，加强混凝土调度，及时供应CFG桩混凝土，保证混凝土连续供应，就可以防止因混凝土供应不及时造成断桩。d、对于地质原因造成的断桩，施工中是很难控制的，对流塑状和地下水丰富的地质情况应对CFG桩处理进行适应性论证。e、对拔管和泵送混凝土配合不和谐造成的断桩，应寻求操作人员之间的默契配合。f、对截除桩头时人为遭到破坏的情况，必须用锯石机切割，可有效地避免断桩。3、结语在施工过程中CFG桩成桩较快，要有效的