CFG桩施工作业指导书.doc

北京至石家庄客运专线新建铁路JS-3标土建工程 CFG 桩施工作业指导书编制： 审核： 审批： 日期： 中铁十一局京石客运专线五公司项目经理部2008年8月8日19目录一、编制依据目的、依据1二、主要内容和适用范围1三、引用标准1四、工程概况2五、主要设备配备及工期安排2六、CFG桩加固原理4七、施工准备4八、施工工艺及要求7九、质量控制措施11十、安全保证的主要措施17十一、环境保护的主要措施18十二、水土保持的主要措施18北京至石家庄客运专线新建铁路JS-3标土建工程 CFG 桩施工作业指导书一、编制依据目的、依据（一）编制目的为规范本管段CFG桩加固作业，统一工艺控制及作业标准，保证CFG桩加固质量，特编制本作业指书。（二）编制依据1、北京至石家庄客运专线新建铁路工程路堤坡面防护及地基处理、CFG桩地基加固设计图等设计院提供的相关设计文件。2、国家、铁道部等颁发的现行规范、规程、规则、验标、评定标准及有关规定。3、现场踏勘调查所获得的有关资料。4、我单位拥有的科技工法成果和具有类似桥梁施工的丰富经验。二、主要内容和适用范围1、本方案规定了京石客运专线JS-3标一分部CFG桩施工各环节的操作要点和要求。2、适用范围：适用于京石客运专线JS-3标一分部CFG桩施工作业，各管理组可依据本作业指导书并结合工点特点编制技术交底书。三、引用标准1、铁路工程基桩无损检测规范2、客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准3、客运专线铁路路基工程施工技术指南（TZ212-2005）4、新建时速300350公里客运专线铁路设计暂行规定5、京石客运专线业主下发的相关标准、规范四、工程概况中铁十一局五公司承担京石客专JS-3标段DK156+600DK175+500管段施工任务，线路长为18.85Km，其中路基线路长5.30738Km。CFG桩布置情况为：无砟轨道混凝土底座应力扩散角以内正方形布置，间距1.5m;应力扩散角以外纵向间距按1.5m布置，横向间距按1.6m或1.8m布置（每段CFG桩平面布置情况详见相关设计图）。本管段CFG桩工程见CFG桩工程数量统计表所示。CFG桩工程数量统计表里程线路长（m）延米数根数圬工量（m3）DK156+600DK157+346.55746.552880081192056550.2DK157+480DK158+2017213028161229659457.8DK162+714.28DK164+441.691727.4157067225667112051.2DK173+383.94DK175+5002116.0657749430835113390.7合计5311.02173899080718341449.9CFG桩顶部设褥垫层，其垫层形式及分布范围见CFG桩褥垫层形式统计表所示。五、主要设备配备及工期安排根据京石客专JS-3标段架梁顺序统一部署（先架设二分部238孔梁后架设本本部冉庄清水河特大桥），拟先施工DK173+383.94DK175+500段路基CFG桩，DK156+600DK157+346.55、DK157+480DK158+201、DK162+714.28DK164+441.69段路基CFG桩条件成熟后随后同时施工。主要设备配备及相对工期安排见京石客专JS-3标段一分部CFG桩工施工设备配备、工期安排表所示。CFG桩褥垫层形式统计表里程范围垫层形式长度（m）DK157+306.55DK157+346.55CFG桩顶设0.2m碎石垫层，碎石垫层顶部设0.1m厚C20素混凝土垫层，混凝土垫层顶部设0.5m厚C30钢筋混凝土板40DK157+449.81DK157+489.8140DK158+179.04DK158+219.0440DK162+714.28DK162+754.2840DK164+401.69DK164+441.6940DK173+383.94DK173+423.9440DK176+205.50DK176+245.5040DK157+266.55DK157+306.55CFG桩顶设0.3m高C25钢筋混凝土桩帽，桩帽间回填碎石，桩帽顶部设0.5m碎石垫层，垫层内夹铺两层双向100KN/m土工格栅40DK157+489.81DK157+529.8140DK158+139.04DK158+179.0440DK162+754.28DK162+794.2840DK164+361.69DK164+401.6940DK173+423.94DK173+463.9440DK176+165.50DK176+205.5040DK156+600DK157+266.55CFG桩顶设0.5m厚碎石垫层，垫层内夹铺两层双向100kN/m土工格栅。666.55DK157+529.81DK158+139.04609.23DK162+794.28DK164+361.691567.41DK173+463.94DK175+5002036.06CFG桩工施工设备配备、工期安排表里程长螺旋钻机台数输送泵台数相对工期DK156+600DK157+346.55814个月DK157+480DK158+201914个月DK162+714.28DK164+441.691614个月DK173+383.94DK175+5003222.0个月备注每台钻机按日进尺300m进行安排六、CFG桩加固原理水泥粉煤灰碎石桩简称(CFG桩(Cement Flyash Gravel)，是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的具有一定粘结强度等级的桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。亦即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标号水泥的作用，同时还添加适量的石屑以改善级配，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。CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的桩，在外荷载作用下，桩身不会像碎石桩那样出现鼓胀破坏，并可全桩长发挥侧摩阻力，桩落在好土层上具有明显的端承力。桩承受的荷载通过桩周的摩阻力和桩端阻力传到深层地基中，其复合地基承载力大幅度提高。七、施工准备(一)材料要求：1、 选用的水泥、粉煤灰、碎石、砂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P.O42.5级普通硅酸岩水泥。CFG桩桩身28天龄期标准立方体试件抗压强度不小于设计规定值，按设计要求进行室内配合比试验，选定合适的混凝土配合比。长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160200mm。2、褥垫层材料：531.5mm碎石，符合相应标准要求。3、土工格栅：满足双向100KN/m技术要求。（二）主要机具长螺旋钻机、混凝土输送泵、三级电箱、小型挖掘机、小吨位农用车、钢钎、小推车、铁锹等机具。（三）施工现场要求1、地基处理前，在施工场地周围做好临时排水设施。地表处理采用人工配合挖掘机或推土机按不同的要求分段作业，处理后的基底要求平整，无草皮、树根等杂物，且无积水、无软土地带，确保桩机在施工过程中不下沉、不倾斜。根据设计文件要求，场地整平至设计标高后，应用压路机碾压至地基系数K3060MPa/m。2、施工用水、用电、道路及临时设施均已就绪。3、现场已设置测量基准线、水准基点,并妥加保护。4、施工前,每个工点都先进行了成桩工艺性试验,数量为4根,确定了工艺参数(混合料配合比、坍落度、拌合时间、提升速度、混凝土灌注速度、灌注量等)。5、 现场测量放线定位：根据分区及编号的桩位采用全站仪放样，设好控制桩，定出桩位，桩位以30cm木桩设标志。6、施工材料已进场并检验完毕。7、长螺旋钻机、混凝土输送泵、混凝土输送管路等设备应经检查、维修，保证浇筑过程顺利进行。8、配齐所有管理人员和施工人员，并对所有人员进行技术交底、安全交底。9、CFG桩施工前清整施工道路，保证混凝土运输通畅。10、分区与编号：为使软基加固施工均衡有序进行，以桥涵结构物为界限，根据设计文件要求的CFG桩桩长、桩距、褥垫层材料、桩基数量等情况进行分区。并对每一根桩进行编号，以便施工过程的统一管理。该工作由各管理组于技术交底中向各施工队进行交底。（四）桩基施打顺序及钻机行走路线的确定本管段全线共有桥涵27座（桥梁3座、涵洞24座），路基平均200m左右就有一结构物，初拟DK156+600DK157+346.55、DK157+480DK158+201、DK162+714.28DK164+441.69三段路基以两结构物之间为一分区，安排2台钻机从一端往另一端倒退施打。施打每一排桩基时，先从路基两侧往路基线路中线隔桩跳打，之后从线路中线往路基两侧施打该排剩余CFG桩部分。如此循环，钻机逐步退至桥台（涵）区域处，钻机从此区域上施工便道到指定分区进行施工或退场。施工前，先将桥台（涵）结构物区域放样，便作CFG桩施打及钻机等退场的通道。DK173+383.94DK175+500段路基被冉庄清水河大桥及9座涵洞分隔成10段，每段长度约210米左右。初拟钻机从每段线路中部以2台钻机为一组往线路前后方向施打（每段2组，共4台钻机。先施工靠线路尾端的8个分区，之后再施打剩余的2个分区）。桩基施打顺序及钻机行走路线同上。八、施工工艺及要求（一）工艺流程CFG桩施工工艺见CFG桩工艺流程图所示。CFG桩工艺流程图现场三通一平地泵安装调试定桩位、复核水泥、砂石料进场钻机安装、调试铺设混凝土输送泵管钻机定位钻孔钻至桩顶标高终孔验收钻机软管与泵管连通压灌混凝土至设计标高清土、提升钻杆做混凝土配合比搅拌站准备混凝土搅拌做试件成桩验收铺设褥垫层养护凿桩头、清理桩间土或桩顶部土（二）操作工艺根据实际情况，本工程CFG桩施工采用长螺旋芯管内泵送混合料灌注施工。长螺旋钻管内泵压混合料灌注法施工时，首先用长螺旋钻孔到达设计的预定深度，然后提升钻杆，同时用高压泵将桩体混合料通过高压管路的长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩。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。1、机械按设计桩位就位。钻机就位后，应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%。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可采用 钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查。满足要求后，方可开钻。达到设计深度后空转清土,在灌注前不得提钻。2、混合料搅拌混合料按配合比进行配料。每盘料搅拌时间按照普通砼的搅拌时间控制在60120s，塌落度控制在160200mm。具体搅拌时间由搅拌站集中控制室进行控制，并在电脑中详细记录。3、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地时，启动马达钻进，钻孔开始时先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。在钻进时，记录每米电流变化并记录突变位置的电流值，作为复核地质情况的参考。为加强工程地质复核，一定区域范围内对第一个孔进行地质复核，并进行详细记录绘制成地质纵断面图作为该区域CFG桩施工的依据。4、混凝土灌注及拔管。CFG桩成孔到设计标高后,停止钻进,开始泵送混合料,当钻杆芯管充满混合料后开始拔管,严禁先拔管后泵料。在施工时钻机提拔速度宜控制在2 m/min3 m/min,根据提拔速度进行泵送量的匹配,严禁超拔。施工桩顶标高应比设计标高高0.5 m，以保证桩顶标高和桩顶砼质量均符合设计要求。灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。灌注时采用静止提拔钻杆，在特殊情况下采用边转边提进行灌注，如圆砾层等情况下，拔管速度控制在23 m/min。现场设专人负责检查砼灌注质量及意外情况的处理；混凝土进场后应立即灌注（2小时内），严禁长时间搁置；保证桩身混凝土至少24小时养护，避免扰动。灌注混凝土之前，做好以下几方面的检查：搅拌水泥、粉煤灰、碎石混合料，检查其坍落度。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。灌注砼之前，检查管路是否顺畅稳固。每班第1根桩灌注前，用水泥砂浆湿润管路。5、插钢筋 CFG桩顶端布置有钢筋的桩基按设计要求往桩顶插入钢筋。6、移机当一根桩施工完毕后,对钻机头进行保护，钻机移位,进行下一根桩的施工。施工时由于排出的土较多,经常将临近的桩位覆盖,有时还会因钻机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。7、渣土清理 由于钻机钻进排出大量泥土，应将排出的泥土用小挖机或人工进行清除，用农用车运至弃碴地方。清土时，只清除设计桩顶以上标高的土，桩顶标高以下土严禁扰动。8、现场试验对于每盘混合料，试验人员都要进行坍落度的检测，合格后方可进行混合料的投料，在成桩过程中抽样做混合料试块，测定其28天抗压强度。施工过程中认真填写施工记录，每台班或每日留取试块12组。（三） CFG桩复合地基本工区桩顶面褥垫层设置有以下几种形式：1、桩顶设0.2m厚碎石垫层+0.1m厚C20素混凝土垫层，垫层顶部设0.5厚C30钢筋混凝土板。2、0.3m厚桩帽+0.5m碎石垫层，垫层内夹铺两层双向100kN/m土工格栅。3、0.5m厚碎石垫层，垫层内夹铺两层双向100kN/m土工格栅。施工中根据设计选择相应路段的桩顶处理方式。CFG桩施工完毕，待桩体达到一定强度（一般37d）后，可进行开槽开挖，清土、剔桩、施工褥垫层。施工步骤为：1、清土、剔桩（1）第一步清土在灌压桩施工完毕后立即将多余砼铲除。对于第二种形式的褥垫层，还应将桩帽之间土清除。（2）第二步在成桩后5天左右剔桩，避免因桩身强度提高较大时剔桩困难；截桩头宜用无齿锯在有效桩顶标高处切深12cm的圆环,采用3根钢钎间隔120，沿径向楔入桩体，直至上部桩体断开，桩顶采用小钎修平；桩顶标高用水准仪严格控制。（3）清土采用小型机械设备及人工开挖、运输，避免断桩及对地基土的扰动。（4）清土预留20cm人工清除，找平。（5）因剔桩造成桩顶开裂、断裂，按桩基混凝土接桩规定，断面凿毛，刷素水泥浆后用高一级混凝土填补并振捣密实。（6）清土、截桩头后禁止对桩间土产生扰动的施工设备(如轮胎式运土车等)在施工场地内通行,防止产生橡皮土。2、褥垫层：（1）复合地基施工、检测合格后，方可进行褥垫层施工。（2）每段路基褥垫层施工按设计要求进行。褥垫层材料使用级配碎石时，每层褥垫层虚铺2025cm，采用平板振动仪振密，平板振动仪功率大于1500KW，压振35遍，控制振速，振实后的厚度与虚铺厚度之比小于0.93。（3）土工格栅铺设时应铺平拉紧。搭接宽度:横向搭接50 cm,纵向搭接50 cm。（4）对于第二种形式的褥垫层，桩间土清除完毕后，应先填筑桩之间的碎石层，之后才填筑顶部50cm碎石土工格栅垫层。九、质量控制措施（一）质量控制标准 CFG桩施工允许偏差按CFG桩施工允许偏差所示要求进行控制。CFG桩施工允许偏差序号项 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50100cm深后，钢尺丈量（二）常见质量缺陷的原因及控制技术1、导管堵塞产生堵管的原因有以下几点:1)混合料配合比不合理。2)混合料搅拌质量有缺陷。3)施工操作不当。4)设备缺陷。控制措施:1)保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和坍落度符合要求,泵送时坍落度应控制在160 mm200 mm之间,混合料的拌合时间不小于120 s。2)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。3)加强施工管理,专人指挥协调钻机操作手和混合料泵车操作手,使混合料泵送和钻杆提升默契配合,及时发现和解决问题。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。（1）施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜。（2）放桩位时认真仔细，严格控制误差。（3）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。3、断桩、夹层断桩是由于提钻太快泵送混凝土跟不上提钻速度,钻头上的泥块落入桩孔内,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桩在设计标高以下断桩,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,应在旁边补加两根CFG桩。控制措施:1)保持混凝土灌注的连续性。2)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。3)在CFG桩灌注完毕后,将桩间土及桩头混合料同时清除,即采取软截除的办法进行桩头的处理。4)不能用大型机械清理桩间土,应用小型挖机配合人工清理桩间土。5)清理出桩头后,用切割机截桩头,不能用大锤蛮力敲打桩头。6)在钻进过程中必须加强地质的复核工作,出现不良地质情况,在混凝土灌注过程中必须减缓提钻速度,以保证成桩质量。7)在孔口的提钻速度也必须放缓,避免孔口泥块掉入夹杂在桩体中。8)多余的桩间土必须采用反向清运方式,加固桩范围不得走行大型机械设备。9)CFG桩施工完后,严禁各种运输车辆、大型土方施工机械设备直接在上走行。若要在其上开放施工交通便道,必须填筑厚度不小于0.6 m的覆土。10)对基底需进行清基换填的CFG桩施工地段应先进行换填施工,且碾压满足设计要求后再施工CFG桩,避免桩间土开挖对CFG桩产生损坏。4、桩身砼强度不足压灌桩受泵送混凝土和后插钢筋的技术要求，塌落度一般不小于1620cm，因此要求和易性好。配比中加粉煤灰，这样砼前期强度低，加上粗骨料粒径小，如果不注意对用水量的控制仍容易造成砼强度低。控制措施：（1）优化粗骨料级配。大塌落度砼一般用0.52.5 cm 碎石，并尽量不要加大砂率。（2）合理选择外加剂。尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂。（3）粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量，粉煤灰至少应选用II 级灰。5、桩身砼收缩桩身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数1。控制措施：（1）桩顶至少超灌0.5m，并防止孔口土混入。（2）选择减水效果好的减水剂。6、窜孔在饱和粉土、粉细砂层中成桩时会发生窜孔现象。发生窜孔的原因有以下几个方面:1)被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂。2)相邻桩在竖直方向上有相互连通的空洞或裂纹,二者形成一个“连通器”。控制措施:采取隔桩、隔排跳打方法,等桩具有一定强度时再打相邻的桩。7、桩头质量问题多为夹泥、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：（1）及时清除或外运桩口出土，防止下笼时混入砼中。（2）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。（3）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。（4）按规定要求进行振捣，并保证振捣质量。（三）成品保护1、CFG桩施工完毕后，待桩体达到一定强度后（一般为37天），方可进行开挖。开挖时，宜采用人工开挖，如基坑较深、开挖面积较大，可采用小型机械和人工联合开挖，派专人指挥，保证铲斗离桩边有一定的安全距离，同时避免扰动桩间土和对设计桩顶标高以下的桩体产生损害。2、挖至设计标高后，应剔除多余的桩头，剔除桩头应采取如下措施：（1）找出桩顶标高位置，截桩头宜用无齿锯在有效桩顶标高处切深12cm的圆环,采用3根钢钎间隔120，沿径向楔入桩体，直至上部桩体断开，桩顶采用小钎修平。（2）不可用重锤或重物横向击打桩体。（3）桩头剔至设计标高以下时，必须采取补救措施。如断裂面距桩顶标高不深，可接桩至设计标高，同时保护好桩间土不受扰动。（4）保护土层和桩头清除至设计标高后，应尽快进行褥垫层的施工，以防桩间土被扰动。（5）冬季施工时，保护土层和桩头清除至设计标高后，立即对桩间土和CFG桩采用草帘、草带等保温材料进行覆盖，防止桩间土冻涨而造成桩体拉断，同时防止桩间土受冻后复合地基承载力降低。（四）质量记录1工程定位测量记录；2设计变更、洽商记录；3技术交底记录；4CFG 桩施工记录表；5施工日志；6混合料配合比申报表；7原材出厂合格证；8原材试验报告；9混合料抗压强度试验报告。十、安全保证的主要措施1、CFG桩施工现场每1Km设专职安全员1名，佩戴统一袖章和上岗证，配合工班长进行现场指挥，防