CFG施工工艺及控制.ppt

水泥粉煤灰碎石桩 CFG 施工工艺及控制要点 主讲人 中铁四局沪昆客专线站前工程HKJX 7标1工区 1 CFG桩试验桩施工流程 1 检查地质资料 结合设计参数 选择合适的施工机械和施工方案 2 平整场地 清除障碍物 施工前测量人员要精确的根据技术交底的桩位平面图放出施工桩位 桩位中心点用钎子插入地下 并用白灰明示 3 选用的水泥 粉煤灰 碎石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 4 根据设计文件绘制桩位平面布置图 制定合理的施工工艺 选定合理的施工机械 配备足够的技术人员 4 按设计要求进行室内配合比试验 选定合适的配合比 5 混合料搅拌采用搅拌站集中拌和 按照试验确定的配合比进行配料 每盘料搅拌时间不少于60s 混合料坍落度控制在160mm 200mm 运输采用砼罐车运输到施工现场 用输送泵进行混合料输送 5 确定施工工艺和参数 试桩数量应符合设计要求且不得少于2根 通过CFG桩试桩复核地质情况 检验施工设备以及施工工艺的适用性 验证施打顺序 确定配合比 塌落度 搅拌时间 拔管速度等各项工艺参数 获取不同深度 土层的施工电流等数据 为施工工艺的合理选择提供依据 积累现场施工组织与管理经验 磨合施工队伍与施工机械设备 6 桩身质量检测 成桩7d后 通过低应变法检测桩身质量 完整性 根据发现的问题 修改施工工艺 为优化施工参数和混凝土配合比提供依据 7 试桩现场地质勘察 了解土层的分布情况以及各个土层的力学性能 为持力层的选择和复合地基承载力与沉降分析提供依据 8 试验目的 通过CFG桩试桩施工 进行成桩工艺试验 以复核地质资料以及设备 工艺 施打顺序是否适宜 确定混合料配合比 坍落度 搅拌时间 拔管速度 每延米混合料用量 充盈系数等各项工艺参数 2 长螺旋钻管内泵压混合料灌注具体是施工方法 施工准备1 清表 平整场地 施工前先用推土机清除原地面表层种植土 耕植土并用压路机对需要进行地基处理的场坪进行压实 场坪应高出设计桩顶标高50cm 对于清表后低于场坪标高的地段应换填素土至场坪标高并用压路机分层碾压至K30 60MPa 做好场坪排水设施 确保施工场地不积水 2 测量放样 测量队用全站仪精确放出CFG桩处理范围边线 中间桩位拉钢尺定位 插竹钉标识 3 钻机就位 移动钻机就位 钻机就位后 应使钻杆垂直对准桩位中心 现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量钻杆的垂直度 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 检查合格后方可开钻 记录好桩位偏差和垂直度 4 混合料搅拌 按试验配合比进行配料并搅拌混合料 上料顺序为 先装碎石 再加水泥 粉煤灰和泵送剂 最后加砂 使水泥 粉煤灰和泵送剂夹在砂 石之间 每盘料搅拌时间不应小于60s 在泵送前混凝土泵料斗 搅拌机搅拌桶应备好熟料 混合料坍落度控制在160 200mm 5 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 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 位移和钻具损坏 钻孔到达设计深度后报监理工程师确认后才能终孔 记录好开钻时间 钻进速度 不同地质条件下的电流值 成桩瞬间电流 6 灌注及拔管 灌注前试验人员对拌和料进行检查 如坍落度检测 制作150 150 150mm规格28d抗压强度试块 成孔到达设计桩底 穿透无压缩层以下0 5m 停止钻进 当钻头进入硬层时 钻头摇晃相对较大 同时钻机设备的电流值达到145A左右 该种情况下持续钻进50cm以上并达到设计底标高 可以认为达到设计要求 取土样确认地质情况 泵送混合料 当钻杆芯充满混合料后开始拔管 不可先拔管后泵料 混合料的泵送量与拔管速度相匹配 拔管速度控制在2 3m min 成 桩过程须连续进行 施工中因其他原因不能连续灌注 须避开饱和砂土 粉土层停机 施工桩顶标高宜高于设计标高50cm 确保桩长能保证施工图标示高程和保护桩长 灌注成桩后 采用湿性黏土覆盖好桩头 7 移机 一根桩施工完毕后 钻机移位 进行下一根桩施工 8 桩间土清除及桩头截除 修整 CFG桩施工完毕在其混合料初凝后 进行打桩弃土清运 清运完毕后人工开挖其下50cm保护土层 保护土层清除后 截除桩顶设计标高以上桩头 截桩时在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎 用大锤同时击打将桩头截断 截桩后采用人工修凿桩头 CFG桩顶端浮浆清除干净 直至露出新鲜的混凝土面 清除浮浆后的有效长度满足设计要求 桩头修整至设计高程以上3 5cm时 将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高 桩顶允许偏差0 20mm 如果在基槽开挖和截桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下 必须接桩至设计桩顶标高 剔平凿毛桩顶并用水冲洗干净 用C20豆石混凝土接桩 并超出桩周200mm 记录好桩体的有效直径 桩间距 9 现场记录 a 现场记录人员严格遵守项目部组织纪律和劳动纪律 上班时间坚守岗位 b 现场记录人员认真填写 CFG桩施工原始记录表 并在现场真实填写各项施工内容 c 写明施工范围 d CFG桩记录的原始记录表当天签字齐全 e CFG桩现场记录实行 三检制 f 各项施工记录必须真实 清晰 不得涂改记录的内容 施工注意事项1 混合料搅拌要均匀 搅拌时间不得低于60s 2 施工中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 3 桩机移机至下一桩位施工时 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 4 每根桩的投料量不得少于设计灌注量 5 钻杆应采用静止提拔 并保证连续提拔 施工中严禁出现超速提拔 6 长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后 应准确掌握提拔钻杆时间 混合料泵送量应同拔管速度相配合 以保证管内有一定高度的混合料 遇到饱和砂土或饱和粉土层 不得停泵待料 7 施工时 桩顶标高应高出设计桩顶标高 高出长度应根据桩距 布桩形式 现场地质条件和成桩顺序等综合确定 一般不应小于0 5m 质量要求CFG桩的桩位 垂直度 有效直径的允许偏差应符合下表的规定 长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩工艺流程 3 CFG桩施工中常见问题及质量控制措施 1 堵管堵管是长螺旋钻孔管内泵压CFG桩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 产生堵管有如下几种原因 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 当水泥中掺有石粉 影响混凝土可泵性 也易造成堵管 控制措施 混合料配合比严格控制细骨料和粉煤灰的掺入量 粉煤灰掺量宜控制在70 90kg m3 严格控制水泥中石粉的含量 混合料搅拌质量有缺陷 在CFG桩施工过程中 混合料由混凝土泵通过刚性管 高强柔性管 弯头达到钻杆芯管内 混合料在管线内是以圆柱体形状 借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线的 因此所设计和搅拌的混合料必须确保混合料圆柱体能顺利通过刚性管 高强柔性管 弯管和变径管而到达钻杆芯管内 坍落度太大的混合料 易产生泌水 离析 在管线内水浮到上面 在泵压的作用下 水先流动 骨料与砂浆分离 摩擦力剧增 从而导致堵管 坍落度太小 混合料在输送管内流动性差 也容易造成堵管 搅拌好的混合料通过溜槽注入到混凝土泵储料斗时 没有采用过滤栅 使粗骨料中的大粒径碎石或片石进入混凝土泵储料斗 泵送混合料时 大粒径碎石可能在管线内或动力头内腔管处堵塞造成堵管 控制措施 施工时坍落度宜控制在16 20cm 若混合料可泵性差 可适量掺入泵送剂 混合料注入到混凝土泵储料斗时采用过滤栅 严格控制粗骨料粒径 25mm 设备缺陷弯头是连接钻杆与高强柔性管的重要部件 当泵送混合料时 弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式 对混合料正常输送起着至关重要的作用 若弯头的曲率半径不合理 会发生堵管 弯头与钻杆垂直连接 也将发生堵管 混合料输送管无论是刚性管还是高强柔性管 若施工结束后清洗不彻底 管内会产生混合料结硬块体 妨碍润滑砂浆流动 以致造成堵管 此外 管接头不牢固 垫圈破损 也会导致水泥砂浆流失 造成堵管 钻头设计不合理 密封不严 在具有承压水的粉细砂中成桩时 承压水带着砂通过钻头间隙进入钻杆芯管 有时形成长达50cm的砂塞 当泵入混合料后 砂塞堵住了钻头阀门 混合料无法下落 造成堵管 在高水头下 钻头阀门进水 泵入混合料后 使混合料离析 在钻头阀门处形成碎石散体堵塞阀门 也无法保证混合料从阀门处下落 控制措施 弯头按如下图所示方法进行与钻杆连接 每次施工结束后及时清洗混合料输送管 输送管接头连接牢固 经常检查垫圈 发现破损及时更换 采用密封严实的钻头 减小钻杆芯管内水头高度 1 底座 2 浮子 3 弹簧 4 杠杆 5 顶杆 6 平衡重 7 电磁阀 8 阀座 9 弯夹 10 膜片 11 远传压力表 12 压力显示器 冬施措施不当冬季施工时 混合料输送管及弯头均需做防冻保护 一旦保温效果不好 在输送管和弯头处混合料易结冻 造成堵管 冬施经常采用加热水的办法来提高混合料的出口温度 一旦水温过高 如超过80 以上 搅拌混合料时 会使混合料早凝 也易产生堵管 控制措施 刚性管多采用保温材料覆盖进行保温 现场多采用多层草袋包扎或覆盖管线 弯头采用泡沫塑料或棉被用塑料布外裹包扎进行保温 拌和水采用锅炉加热水的方法 并经常测量水温 确保水温维持60 左右 施工操作不当钻杆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 待钻杆芯管及输送管充满混合料 介质是连续体后 应及时提钻 保证混合料在一定压力下灌注成桩 若注满混合料后不及时提钻 混凝土泵一直泵送 在泵送压力下会使钻头处的水泥浆液挤出 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 使管线堵塞 混合料不能下落 2 窜孔在饱和粉土 粉细砂层中施工常遇到这种情况 打完1号桩后 接着打相邻的2号桩时 随着钻杆的钻进 发现已打完尚未结硬的1号桩桩顶突然下落 有时甚至达2m以上 当2号桩泵入混合料时 能使1号下降的桩顶开始回升 泵入2号桩的混合料足够多时 1号桩桩顶恢复到原标高 工程中称这种现象叫窜孔 实践表明 窜孔发生的条件为 被加固土层中有松散饱和粉土 粉细砂 钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动 随着土体受剪切扰动能量的积累 足以使土体发生变化 控制措施 当被加固土层中虽然有松散粉土 粉细砂 但没有地下水时 施工未发现有窜孔现象 被加固土层有松散粉土 粉细砂且有地下水 但桩距很大 每根桩成桩时间很短 也很少发生窜孔 只是在桩距较小 桩的长度大 成桩时间长 成桩时一次移机施打周围桩数量过多时才发生窜孔 鉴于此 工程中常用如下的方法防止窜孔 对有窜孔可能的被加固地基尽量采取大桩距的设计方案 增大桩距目的在于减少新打桩对已打桩的剪切扰动 避免不良影响 改进钻头 提高钻进速度 减少在窜孔区域打桩推进排数 如将一次打4排改为2排或1排 尽快离开已打桩 减少对已打桩扰动能量的积累 必要时采用隔桩 隔排跳打方案 但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土 否则会影响施工进度 发生窜孔后一般采取如下方法处理 当提钻灌注混合料到发生窜孔土层时 停止提钻 连续泵送混合料直到窜孔桩混合料液面上升至原位为止 对于处于夹有松散饱和粉土 粉细砂的土层 成孔时在剪切荷载作用下 土体液化 导致刚打完处于流动状态桩的桩周土丧失对桩的侧向约束能力 桩体侧向膨出 桩顶下沉 产生窜孔 液化区域连成片甚至导致桩周土面开裂下沉 在这类地基上施工应采取如下措施 降饱和粉土 粉细砂中的水 采用小叶片螺旋钻杆成孔 减少剪切能积累并对桩间土具有一定的挤密作用 合理设计施打顺序和控制日成桩数量 避免在某个区域产生成片的液化区 也可采用跳打等方法减少剪切能量的积累 快速钻进 减少剪切能量的积累 选用下开式钻头 防止阀门打不开 避免在同一桩位多次复钻 混合料尽量采用较小的坍落度 3 钻头阀门打不开施工过程中 发现有时钻孔到预定标高后 泵送混合料提钻时钻头阀门打不开 无法灌注成桩 阀门打不开一般有两个原因 钻头构造缺陷 如当钻头阀门盖板采用内嵌形式时 有可能有砂粒 小卵石等卡住 导致阀门无法开启 大量的是发生在桩端落在透水性好 高水头的砂土或卵石层中 阀门外侧除了土侧向压力外 主要是水的侧压力很大 阀门内侧的混合料侧压力小于阀门外的侧压力 致使阀门打不开 当钻杆提升到某一高度后 侧压力逐渐减小 管内混合料侧压力不变 当管内侧压力大于管外侧压力时 阀门打开 混合料突然下落 这种情况在施工中经常发生 控制措施 对这一问题 采用下开式钻头或调整桩长令桩端穿过砂土 进入粘性土层 可避免这一情况发生 4 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 断桩 夹层由于提钻太快泵送混合料跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成 控制措施 保持砼灌注的连续性 可以采取加大混合料泵量 配备储料罐等措施 严格控制提速 确保中心钻杆内有0 1m3以上的混合料 如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混合料的初凝时间时 应重新成孔灌桩 6 桩身混合料强度不足压灌桩受泵送混合料技术要求 塌落度一般控制在16 20cm 因此要求和易性好 混合料中有粉煤灰 这样混合料前期强度低 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混合料强度低 控制措施 优化粗骨料级配 大塌落度砼一般用0 5 1 5cm石子 根据桩径及地下水情况可以加入部分2 4cm石子 并尽量不要加大砂率 合理选择外加剂 尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂 粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量 粉煤灰选用I级灰 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达到试桩确定的充盈系数 充盈系数 1 控制措施 桩顶至少超灌0 5m 并防止孔口土混入 选择减水效果好的减水剂 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 及时清除或外运桩口出土 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 根据验标要求 CFG桩采用低应变检测桩身质量和完整性 4根试验桩都进行检测 成桩7天后及时进行进行低应变对桩身质量检测 检测前 应做好各项准备工作 从而保证检测工作有序 及时的进行 1 CFG桩的数量 布局形式应符合设计要求 检验数量 施工单位 监理单位全部检验 检验方法 观察 现场清点 2 CFG桩的桩身质量完整性应满足设计要求 检验数量 检验桩总数的10 监理单位按检验总数的20 见证检验 检验方法 低应变检测 3 CFG桩按复合地基设计时 处理后的复合地基承载力 变形模量应满足设计要求 按柱桩设计时 处理后的单桩承载力应满足设计要求 检验数量 总桩数的2 且每检验批不少于3跟 监理单位见证检验 勘察设计单位现场确认 检验方法 平板载荷试验 4 受检桩头处理凿去桩头浮浆至新鲜混凝土面 桩头大致平整 桩头混凝土无破碎 桩头干燥 5 处理每个桩头平面上 应在距桩心2 3桩半径处磨平两个传感器安装点 同时磨平桩心位置的激振点 6 排除基坑内积水 7 保证检测仪器用电 交流电220V 4 CFG桩成桩检测 CFG桩桩间土开挖 CFG桩桩头切割 CFG桩截桩头 CFG桩处理过后 5 质量保证措施 在施工过程中 严格按照设计和规范要求 认真接受业主及监理的指导 检查 在施工过程中抓好以下几方面的工作 1 严把原材料进场关 杜绝使用不合格材料 所有原材料 成品进场时必须有合格证 水泥必须做二次复试 符合设计和规范要求时才能投入使用 2 进行详细的技术交底 让施工人员明确各项工作的技术标准 在施工中认真贯彻执行 3 施工过程中 技术人员现场监督指导 确保每个工序的质量 6 施工安全保证措施 1 分析安全难点 确保安全管理重点 在施工现场设置安全标识牌 2 现场电气设备均作漏电保护装置 配电线采用三相五线制 3 施工机械的使用严格按照有关规定执行 无关人员严禁使用 4 建立严格的安全教育制度 坚持入场教育 坚持每周按班组召开安全工作教育研讨会 增强安全意识 使安全工作落到广大群众基础上 5 编制安全技术交底 设计和购置安全设施 6 强化安全法制观念 严格执行安全工作文字交底 双方认可 坚持特殊工种持安全操作证上岗制度等 7 加强施工管理人员的安全考核 增强安全意识 避免违章指挥 8 钻机应放置平稳 安装后钻杆中心线的偏斜应小于全长的1 9 钻孔中如遇卡钻 应立即切断电源 停止下钻 在未查明问题前不得强行启动 10 钻孔过程中遇有机架晃动 移动 偏斜应立即停钻 11 清洗泵管时 出口方前方10m内不得有人 12 钻机作业中 施工人员必须佩戴安全帽 13 钻机作业中 应有专人负责电缆的收放 14 钻孔时 严禁用手清除螺旋片上的泥土 7 环保水保措施 在机械化施工过程中 要尽量减少噪音 废气 废水及尘埃等的污染 以保障人民的健康 运转中尘埃过大时要及时洒水 对清理场地的表层种植土 砍伐的树木等 要运至指定地点进行处理 清洗施工机械 设备和机具的废水 废油等有害物质以及生活污水 不得直接排入河流 湖泊或其他水域中 也不得倾泻于饮用水源附近的土地上 以防污染水质和土壤 8 冬季施工措施 1 设备保暖