CFG 桩施工工艺与常见问题解决措施探讨.doc

中国新技术新产品2010 NO.1China New Technologies and Products 中国新技术新产品工程技术CFG 桩施工工艺及常见问题解决措施的探讨李洪1 工程概况官南路（广福路-环湖东路）改扩建工程起于广福路，止于环湖东路，道路全长约为4.67 公里，抗震烈度：8 度，设计年限：15 年，计算标准轴载：BZZ100，路面类型为沥青混凝土路面，设计初年每天交通流量为12000pcu/d，设计交通增长率前5 年8%、中间5 年5%、后5 年3%。，为城市级主干道，设计车速为50km/h。道路红线宽度为50米，官南路沿线按双向6 车道实施，加上非机动车道及人行道后路基宽度为40m。机动车道路拱横坡为2%，人行道及非机动车道横坡为2%。2 CFG 桩施工工艺2.1 长螺旋钻管内压泵水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）施工工艺2.1.1 成桩的顺序：对称、间隔、邻排斜向跳打，严禁从一端开始按顺序逐个施工。2.1.2 工艺流程桩位放点搅拌混凝土长螺旋钻机就位、成孔压灌素混凝土边提升钻杆，边压灌素混凝土成桩、桩体养护检测清桩间土及预留桩头铺设褥垫层。2.1.2.1 桩位放点按照地基处理图设计的桩位、间距、数量，从已定好的2 个轴线控制点引设出每一个桩的桩位点，并撒白灰作好标识；经监理验线合格后进行下道工序。2.1.2.2 混凝土搅拌根据设计好的配合比，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。混合料加水量与坍落度（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）。在泵送前混凝土泵料斗、搅拌机筒内应备好熟料。2.1.2.3 钻机就位及成孔将长螺旋钻就位，调整钻机水平并固定，专人检查将钻头锥尖对准桩位中心点；螺旋钻机就位后，司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度，确保垂直度偏差1.0%。全部调整到位后，开始钻孔，在钻机架上预先做好深度标记，利用深度标记进行成孔深度控制，并由电流表的数值判断是否进入设计土层（大于试桩确定的160A）。钻孔过程中，一般应先慢后快，既能保证减少钻杆摇晃，又便于检查钻孔的偏差并及时纠正。当遇到圆砾层或卵石层，会发现进尺明显变慢、机架出现轻微晃动。据此可作为判定钻杆进入圆砾层或卵石层的深度特征。在施工过程中，采用双控标准控制孔深，既满足有效桩长，又保证桩端进入持力层500mm。钻机在钻到预定深度后空转30 秒。2.1.2.4 拔管、压灌素混凝土成桩长螺旋钻机钻至设计深度且等钻杆中孔灌满混凝土后，开始一边拔管，一边泵送素混凝土，拔管速度控制在23m/min。严禁先拔管后泵料。设专人指挥协调钻机操作手与混凝土泵操作手保证泵送混凝土与提升钻杆的默契配合，施工中的每根桩的投料量不得少于设计灌入量，以确保成桩质量。提钻的速率与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆孔内混凝土表面高度始终略高于钻杆底出料口。直至压灌到场地地面为止。在饱与粉土、饱与沙土段内，适当放慢提钻速度，以防流砂造成塌孔、断桩现象。拔管速度放慢，拔管过程中不允许出现反插，不允许出现供料不及时现象。成桩过程宜连续进行，避免因后台供料慢而导致停机待料，以至造成断桩或缩颈。如果不可避免则在检测报告出来后视具体情况而定是否进行补桩。2.1.2.5 混凝土输送量控制桩顶与施工作业面平齐，桩顶浮浆厚度200mm。确保设计桩顶标高内无浮浆；2.1.2.6 检测CFG 桩施工完，桩体强度达到设计值后，由第三方检测单位进行检测。并根据检测报告作出相应的处理。在施工过程中作好材料的试块的取样工作，进行28 天后的抗压强度。2.1.2.7 清理桩间土与桩头检测合格后，采用钢钎及风镐等工具凿除预留桩头至设计标高。凿桩头时，钢钎水平放置，禁止竖向劈凿桩头，以防破坏桩身质量。如斜面（集水坑等坡面）按实际坡度剔除预留桩头。凿除桩头后，及时清运平整到位。2.1.2.8 褥垫层施工CFG 桩施工完后，在桩顶铺设一层30cm 的褥垫层，在褥垫层上加铺一层钢塑土工格栅。褥垫层采用级配良好的碎石或砂砾，也可以采用风化玄武岩，其最大粒径不得超过30mm。虚铺厚度为25cm 左右，虚铺后采用静力压实，在桩间土含量不大时亦可夯实。桩间土含水量较高时，特别是高灵敏土，应注意监测施工扰动对桩间土的影响，以避免产生橡皮土。2.2 振动沉管灌注水泥粉煤灰碎石桩CFG桩施工工艺2.2.1 成桩顺序：分段布置桩机，施工顺序由小里程往大里程。连续施打可能造成的缺陷是桩径被挤扁或缩颈，采用隔排跳打方式以避免发生已打桩桩径被挤小或缩颈现象。2.2.2 工艺流程桩位放点搅拌混凝土走管式沉管振动钻机就位、成孔压灌素混凝土边提升钻杆，边压灌素混凝土成桩、桩体养护检测清桩间土及预留桩头铺设褥垫层。2.2.2.1 桩位放点：（同长螺旋桩桩施工）2.2.2.2 混凝土搅拌：（同长螺旋桩桩施工）振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为3050mm。2.2.2.3 钻机就位及成孔：将沉管振动钻机就位，调整钻机水平并固定，专人检查砼桩头安放埋入桩位中心点，桩头埋入地表下应在30cm 左右；桩机就位后，司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度，确保垂直度偏差1.0%。2.2.2.4 沉管：桩机就位后，开始沉管，要求沉管深度达到设计深度。当沉入深度达到设计深度时，桩机前趾上抬两次，工作电流达到100A 以上仍无法下沉时，此时的沉管深度作为桩长。沉管过程中，须做好记录。终孔严则上按照地质报告入层粉砂层1.0m，严格控制最后30s 的电流值，根据试桩确定贯入度与电流值。2.2.2.5 装料：为避免出现断桩、缩胫现象，首次装料应装满至沉管上口以下1 米处，以后用锤击检查，使沉管内保持充足的砼量。混合料严格按照实验确定的配合比进行配制，搅拌时间不得小于1min。拌合用的碎石、砂杂质含量不大于5%。振动沉管至指定位置时，尽快投料，投料时采用料斗空中投料，以保证成桩标高满足要求。成桩桩顶浮浆厚度一般不超过200mm。2.2.2.6 拔管：当混凝土料按照需要加完后，开动电动机，沉管原地留振10s 左右，然后边振动边拔管。拔管速度应均匀控制在0.81.2m/min；如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度可适当放慢，控制在0.6-0.8m/min 间。2.2.2.7 褥垫层铺设做法同长螺旋CFG 桩。3 施工中常见问题及解决措施3.1 长螺旋CFG 桩施工中常见问题及解决措施长螺旋CFG 桩施工时出现桩体断桩、缩颈、不成桩或桩体上部存气等情况，主要由堵管造成。堵管主要因混合料配合比不合理、搅拌质量有缺陷、设备缺陷、施工操作不当等因素造成。3.1.1 混合料配合比不合理的情况，主要应严格控制细骨料与粉煤灰的掺量。当混合料中的细骨料与粉煤灰的用量较少时，混合料与易性不好，易造成经常堵管。但粉煤灰的掺量宜控制在6080kg/m3。3.1.2 搅拌质量有缺陷的情况，主要应严格控制混合料坍落度。当坍落度太大时，易产生泌水、离析现象，在泵管内的水浮到上面，在泵压作用下，水先流动，骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而导致堵管。当_坍落度太小时，混合料在泵管内的流塑性差，也容易造成堵管。施工时坍落度宜控制在1620cm，若混合料流塑性较差，可适量掺入泵送剂。另外也应严格控制混合料中的粗骨料粒径，避免大块粗料通过格栅混入泵管内。3.1.3 设备缺陷主要有弯管半径不合理、弯头与钻管垂直连接、施工结束后未及时清洗泵管。此外由于管接头不牢固、垫圈破损，也会造成水泥砂浆流失，导致堵管。钻头设计不合理，密封不严，水泥浆流失，形成砂塞堵住阀门，混合料无法下落，造成堵管。3.1.4 施工操作不当的情况，主要是在注满混合料后未及时提钻，在泵压作用下会使钻头处的水泥浆液挤出，在钻头阀门处产生干硬性混合料塞体，使泵管堵塞，混合料不能下落。3.2 振动沉管CFG 桩施工中常见问题及解决措施振动沉管CFG 桩施工中易出现出现桩体断桩、缩颈、灌量不足、成桩偏斜、达不到设计深度等情况，主要成因及防治措施如下：3.2.1 断桩、缩颈的原因分析及防治措施3.2.1.1 原因分析（1）由于土层变化，在高水位的粘性土中，震动作用下会产生缩颈。（2）灌桩填料没有严格按照配合比进行配料、搅拌以及搅拌时间不够。（3）摘要：随着城镇道路建设的不断改造建设，软基处理的施工方法也得到了相继发展。水泥粉煤灰碎石桩简称CFG 桩（CernentFly-ashGravel）是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种由水泥、粉煤灰、石屑与砂加水拌与形成的高粘结强度桩，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。复合地基由于充分利用桩间土与桩的特有优势与相对低低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用。本工程应用CFG 桩与复合地基充分发挥了CFG 桩的高承载力特性，并通过褥垫层的设置发挥桩间土的承载能力，解决路面出现不均匀沉降问题，城镇道路改造也得到充分的利用。关键词：CFG 桩；复合地基运用-129-中国新技术新产品2010 NO.1China New Technologies and Products 工程技术在冬季施工中，对粉煤灰碎石桩的混合料保温措施不当，灌注温度不符合要求，浇灌又不及时，使之受冻或达到初凝。雨季施工，防雨措施不力，材料中混入较多的水份，坍落度过大，从而使强度降低。（4）拔管速度控制不严。（5）冬季施工冻层与非冻层结合部易产生缩颈或断桩。（6）开挖桩顶处理不好。3.2.1.2 防治措施（1）控制拔管速度，一般0.81.2m/min。每拔管1.52.0m，留振20s 左右（根据地质情况掌握留振次数与时间或者不留振）。（2） 出现缩颈或断桩，采取加桩处理。（3）混合料的供应采用现场搅拌，应注意季节施工。雨季防雨。冬季保温，保证灌入温度在5以上。（4）每个工程开工前，都要做工艺试验，以确定合理的工艺，并保证设计参数，必要时要做荷载试验桩。（5）混合料的配合比在工艺试验时进行试配，以便最后确定配合比。开挖桩顶处理要合理选择施工方案，否则应采取补救措施，开挖桩顶必须待桩体施工完毕并达到一定强度（一般7d 左右）。3.2.2 灌量不足的原因分析及防治措施3.2.2.1 原因分析（1）原状土（如粘性土、淤泥土等）在饱与水或地下水中，由于振动沉管过程中产生流塑状，而形成高空隙水压力，使局部产生缩颈。（2）开始拔管时有一段距离材料不能顺利流出。（3）在桩管沉入过程中，地下水或泥土进入桩管。3.2.2.2 防治措施（1）根据地质报告，预先确定出合理的施工工艺。开工前要进行工艺试桩。（2）同“断桩、缩颈”中的防治措施（2）、（3）。（3）克服桩管沉入时进入泥水，应在沉管前灌入一盘标号为7.5MPa 粉煤灰砼，起到封底作用。（4）确定实际灌入量的充盈系数。（5）用浮标观测检查控制填充材料的灌量，否则应采取补救措施，并做好详细记录。3.2.3 成桩偏斜、达不到设计深度的原因分析及防治措施3.2.3.1 原因分析：（1）场地未进行充分的平整压实。（2）桩管不合格。（3）打桩时桩位、垂直度未校正。（4）打桩顺序不合理。3.2.3.2 防治措施（1）施工前场地要平整压实。（2）施工前要选好合格的管桩，稳定桩管要双向校正，垂直度控制在0.51%。（3）桩位偏差应在规范允许范围内（1020mm）。（4）选择合理的打桩顺序，不得从四周向内推进施工，而应采取从中心向外推进或从一边向另一边推进的方案。钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题崔立成（秦皇岛市辰星房地产开发有限公司，河北秦皇岛066000）1 结构选型对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点：1.1 结构的规则性问题新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作被动。1.2 结构的超高问题在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A 级高度的建筑外，增加了B 级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B 级高度建筑甚或超过了B 级高度，其设计方法与处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。1.3 嵌固端的设置问题由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室与人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。1.4 短肢剪力墙的设置问题在新规范中，对墙肢截面高厚比为58 的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据与实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。2 地基与基础设计地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本地基基础设计规范无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述与规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型与设计处理方法等一些成熟的经验描述与规定得更为详细与准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大影响。3 结构计算与分析在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计与处理，是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算与分析部分相当多的内容进行了调整与改进，因此，结构工程师也应该相当地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。3.1 结构整体计算的软件选择目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA 或ETABS、SAP 等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算与分析时必须依据结构类型与计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间与精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。3.2 是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响该部分内容实际上在新老规范中都有提及，