CFG桩在陆丰核电站施工进场道路中的应用.doc

CFG桩在陆丰核电站施工进场道路中的应用摘要：本文介绍了陆丰核电站施工进场道路中CFG桩的振动沉管施工工艺的特点、工艺流程、施工要点及质量控制措施。关键词：CFG桩，振动沉管0引言陆丰核电站工程位于广东省陆丰市碣石镇，设计规模为6*100万KW。陆丰核电站施工进场道路起点位于碣石镇东北大路岭处的南碣公路，终点位于田尾山接核电临时进场道路，路线全长11.5公里，路基宽度：21.5m，双向四车道。该工程分三个标段，其中第标段路基工程中K4+700至K5+640段940米，地势平坦，为鱼塘和沼泽地，设计采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG）对此段软弱地基进行复合地基处理，以提高地基承载力。1工程地质1.1地形、地貌从区域地貌单元上看，碣田公路路段地势平坦，场地高程在135米之间，属海边平原沙丘地形。1.2工程地质根据地质勘察成果，该项目地层自上而下由第四系人工填土层（Qme）、第四系冲积层（Qal）、第四系残积土层（Qel）组成：1.2.1第四系人工填土层（Qme）本层为填筑土:平均厚度1.03米，呈灰黄、黄红色稍，稍湿，已压实；由含有较多粉砂的亚粘土、花岗岩风化残积的亚粘土堆填而成。1.2.2第四系冲击层（Qal），根据其物理力学性质差异可分为7个亚层；第一亚层松散状细砂：本层以细砂为主，局部中含有较多淤泥质物，局部夹薄层状淤泥质粘土。第二亚层淤泥质粉质粘土：呈暗灰、灰黑色、饱和、软塑。第三亚层松散淤泥质细砂：呈暗灰色，饱和，松散，由细砂与多量淤泥物质组成，局部淤泥质物达到20以上。第四亚层松散状细砂：颜色呈黄、土黄杂灰色，饱和，松散，由细砂和较多量中砂、粗砂、少量粉粘粒组成，局部含有较多粉粘粒。第五亚层软可塑状粉质粘土：本层由粉粘粒和多量粉砂组成，个别钻孔含约40粗砂，并不均匀夹薄层粗砂。第六亚层硬可塑状粉质粘土：颜色呈土黄、土黄杂黄红、砖红杂黄色，湿，硬可塑，由粉粘粒、较多粉砂组成。第七亚层稍密状中砂、粗砂、砾砂组成；呈灰黄、土黄、黄白、褐黄色，饱和，稍密为主，局部中密。1.2.3第四系残积层（Qel）硬可塑状亚粘土：场地各钻孔中均见分布；呈黄、黄白、灰白、灰红杂白、灰白、砖红杂白、黄白等色，湿，硬可塑；主要由粉粒、粘粒、粉砂组成，不均匀含有较多3左右的细砾，切面较粗糙，粘性弱，遇水易软化、崩解，为黑云母花岗岩风化残积土2CFG桩软基处理主要特点和适用范围2.1主要特点2.1.1CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩（CementFly-ashGravelpile）的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。2.1.2CFG桩常用的施工方法有振动沉管成桩、长螺旋钻孔灌注成桩。本工程采用振动沉管法施工，振动沉管法施工适用于多种地质条件，对桩间土具有挤（振）密效应。它是桩和桩间土、砂褥垫层及双向土工格栅一起形成复合地基。2.1.3路基荷载通过“桩网”结构传至下卧土层，其中砂褥垫层为柔性垫层，有利于调整桩间相对变形，以满足地基承载力和工后沉降控制要求。2.1.4工艺流程清楚，设备简单，操作方便，工期能够得到保证。2.1.5施工造价低，施工安全、质量易于控制。2.1.6建筑隔震：褥垫层的设置有较好的基础隔震、抗震的效果。2.1.6环保意义：首先在桩体材料中大量使用粉煤灰等工业废料，实现了对工业废料的合理利用。2.2适用范围适用于公路、铁路路基持力层深度为1025m的深层软土地基的处理，主要适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土以及无密实厚砂层等地质条件。3本工程主要设计参数本工程中水泥粉煤灰碎石桩桩身混凝土设计强度等级为C10，设计单桩承载力不低120KN，复合地基承载力不低于120KPa。CFG桩总桩数为19421条，桩径400mm,桩距为1.5m，梅花形布设，排距为1.3m，设计桩长1115米，设计持力层为硬可塑状粉质粘土，桩顶铺设30cm厚砂褥垫层及双向土工格栅。如图1。图1.特殊路基处理CFG桩示意图4工艺流程和施工方法要点4.1.振动沉管成桩工艺流程施工工艺流程如图2所示图2.CFG桩施工工艺流程4.2施工方法要点4.2.1施工准备（1）对K5+040K5+640段沼泽地水面杂草等腐植物进行清除。（2）建立打桩平台。按设计要求的填料、宽度，对K4+700K5+640段进行回填砂，回填高程+2.5m并充分碾压或注水密实；回填砂应采用中粗砂，细度模数不小于2.7，含泥量不大于5%。（3）施工测量：填砂完成并具备处理条件时，根据施工图按照南北向间距1.3m，东西向间距1.50m“梅花型”布设测放CFG桩位，定出每根CFG桩的中心点，并打入木桩（桩顶系红色标示物）与地面平齐，测量放样结果报送监理工程师审核、复测。4.2.2混合填料配制（1）严格选择原材料。水泥选用大厂生产优质32.5强度等级普通硅酸盐水泥，选择洁净的河砂、碎石、级粉煤灰等，碎石和中砂含杂质不大于5%，粉煤灰主要是改善拌和物的和易性，提高桩的施工质量。（2）混合料配比严格执行规范规定。施工前按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时严格按配合比配制混合料，以保证混合料强度达到设计要求。一般坍落度为3050mm，成桩后浮浆厚度一般不超过200mm。4.2.3移机就位桩机就位须平整、稳固，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。采用活瓣式桩尖和D325mm桩管，桩尖对准桩位。4.2.4沉管造孔（1）沉管过程中注意桩机的稳定，严禁倾斜和错位。沉管过程中做好记录，激振电流每沉1m记录一次沉管所耗的总时间，严格控制最后30s电机的电流电压值，并对土层变化处理应特别说明，直到沉管至设计标高。（2）沉管过程中应使桩管保持垂直，垂直度小于1%，并观察沉管的下沉速度是否正常，沉管是否有挤偏现象，若有异常情况应分析原因，及时采取处理措施。（3）当沉管到达设计深度或持力层时，应判定该深度或贯入度是否已达到规范规定和设计要求，或是否符合试桩规定的要求，满足了这些要求和规定方可终止沉管。该工程控制贯入度标准为每30秒加压一次，最后30秒贯入度45cm。（4）沉至设计高程后，若仍未达到设计要求的进入持力层0.5m，应立即报现场监理工程师处理。4.2.5填料加密(1)沉管达到要求深度后，立即填灌桩芯混合料，尽量减少间隔时间。填料前检查沉管内是否吞进桩尖或进水、进泥，若存在则及时处理。(2)在沉管过程中可用料斗进行空中投料。待沉管至设计标高后须尽快投料，直到管内混合料面与钢管投料口平齐。如上料量不够，须在拔管过程中空中投料，以保证成桩桩顶、桩高满足设计要求。(3)控制管内混合料面不低于自然地面，填料量应按沉管外径和桩长计算出的体积再乘上充盈系数值（大于1.2）。4.2.6成桩(1)当混合料填加至钢管投料口平齐后，启动振动锤先振动510s，再开始拔管，边振边拔，每拔管1.01.5m，停拔留振510s，如此反复，直至沉管全部拔出。沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.21.5m/min。(2)沉管拔出地面后，若发现桩身填料超出设计顶面甚多或溢出地面较多，应及时核实充盈系数，若充盈系数小于1，则可认为桩身可能存在缩径或断桩隐藏患，应及时采取补救措施。(3)若发现桩身填料面低于设计标高，应立即补填填料使其顶面高于设计标高0.5m，并用振捣器振实。补填填料时，应将桩顶上的浮土清理干净，必要时可向孔内先插入钢模，再清理浮土。(4)确认成桩符合设计要求后用粒状材料或混粘土封顶，然后移机继续下一根桩施工。5质量控制与检查5.1质量控制措施5.1.1深入了解地质情况，采用合理的施工工艺。在施工过程中，成桩施工工艺对CFG桩复合地基的质量至关重要，不合理的施工工艺将造成重大的质量问题，甚至导致质量事故，而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况。5.1.2合理设计打桩顺序。（1）在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，但当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压已打桩，形成椭圆或不规则形态，产生严重的缩颈和断桩，此时应采用隔桩跳打施工方案。（2）在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后土体密度会有显著增加，而且打的桩越多土的密度越大。在补打新桩时，一是加大了沉管难度，二是非常容易造成已打桩断桩，此时，隔桩跳打亦不宜采用。（3）当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。5.1.3严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率，正常的拔管速率应控制在1.21.5mmin。5.1.4控制好混合料的塌落度落度。大量工程实践表明，混合料塌落度过大，会形成桩顶浮浆过多，桩体强度也会降低。塌落度控制在3050mm，和易性好，当拔管速率为1.21.5mmin，一般桩顶浮浆可控制在10cm左右，成桩质量容易控制。5.1.5设置保护桩长。使桩在加料时，比设计桩长多加0.5m，将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振35秒，提高桩顶混合料密实度。另外，上部用土封项，增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力，避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。5.1.6拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，应避免反插。5.1.7加强施工过程中的监测。在施工过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施，有效控制成桩质量，重点应做好以下几方面的监测：（1）施工场地标高观测。施工前要测量场地的标高，并注意测点应有足够的数量和代表性。打桩过程中则要随时测量地面是否发生降起，因为断桩常和地表隆起相联系。（2）已打桩桩顶标高的观测。施工过程中注意已打桩桩顶标高的变化，尤其要注意观测桩距最小部位的桩。因为在打新桩时，量测已打桩桩顶的上升量，可估算桩径缩小的数值，以判断是否产生缩径。对有怀疑桩的处理。对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩，应开挖查看并做出必要的处理。5.1.8检查桩尖活瓣的密封良好性。保证桩管在钻进过程中无淤泥进入管内，桩尖的活页应保持活动自由，无卡死现象。5.1.9桩体在施工中应确保连续，每根CFG桩均做好施工记录，记录中应包括：成桩时间、投料量、桩长、发生的特殊情况等，确保工作资料的真实性和完整性。5.1.10施工过程中，抽样做试块，试压28天抗压强度，每台机每个台班至少留取一组试件。5.2质量检查5.2.1施工结束后，对桩顶高程、桩数、桩长、桩位偏差、桩体质量进行检查。5.2.2桩身强度检测。对留取的桩身试件进行抗压强度试验，检查桩身强度是否符合设计要求。5.2.3桩身完整性检测。一般采用低应变法进行检测，检测频率不得少于总桩数的10%。5.2.4承载力检测。对单桩及复合地基承载力进行检测。6工程实施效果6.1检测结果6.1.1CFG桩低应变检测结果：共检测4480根，其中类桩1855根，类桩2435根，类桩190根。类桩处理方法：对1.5m内的浅层断桩采用接桩，对大于1.5m的深层断桩采用跑桩处理。6.1.2承载力检测：静载试验15根桩及15处复合地基承载力全