浅谈CFG桩在成都地铁北郊车辆段工程中的应用

1、    浅谈cfg桩在成都地铁北郊车辆段工程中的应用    陈西建摘要通过对成都地铁3号线北郊车辆段及综合基地工程cfg施工的应用实例，对cfg桩的施工工艺，施工过程质量控制要点以及cfg成桩后的试验检测等进行了简要叙述和总结。对类似工程cfg桩设计、施工质量控制及应用推广具有参考价值。关键词地铁施工 cfg桩 地基处理 复合地基 低应变 荷载试验：u231： a1 工程与地质概况1.1 工程概况北郊车辆段位于成都地铁3号线一期工程北段，终点站天回镇南站与熊猫大道站之间,与熊猫大道站接轨，车辆段地块位于成都市成华区，由川陕路、规划16m和20m道路围合而

2、成，西窄而东宽，西侧宽300m，东侧宽450m，东西长约1400m。该地块场地内主要为工业、居民、农田区，工业厂房、鱼塘、民房密布，人口密集，田间小沟渠密布。北郊车辆段主要包括运用库、检修库、物资总库、主变电所及必要的办公、生活等设施。根据设计方案，本工程易燃品库、镟轮库、工程车库、材料棚、牵混所、洗车棚、轮对踏面检查库道床下部均采用cfg桩进行加固。1.2 地质条件1.2.1 地形地貌成都平原在构造上属第四纪凹陷盆地。由近代河流冲积、洪积而成的砂卵石层和粘性土所组成的一级、二级河流堆积阶地，以及冰水沉积三级阶地，成都地铁北郊车辆段地块属于级阶地。1.2.2 地层岩性根据不同的岩土类别和岩土不

3、同的成因时代以及岩土不同的状态作为分层依据，结合本场地工程地质条件划分岩土层，按岩土地层层序，从上至下依次为：第四系全新统人工填土（q4me）、第四系中下更新统冰水沉积（q1+2fgl）粘土、白垩系上统灌口组泥岩（k2g）。所揭露地层详见地层工程性质指标分析表。表1 地层工程性质指标分析表1.2.3 水文地质条件根据勘查水位观测材料，测得初见水位埋深0.52m，稳定地下水位埋深1.24.6m，同一勘探点测得的初见水位比稳定水位略高或基本一致，表明场区内的地下水不具有承压性；部分地段由于上层滞水，造成初见水位埋深较浅，局部可能由于地形和上覆粘性土层控制，具微承压性。1.3cfg桩复合地基处理方案

4、根据设计方案，本工程采用直径500mm cfg桩进行地基加固，纵向桩心距为1.6m，横向桩心距为1.51.65m。桩端进入强风化泥岩w3层，桩顶设置直径为1m的扩大桩帽，桩帽采用c25混凝土现浇。桩帽顶部铺设0.6m厚的砂卵石垫层夹两层80kn双向土工格栅。通过桩顶设置褥垫层，以充分调动地基土参与工作形成复合地基，达到提高地基承载力和减少基础沉降的目的。2.cfg桩施工工艺介绍cfg桩的全称为水泥粉煤灰碎石桩（cement fly-ash gravel pile）是在碎石桩的基础上发展起来的，通过在碎石桩桩体中掺加适量的粉煤灰、石屑或砂、水泥及特种添加剂加水拌合，用各种成桩机械制成的一种高粘结

5、强度桩体的简称。是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。其和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。就其功能原理来讲属于地基处理范畴,桩身可在全长范围内受力，和桩基相比，由于cfg桩不配筋、并且还可掺入工业废料粉煤灰，工程造价一般为桩基的1/31/2。cfg桩施工速度很快，一台设备1015天可处理1000平米地基。cfg桩复合地基的沉降变形小、施工简单、成桩速度快、造价低、适用范围广、社会和经济效益显著的特点使其已广泛应用于公路、铁路建设的软基及道床处理、桥涵台背处理和结构物基底处理工程等项目中。成都地铁北郊车辆段及综合基地首次采用cfg桩工法，施工采用长螺旋钻钻孔，管内泵压混合料灌注成桩，cfg桩施工工

6、艺流程（如图1）及施工顺序介绍如下：图1 cfg桩施工工艺流程图2.1桩位测量放线及复核按cfg桩施工布置图现场确定施工范围，测定基础轴线，根据轴线定位桩测放各轴线，并根据桩基与轴线关系测放桩位。为保证桩位点不扰动丢失，用钢筋在桩位上打入地下至少300mm，拔出后投入白灰。每台钻机施工开始后，根据白灰桩位使钻机就位。按施工设计图用经纬仪、钢尺放桩位，并作好记录、校验、复检，由建设单位或监理单位现场验收合格后方可施工。2.2桩机就位桩机到达设计桩位，调整螺旋钻杆垂直度，钻头距地面10cm对准桩位，压入土中；2.3钻机钻孔进入时应先慢后快，以减少钻杆摇晃，防止钻孔偏差。在钻孔过程中，随时观察钻机运

7、行电流数值和地层土质状况，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。钻进的深度取决于设计桩长及设计进入持力层的深度，钻机操作手可根据钻杆进入不同土层时钻杆钻进速度、力量等校核桩底入持力层情况，当钻头到达设计桩长预定标高时，于动力头底面停留相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。2.4提钻压灌混凝土cfg桩成孔达到设计标高后，应停止钻进，开始泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后开始拔管，严禁先提管后泵料。钻杆提升必须同步连续向孔底压灌混凝土并控制钻杆提升速度；成桩的提拔速度宜控制在3m/min左右，成桩宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停

8、机待料。当泵斗混凝土低于进料口时及时通知停止提升钻杆，待混凝土搅拌好后再进行压灌、提钻。机手时刻保证管内充满混凝土，钻具内无混凝土严禁提升。提升压灌过程中，如发现支腿下沉立即停止提升，并调节钻机水平，方可继续压灌。灌注成桩完成后，用水泥袋盖好桩头，进行保护，施工桩顶高程宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，以保证桩顶混凝土强度达到设计要求。钻头提升到孔口时，应防止桩周土掉入孔内。灌注完毕后应记录实际混凝土用量，计算充盈系数，分析超灌原因。如遇堵管或其它故障，应及时处理，若钻头提出原灌入混凝土料面，先将钻头盖进行闭合处理，再将钻头插入混凝土面下1.02.0m深度后再对桩体进行灌注。2.5 移位、施工

9、下一根桩当上一根桩施工完成后，重复以上步骤进行下一根桩的施工，在桩机移动过程中防止桩机本身和支腿对桩体的破坏。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。2.6 清理成桩弃土cfg桩成桩后，应及时清运成桩弃土，确保施工连续进行。2.7 截桩桩顶养护到一定龄期后，采用电锤、手提式切割机配合钢钎的方法剔除桩头至设计标高。3 cfg桩施工控制及结果检验3.1 技术准备3.1.1施工前应具备下列资料和条件1）详勘阶段岩土工程勘察报告和必要的水文资料；2）cfg桩地基处理平面布置图并应注明桩位编号，以及设计说明和施工说明；3）施工场地及毗邻地区的各种电缆、通信

10、线、地下管线、地下构筑物及障碍物等调查资料；4）建筑施工场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料；5）具备“三通一平”条件。6）施工前组织相关施工人员学习相关施工方法及规范，并对各类管理及操作人员进行安全、技术培训和交底；3.1.2施工技术措施1）确定施工机具和配套设施并检查验收合格；2）编制材料需求计划及分段供应计划，标明所用材料的规格、质量要求和数量；3）按施工平面图放好施工的正式桩位；4）确定桩机行走路线及施打顺序；5）施工前，施工单位放好桩位、cfg 桩的轴线定位点及测量基线，并由监理、业主复核。6）在施工机具上做好进尺标志。3.1.3工艺参数确定正式打桩前，应先进行试桩。根据设计要

11、求试成孔应不小于3个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数；根据设计要求，选取4个桩位进行试桩，钻进速度控制在2m/min左右，施钻过程中详细记录钻机到达不同深度表现，如电流表的数值变化，钻杆的不同表现，钢丝绳的松紧状态等。试桩完成后对试桩进行复合地基承载力试验和单桩承载力试验，试验过程中对桩、土、垫层的应力和变形进行监测，验证是否满足设计文件要求的承载力及沉降要求。通过试桩，确定了适合本项目的施工工艺参数。施工时应控制钻进速度在1.52m/min左右。开钻时应有专人对钻头是否对准桩位点，钻机是否垂直等项目进行核对，核对完毕后以手势通知钻机手开钻。当操作手发现电流值在120

12、左右且钻杆发生颤动、旋转打滑；钢丝绳松弛等现象时，表明钻头已达到持力层（强风化泥岩层）。此时应立即停钻，并示意指挥员以鸣哨的方式通知输送泵司机开始泵送混凝土，待混凝土充满钻杆芯管后开始提管,提管速度控制在2.53m/min左右。钻杆距离地面1m时通过鸣哨方式通知输送泵司机停泵。严禁先提管后泵料，严禁停料太早或太晚。当试桩结果满足设计要求后进行大面积正式施工。3.2技术指标要求桩体材料采用碎石、石屑或砂、粉煤灰、水泥加水配合而成。桩身水泥采用p.o 42.5普通硅酸盐水泥,水泥用量不小于200kg/m3，掺加优质粉煤灰（等级不低于ii级），粉煤灰掺量为7090kg/m3, 石屑率一般在0.3左右

13、，碎石粗骨料满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m, 碎石最大粒径：长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法不大于25mm。混合料28天标准立方体无侧限抗压强度不小于15mpa。施工前应进行室内配比试验，施工时按配合比配制混合料并进行现场成桩试验，以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。本工程桩体混凝土强度等级为c15，采用商品混凝土，坍落度为160220mm；cfg桩经质量检验合格后，桩顶填筑砂砾石垫层夹土工格栅加固。褥垫层采用粒径525mm的砂砾石，分3层铺设，共600mm厚，每层虚铺厚度220mm，碾压密实后200mm,在第一层和第二层，第二层和第三层之间各铺设一层80kn双向土工格栅。

14、铺设时应保证碾压密实后的厚度与虚铺厚度之比0.9，即达到200mm。垫层碾压满足地基系数k30150mpa/m的要求。铺设土工格栅时，必须拉直拉平，幅与幅之间的搭接长度不小于300mm，边缘部分反折不小于1m。3.3施工质量控制要点3.3.1施工质量检验主要内容检查施工记录、砼塌落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯实度、桩体试块抗压强度。3.3.2 桩位垂直度控制随时检查桩机的水平度与垂直度，随时检查桩位偏差是否符合设计规范规定。钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查导杆，校正位置，使占杆垂直对准桩位中心，桩身垂直度偏差不得大于1.5。钻机启动前应将钻杆、钻尖内的土块、残留的砼等清

15、理干净。钻尖出料口开启门应开关灵活、密封性好。钻孔开始时，封住钻头阀门，使钻杆向下移动至钻头触及地面时，开动钻机旋动钻头。一般应先慢后快，在成孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。3.3.3砼灌注质量控制1）不定期检查混合料坍落度，每个台班至少检查两次。2）依据设计每桩砼用量及实测充盈系数，控制桩实际浇注混凝土用量，保证桩身混凝土不出现缩径、夹泥、松疏和断桩等缺陷。3）地泵砼的安放位置与钻机的施工顺序相配合，尽量减少弯道，砼泵与钻机的距离一般在100m以内为宜；4）砼泵送以前，应首先开机用水湿润整个管道，首浇之前用水泥砂浆使管壁罩处于充分润滑状态，方可进行第一根桩的砼输送。压灌砼时一次提

16、钻高度小于25cm，混凝土埋钻高度大于1.0m。5）砼泵送开始时，要注意观察泵的压力表及各部件工作状态，一般在地泵出口处和泵管与软管相连处容易发生堵塞。如遇堵塞，应将地泵立即反向运行两次，并拆除堵管部分，清除堵塞的砼后，方可重新进行泵送；6）砼的泵送应尽可能连续进行，当钻机移位时，地泵料斗内的砼应连续搅拌，泵送砼时应保持料斗内砼的高度，不得低于40cm，以防吸进空气造成堵管；7）砼输送泵尽可能保持水平，长距离泵送时，泵管下面应用垫木垫实。当泵管需向下倾斜时，应避免角度大于4度；8）压灌成桩桩顶标高应高于设计桩顶标高0.5m。9）专人负责检查砼灌注质量及意外情况的处理。3.3.4桩长控制根据设计

17、桩长、桩顶和桩底标高，确定钻孔深度；当桩尖到达钻孔深度位置时，在钻机塔身相应位置作醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。判断钻头是否到了持力层一般有两种方法：一是根据试桩结果，在桩机驾驶室观测电流的变化，以判定钻头达到持力层。二是在钻机旁直观观察。根据勘察资料，结合试桩结果，当钻头到达持力层时，钻杆上部的动力头发生颤动和轻微的摆动，钻机的动力明显减弱，此时，应判定钻头已达到持力层。3.3.5清土及剔桩1)成桩后应及时清土，避免因桩身强度提高较大时，剔桩困难。2)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。3)清土预留510cm人工清除，找平。4)清槽后人工截桩，截桩时，在同一水平面采用切割机环向切割一圈，电钻打眼后按同一角度对称放置3根或4根钢钎，沿径向楔入桩体，直至上部桩体断开，桩顶采用小钎修平，桩顶标高误差5030mm。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，用水冲干净后用高一级混凝土（商砼）填补并振捣密实。3.4 cfg桩的试验与检验cfg桩施工完成28天后，应对留取的混凝土标准试件进行检验。图纸要求cfg桩混合料28天标准立方体无侧限抗压强度不小于15mpa。经检验，28天强度为15.620