京沪高速铁路CFG桩施工工艺浅谈

1、xx高速铁路CFG桩施工工艺浅谈1 工程概述xx高速铁路DIKxx+xxxDIKxx+xxx段位于xxx区内，主要为路基工程和车站改造工程，我工区承担着5公里正线路基的施工xxx段内地层主要为第四系冲积层、冲洪积层、海积层，表层为杂填土、黄褐色，稍密，潮湿，以粉土为主，夹碎石；其下以黏性土、粉土、砂类土为主，地下水为第四系空隙潜水，地下水埋深1.306.80m。对该区段所有路基采用加固效果显著的CFG 桩处理，共有53145根，119万延米，在路桥、路涵过渡段处以三角形布置为主，其余均为正方形布置。通过对该段地基采用CFG 桩处理后，达到了加快施工进度，提高路基承载力的效果，不失为一种简便、易

2、行的处理方法。2 施工准备、施工技术参数与机械配备2.1 收集施工资料, 检查场地“三通一平”条件。对施工场地先进行整平，整平高程以设计高程加50cm为准。清除地表以下一切障碍物，场地低洼或水塘地段在排水、清淤后，再按设计要求回填合格的渗水土或素土至整平高程。在填筑渗水土时应严格按规范要求分层填筑，每一层经压实后进行试验检测，压实度、空隙率、K30值符合规范要求，试验监理签字后方能填筑下一次填筑。2.1 按设计图纸进行放样，桩径为40cm，正方形布设（以区间路基为例），布设高程控制点。布设桩位、桩间距及布设形式要符合要求。2.3 CFG 桩水泥采用42.5 级普通硅酸盐水泥；碎石为5-25cm

3、；粉煤灰为级。水泥：砂：碎石：水：粉煤灰的配和比为300：801：979：220：100（kg/m3），桩身设计强度（28d ）为500kpa。2.4 选用长螺旋钻机作为施工机械，每台钻机配备一台混凝土泵、一台200KW发电机和两台混凝土罐车。3 施工工艺本工程CFG 桩施工采用了长螺旋钻孔管内泵压成桩的施工工艺，其具体工艺流程有以下几个方面：3.1 试桩施工前在加固范围内选择24 根桩作为试验桩。通过工艺性试桩取得钻速、钻压、混合料坍落度、混合料搅拌时间及拔管速度等施工技术参数,作为指导施工的依据。3.2 确定施工顺序施工顺序与土的性质和桩间距有关,结合现场实际情况,可采用隔桩跳打或连续施工

4、。本工程采用隔桩跳打的施工方法。3.3 桩机就位桩位经测量班放样后，用竹签打孔，孔内灌入白灰以便于在施工中容易准确的找到桩位，检测合格后，桩机就位。桩机就外后，应由专业人员检查桩机是否还存在安全隐患，如果有应及时进行修复。根据地面标高及桩底设计标高之差，在桩机塔身上自上而下用红油漆标注刻度（以1米间距最优），作为桩长控制依据。在桩机操作员的正面和左面，在塔身上用垂球挂线，用全站仪准确调整前后左右垂直度并做标记。桩机就位后，机长再次核对桩位，桩位（纵横向）偏差小于50mm，调整垂直度，确保垂直度不大于1%；同时应保证桩的直径不小于设计值。3.4 钻进成孔钻孔开始时,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻

5、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抖动或钻进困难时,应放慢进尺,并检查桩机稳固性,防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。在试桩时，钻进过程中应做记录, 激振电流每沉1 m 记录一次,对土层变化处在记录表中特别加以说明。3.5 混合料搅拌及运输混合料搅拌拌合站集中拌合。按照配合比配料,每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间控制。一般控制在90120 s ,具体搅拌时间由实验确定。混合料出厂时塌落度控制在180200 mm。混凝土的运输为混凝土罐车运输。3.6 灌注及拔管钻孔至设计标高后,停止钻进,提拔钻杆,泵送混合料灌注。首盘混合料灌注前,采用水泥砂浆润

6、滑管道。待钻杆芯管充满混合料后开始拔管,灌注过程中匀速提钻(23 m/min) ,并保证混合料淹没钻具1 m。桩顶高程宜高出设计高程5070 cm ,灌注成桩后,桩顶盖土封顶进行养护。在灌注混凝土的同时，要对混凝土做含气量、塌落度的实验。施工过程及时调整混凝土配合比。3.7 移机当一根桩施工完毕后, 机械移位, 进行下一根桩的施工。施工时由于CFG 桩排出的土较多, 经常将邻近的桩位覆盖,有时还会因机械支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生位移。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。3.8 清理钻渣由于施用隔桩跳打法，打第二遍CFG桩前，

7、必须采取湿挖法清理钻渣（高出原地面部分），宜用小型挖掘机清理，人工配合，严禁大型车辆及吊车进入成桩区域，防止对已成桩头造成破坏。然后对地面进行平整，重新进行测量放样。3.9 凿桩头桩达到一定强度(37 d) 后,人工凿除保护桩头,然后人工挖除保护桩长内的桩间土。3.10 CFG 桩检测CFG 桩施工完毕28天后, 对CFG 桩和CFG 桩复合地基进行检测, 检测包括室内块体试样28天龄期无侧限抗压强度质量的检测、单桩承载力检测及低应变检测。静载试验采用单桩复合地基, 根据试验结果评价地基承载力。要求复合地基承载力不小于500Kpa ，检测数量, 静载荷试验数量取CFG 桩数的1.0%且每个检验

8、批不少于三根，该工程经检测，单桩承载力均满足规范要求。桩身完整性检测检测比例为10%，检测结果表明CFG桩均为1类、2类以上桩，属于完整桩或基本完整桩, 质量合要求。4 成桩施工中常见问题及对策4.1 提钻与泵送 规范要求不允许先提钻再泵料，要求是先泵料再提钻，尤其是在有桩尖承载力要求的情况下，但是在实际施工中，总是有先提钻的情况。先泵料，目的是为了保证桩尖砼的质量，防止提钻时负压造成桩间土中的水渗入桩体。相当于减少了实际桩长。 在实际施工时，总是先提20-30cm，因为30m深的地层下土压力很大，钻头阀门不易打开，施工队先提钻再泵料的目的是为了下开式钻头阀门有一个打开的空间，利用砼30m高的

9、落差，冲砸开钻头阀门。 因此，在实际施工时，我们可以做试验，看看先泵料是否对钻头阀门的打开造成影响，如不影响阀门的打开，尽量按规范要求做。4.2 湿挖与干挖 CFG桩长螺旋钻孔属于排土成桩工艺。在施工过程中，随着长螺旋钻杆的钻进，排出的土体在孔口堆积，单桩排出的土量随着桩长的增加而增加。灌注成桩后这部分堆积弃土中还埋藏有一定的混合料与上部浮浆。钻孔过程中及时清运钻孔弃土是保证CFG桩正常施工的一个重要环节。在孔口超灌混合料及浮浆尚处于初凝前湿浆状态对其进行挖除，可称为“湿挖” ，湿挖的浆体随弃土一起清运； 在孔口超灌混合料及浮浆凝固后对其进行挖除，可称为“干挖”。这部分被围裹在孔口松散的钻孔排

10、土中的混合料料若不湿挖去除，凝结后将会在桩顶形成性状不规则的扩大头。 湿挖的优缺点： 保持施工场地的平整，便于钻机的移机和定位。避免因形成桩顶蘑菇头，从而降低保护土层清运工作的难、凿桩头的工作量，明显减少清理桩间土时造成的浅层断桩。 避免和减轻钻孔排出的泥浆渗水使场地及其周围桩间土层含水量的增高。避免给钻机的稳定和周边场地的施工带来不利影响。对保护土层的厚度和密实度要求较高，增加了挖填方的工程量。 干挖的优缺点对保护土层的厚度和密实度要求较低，可以用部分钻渣作为保护土层，减少了挖填方的工程量，缩短了施工前的准备时间。因形成桩顶蘑菇头，从而保护土层清运工作的难度大、凿桩头的工作量大，清理桩间土时

11、易造成的浅层断桩钻孔排出的泥浆渗水使场地及其周围桩间土层含水量的增高。给钻机的稳定和周边场地的施工带来不利影响。4.3 隔桩跳打与连续施工采用那种打桩方式，主要取决于土的性质和桩间距。用连续施工的方式进行试桩，若不发生窜孔，就可以采用连续施工的方法进行打桩；连续成桩的优点是一次成桩，施工进度快，而且可以避免隔桩跳打过程中，桩机通过成桩区域时对已成桩的破坏。若发生窜孔就只能采用隔桩跳打的方法进行施工。4.4 堵管堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注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

12、硬,增加了再次堵管的几率,给施工带来很多困难。产生堵管的原因及对策:4.4.1 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。因此,要注意混合料的配合比,坍落度应控制在180200 mm 之间。4.4.2 混合料搅拌质量有缺陷在CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。4.4.3 施工操作不当钻孔进入土层预定标高后,开

13、始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待输送管内混合料连续充满后及时提钻。若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,容易造成管路堵塞。4.4.4 冬期施工措施不当冬期施工时,混合料输送管及弯头均需做防冻保护,防冻措施不力,常常造成输送管或弯头处混合料的冻结,造成堵管。冬季施工时,有时会采用加热水的办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好60 ,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。4.4.5 设备缺陷弯头曲率半径不合理能造成堵管,弯头与钻杆不能垂直连接,也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,还会造成管路的堵塞4.5 窜孔在饱和粉土

14、、粉细砂层中成桩,经常会遇到这种情况。打完X 号桩后,在施工相邻的Y桩时,发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落,当Y 号桩泵入混合料时,X号桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。施工中采取的预控措施: 采取隔桩、隔排跳打方法； 设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩时的剪切扰动； 减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累； 合理提高钻头钻进速度。4.6 断桩断桩，是指CFG桩成桩后，桩身混凝土面不连续，中间有垂直于桩中心轴线的开裂或间隔。断桩是CFG桩最大的质量事故。产生断桩的原因及对策: 施工保护不够，有大型工程机械在强度未达到的CFG桩区域运行，使桩被压断或把

15、桩头压碎。最有效的防治办法是，加强对CFG桩成桩区域的保护，严禁一切大型机械进入。 长螺旋钻机的排气阀被堵。要经常检查排气阀，并将包裹排气阀的混凝土凿除。 灌注混凝土时，混凝土灌注供应不及时。加强混凝土的调度，保证混凝土连续供应，就可以防止因混凝土供应不及时造成断桩。 地质原因，地下水丰富，易产生断桩。对于这种原因造成的断桩，施工中很难控制，对流塑状和地下水丰富的地质情况应对CFG桩处理进行适应性论证。 拔管和泵送混凝土配合不和谐。设置一名指挥人员，用哨子或小旗对钻机操作手和混凝土泵送人员进行指挥，做到拔管和泵送混凝土配合和谐。 截除桩头时人为的遭到破坏。截桩头时必须用锯石机切割，从三个不同方

16、向切割后，严禁用大锤敲击的方法直接将桩头打掉，应该采用钢钎插入锯缝中将桩头打掉，这样就可以有效的避免断桩。4.7 桩头空芯主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出。若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。4.8 桩端不饱满主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。为杜绝这种情况,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。5 施工质量控制5.1 控

17、制好钻杆垂直度，其误差应符合规范要求。表1 CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法序号检验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按成桩数量的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5.2 做好原材料试验工作，施工中及时调整施工配合比。5.3 钻至设计高程后，灌注混凝土时，必须先泵料后拔管。严格控制提钻速度。5.4 做好成孔、搅拌、灌注、提钻各道工序的密切配合、衔接。5.5 及时做好资料的整理工作。6 施工安全控制61 成立现场指挥机构和技术保证机构, 作到统一指挥, 令行禁止。6.2 设专职安全员现场值班, 非现场施工人员一律不得进入施工区域, 并用红线圈