17-CFG桩施工工艺080704

1、CFG 桩施工工艺CFG 桩是（水泥 cement、粉煤灰 flyash 、碎石 gravel）桩的简称。 CFG 是在碎石桩基础上加以改进、发展而来的，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）加水拌和成混和料灌入成孔中形成的一种低强度桩。CFG 桩体与桩间土、褥垫层和足够刚度的基础一起形成复合地基，达到提高地基承载力，减小地基沉降变形的目的。1 工艺特点软基处理速度快，加固深度比其他处理方法深；单桩承载力、复合地基承载力同比其他方法有大幅度提高；质量更能得到保证；路基填筑过程中的沉降和工后沉降容易有效地控制。2 适用范围适用于5m 深度以上的淤泥质土、含水量高的黏土、粉土、人工填土及密实厚砂层等

2、软土地段的地基处理。3 工艺原理及设计要求3.1 工艺原理CFG 桩是利用钻孔机械在软土中成孔，然后将一定比例的水泥、粉煤灰、碎石、石屑和水的混合料灌入空心钻杆中，经机械振动密实硬化形成一定强度，桩土共同承担荷载，使地基的承载能力大幅提高。3.2 工艺设计要求3.2.1 各种参数确定根据设计对地基承载力及变形要求，设计主要确定体强度，褥垫层厚度及材料；采用工艺性试桩确定CFG5 个参数，分别为桩长，桩径，桩间距，桩桩施工工艺参数。3.2.1.1 设计参数（ 1）桩长。CFG 桩一般选择勘察报告中承载力相对较高的土层作为桩端持力层，桩长是首先确定的参数，它取决于结构物对承载力和变形的要求，土质条

3、件和设备等因素。（ 2）桩径。桩径的确定取决于所采用的成桩设备，一般设计桩径为350 600mm。（ 3）桩间距。一般桩间距为3 5d 桩直径，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力以及变形的控制要求、土性以及相适应的施工机具。（ 4）桩体强度。原则上，桩体配比按桩体强度控制，桩体试块压强度平均值应满足下列要求：fcu 3Ra/A p式中f cu桩体混合料试块（边长 150cm 立方体） 标准养护28 天立方体抗压强度平均值（ kPa）；Ra单桩塑向承载力特征值（kN ）；Ap 桩的截面积（m2）；CFG 桩混合料的强度一般为C10 C15。（ 5）褥垫层厚度及材料。褥垫层厚度一般取（0.

4、45 0.5） d， d 为 CFG 桩桩径。褥垫层材料可用粗砂、中砂、碎石、级配碎石。3.2.1.2 施工工艺参数确定选择确定施工工艺方法及施工的设备，通过试桩确定施工工艺参数。主要施工工艺参数为混合料工作性能，单桩混合料用量（充盈系数） ，钻进、提拔速度，桩长。3.2.2 设计承载力3.2.2.1 主要容许承载力（ 1）采用试验检测。当采用单桩静载试验时，单桩竖向承载力Ra 为单桩竖向极限承载力除以安全系数2。（ 2）单桩竖向承载力估算公式为：nRa = upi 1 qsi1i qp AP式中up桩的周长（m）；qsi桩周第i 层土的侧阻力、桩端端阻力特征值（kPa）；由当地静载荷试验结果

5、统计分析算得，或根据土性和施工工艺参考确定；li第 i 层土厚度（ m）。3.2.2.2 复合地基承载力结合工程实践经验，CFG 桩复合地基承载力可用下面的公式进行估算：fspka p +（ 1-m） fsk=mR /A或f spkap+（1-m ）f ak=mR /A式中f spk 复合地基承载力特征值（kPa）；m 面积置换率；Ra 单桩竖向承载力特征值（kN ）；A p单桩截面面积（ m2）；桩间土强度提高系数， = skf/ f ak，宜按地区经验取值，如无经验时可取=1；桩间土强度折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取=0.75 0.95，天然地基承载力较高时取大值；f sk 处

6、理后桩间土承载力特征值（kPa）；f ak 基础底面下天然地基承载力特征值（kPa）；经 CFG 桩处理后的地基，当考虑基础宽度和深度地基承载力进行修正时，宽度不作修正，基础埋深的地基承载力修正系数取 1.0。经深度修正后 CFG 桩复合地基承载力特征值 fa 为f a = f spk+rm（ d-0.5）式中r m基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d基础埋置深度（m）；一般自原地面算起。4 工艺流程CFG 桩施工工艺流程见图1。5 操作要点5.1 施工准备5.1.1 施工组织方案比选根据 CFG 桩施工图及工期要求，结合现场条件进行施工组织方案比选。首先选择确定适合的成桩工

7、艺，配备充足的设备，采取分段平行流水作业施工。尽量做到安全，质量高，环境无污染，施工简便科学合理，效率高。5.1.2 地质勘探核对CFG 桩加固处理范围的地基由设计院负责进行地质勘探。必要时，施工单位应采用钻孔补勘进行核对，具备详细的地质资料，以满足CFG 桩设计的需要。5.1.3 场地平整及“三通”清表、平整场地，作好周围及地下结构物调查，若地基承载力太小，应先垫一层石碴等材料。做好道路、电力、照明电三通，为正式施工作好准备。5.1.4 设备选型根据施工图纸及现场实际情况、施组的工期安排等，选定能满足施工要求的全部设备并进行设备的比选、配套。5.1.5 原材料准备施工准备原地面处理测量放样钻

8、机就位钻进至设计深度停机泵送混合料入管均匀拔管至桩顶钻机移位图 1 CFG 桩施工工艺流程图根据质量标准要求及施工进度的需要进行原材料准备。进行混合料配合比设计，采购各种合格的材料，确保材料储备充足。5.1.6 测量放样及钻孔准备根据施工图纸， 由测量组进行施工测量放样， 根据桩位平面图测设出 CFG 桩加固范围和具体的桩位。桩位采用地面打入钢筋，并用白灰标识。钻机开钻前根据设计桩长及地面高程确定的钻进深度，在钻机塔身上作好醒目的标记。5.2 成桩试验根据设计和规范要求，必须进行成桩试验，其数量不少于2 根。成桩试验的目的是确定设备、工艺是否适应该地质情况，确定所选混合料的配合比等技术参数是否

9、合理和地质资料是否准确。5.3 施工实施过程施工实施过程，遵照安全合理的原则，将设备架设在现场，检查桩机塔身，钻杆长度是否满足安全及施工要求，检查钻机垂直度不大于1%，桩机及配套设备组装完毕，就位后，方可准备钻孔。5.3.1 钻孔（ 1）长螺旋钻机施工。开钻前首先使用砂浆润管，确保混凝土顺利泵送灌注。然后关闭钻头阀门，垂直对准桩位，启动马达开钻，应匀速钻进，避免形成螺旋孔，钻进深度达到设计标高后，停止钻动。施工中做好钻进施工记录。（ 2）振动沉管机施工。桩机就位，调整沉管与地面垂直，启动马达，沉管到预定标高（桩底） ，停机。沉管过程中做好记录，每沉 1 米记录电流表上配电流次，并对土层变化处予

10、以说明。5.3.2 拔管灌注混合料成桩（ 1）长螺旋钻机。停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。采用静拔，拔管速率一般为2.0 3.0m/min （拔管速度为线速度，不是平均速度），成桩过程宜连续进行，施工中严禁出现超速提拔，应避免因后台供料慢而导致停机待料。施工桩顶高程宜高出设计桩顶标高不少于0.5m。（ 2）振动沉管机。沉管钻机停机后立即向管内投料，直至混和料与进料口齐平。启动马达，留振5 10s，开始拔管，拔管速率一般为1.21.5m/min ，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率还应放慢。拔管过程中不允许反插。如上料不足，须在拔管过程中投料。施工桩顶高程宜

11、高出设计桩顶标高不少于0.5m。5.3.3 CFG桩体养生长螺旋钻施工时，采用小型挖掘机和人工联合清运桩孔土。CFG桩施工完毕，在其混合料初凝后，开始清运成孔时产生的弃土，清除时不得扰动桩间土，不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害；清土预留至少20 50cm 人工清除、找平。CFG 桩养护，混合料灌注完成后，立即用粒状材料或湿粘性土护顶养生，一般养生28 天。5.3.4 挖桩间土、截桩CFG 桩养生结束后， 现场由测量测得原地面标高， 挖桩间土采用小型挖机， 按照布桩图施工，预留 20cm 厚桩间土，由人工清除，挖至设计标高，在挖桩间土时不得超挖，超挖后不得用土回填；截桩应采用截桩机，按照设计

12、标高截断桩体。6 机具设备机械设备选型主要是根据现场实际地质情况及混合料的生产情况进行配套组选。表1 为一般施工所用机械设备，其数量应根据工程规模、工期要求、材料运距等情况确定。表 1主要施工机械设备表序号名称规格单位数量备注1桩机台根据需要定数量2拌和站套13发电机组1如有地方电力供应。则作为备用4混凝土运输车3m3辆根据运距定数量5装载机台17 劳动力组织每台班人员安排： 、钻机施工指挥员1 人、辅助工（拔土，顺管等）4 人、混凝土混凝土输送泵操作员1 人、混凝土灌车放料员1 人、拌和站操作2 人，钻机、装载机、混凝土运输车司机根据车辆数量定。8 质量要求及控制要点8.1 质量标准根据客运

13、专线铁路路基工程施工技术指南（ TZ212-2005 ）、客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准 （铁建设 2005 160 号）进行施工质量控制。其质量标准如下：水泥、粉煤灰、砂和石等原材料应符合设计要求；CFG 桩的数量、布桩形式应符合设计；CFG桩的桩身质量完整性应满足设计要求；复合地基承载力、变形模量应满足设计要求。（ 1）单桩质量要求。CFG 桩单桩的允许偏差、检验数量及检验方法见表2。表 2 CFG 桩的允许偏差、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）50 按成桩总数的10%抽样经纬仪或钢尺丈量2桩体垂直度1%检验，且每检验批不少经纬仪或吊

14、线测钻杆倾斜度3桩体有效直径不小于设计值于 5 根开挖取 0-100cm 深后，钢尺丈量（2）桩身完整性及承载力检测。CFG 桩复合地基检测应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28d 后进行。检测包括低应变对桩身质量的检验和复合地基静荷载试验对承载力的检验。检测数量：静载荷试验数量宜为CFG 桩总桩数的0.2，且每个工点不少于3 点，低应变检测数量不少CFG 桩总桩数10的桩。选择试验点时应本着随机分布的原则进行选择。低应变对CFG 桩桩身质量（完整性）评价分为四类：、类桩合格桩；、类桩不合格，对类桩应进行工程处理。采用静载荷试验对复合地基承载力检测，应严格按JGJ79 2002建筑地基

15、处理技术规范“复合地基载荷试验要点”执行。8.2 控制要点（ 1）混合料配合比要合理，混合料拌合质量要达到良好状态。（ 2）工艺试验尽量选在现场且不少于3 根，认真分析总结， 最后编制符合现场实际的工艺方案。（ 3）认真进行测量放样，保护放好的桩位标记，找准桩位后，钻头垂直对准桩位方可开钻。（ 4）钻孔完成后开始灌注混凝土时，拔钻灌注应同时进行泵用静拔且严禁反插，在灌注中应连续，保证有效桩长。（ 5） CFG 桩在养护中，重型车辆不得在上行驶；开挖桩间土应采用小型挖机与人工相配合，预留 20cm 人工清土，机械不得触碰到CFG 桩；截桩应采用专用锯桩机。8.3CFG 桩施工中常见问题及处理措施

16、（ 1）堵管。1）原因。主要是输送泵压力小、混合料坍落度过小或离析及机械故障等。2）采取的措施。立即查明原因找出堵管的位置，采取人工敲打疏通导管，若此法无效接下来将导管拆掉将管内的混合料清理干净。及时组装好导管恢复作业。控制混合料的坍落度、和易性及混凝土灌注温度，混合料输送管连接顺畅。（ 2）窜孔。1）原因。主要是溶洞、新填土不密实等地质条件，其次是输送泵的压力过大及桩间距小。2）采取的措施。查明原因，当地质原因不适合采用CFG 桩加固时，向监理反映；当遇见窜孔是因回填未夯实时，重新开挖，回填必须密实。当泵压力过大时及时调整压力。（ 3）埋钻。1）原因。在灌注混合料的时候突然停电导致。2）采取

17、的措施。在混凝土初凝前，使用发电机将钻机重新启动。若钻机再无法拔动钻杆时，可采用冲击钻动力头，振动钻杆后，再拔钻杆。（ 4）桩体空心。1）原因。灌注混凝土时，排气阀被堵塞，未能将空气排除。导致桩体混凝土有空气存在。2）采取的措施。保证排气阀正常工作。施工中要经常检查排气阀是否堵塞，一但发生堵塞，及时清洗干净。如发现空心就从空心处截断按浅层断桩处理。（ 5）浅层断桩。1）原因。主要有拔管速度过快、混合料灌注不连续、成桩后挖桩间土及截桩与成品保护不当。浅层断桩3m 以内。2）采取的措施。先找准断桩位置，将断桩顶大致找中凿孔，采用同强度混凝土灌注，灌注成比原桩半径大 20cm 的新接桩，待检查合格后

18、方为接桩成功。9 施工安全及环保措施9.1 施工安全措施（ 1）作业人员自觉遵守安全生产规章制度，不违章作业，并严格按照下列安全施工要点作业。1）施工人员进入现场戴好安全帽，并正确使用个人劳动保护用品。2）非专业电气和机械的操作人员严禁使用或乱动机电设备。3）各种电动机械设备，有可靠有效的安全接地和避雷装置。4）吊装区域内，禁止非操作人员入内，吊机机臂垂直下方严禁站人；5）特种作业人员持证上岗。6）当有风沙天气时，注意安全作业，风力大于6 级停止作业。应用油缸做辅助支撑，必要时（ 2）严格遵守机械操作规程。1）工作时履带轨道应可靠接地，同时支腿座必须接触地面。2）钻孔作业时，严禁随意中途停钻，避免出现闷钻事故。3）打桩作业时，应避免桩管碰撞立柱。4）钻杆打入地下，严禁移动桩架和启动回转机构。5）拔动沉桩加压时，不应使桩架前部抬起。9.2 环保措施（ 1）依据周边环境对噪声控制的要求，在施工过程中尽量避免夜间作业，必要时对设备采取降噪措施。（ 2）对施工现场储存的水泥、粉煤灰等粉状材料，应建立封闭式仓库存放。（ 3）废油、废液、废弃物应进行分类收集，并移交具有资格的回收部门处理。10 应用实例京津城际轨道交通工程永乐车站路基地基处理。（ 1）工程