长螺旋钻孔压灌CFG桩复合地基施工工法

1、长螺旋钻孔压灌CFG桩复合地基施工工法武汉京冶地基基础工程有限责任公司邓勤波王平企业工法编号:YYG F-07-2005水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash G ravel pile简称CFG桩,CFG桩复合地基成套技术是中国建筑科学研究院地基所20世纪80年代末开发的一项新的地基加固技术,具有国际领先水平,1994年被建设部、国家科委列为国家级全国重点推广项目。为进一步推广CFG桩地基加固技术的应用,在结合以往施工经验的基础上,特编制本施工工法。1特点1.施工时低噪音,无泥浆污染。2.施工时不产生振动,避免扰动已施工的桩和对临近建筑物产生不良影响。3.成孔穿透能力强,可穿透硬土层,

2、如砂层、圆砾层和粒径不大于60mm的卵石层。4.可发挥桩身全长的摩擦阻力作用、具有很好的端承作用及置换作用,还能充分发挥桩间土的承载能力,地基承载力提高幅度大。 5.施工效率高,质量容易控制,工程造价低廉。2适用范围1.可以设计桩长几米到28m,桩径300800mm,可调性强。2.可适用于条形基础、独立基础,也可用于筏基和箱形基础的地基加固。3.可适用于天然地基承载力标准值f k50kPa的饱和及非饱和粘性土、粉土、砂土和填土地基的地基加固。4.可适用于对噪音、振动和泥浆污染要求严格的场地的地基加固。3工艺原理复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体,并由原土和增强体共同承担由基础传来的建筑

3、物荷载。CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。长螺旋钻孔压灌CFG桩采用长螺旋钻机钻进成孔,并由混凝土输送泵通过中空钻杆泵送混合料,同步带压提钻而成桩。该工艺复合地基承载力由桩身摩擦阻力、端承力、桩间土的承载力及置换作用组成,从而使地基承载力得以大幅度提高。4工艺流程及要点1.长螺旋钻孔压灌CFG桩复合地基施工工艺流程: 2.长螺旋钻孔压灌CFG桩施工工艺流程: 4.1钻机定位钻机施工场地必须平整,钻机就位必须水平、稳固,液压支腿要落在可靠处;加装导向圈固定钻具,调整钻机立柱的垂直度,确保垂直度误差1%;定位后应进行预检,钻头与桩

4、点偏移不得大于20mm。4.2钻进成孔(1开始钻进前应使出料口单向阀密封严实,在钻进过程中不致张开,防止钻进地下水位以下的砂类土时钻杆内进水,且在开始压灌混合料时能通过压力打开。(2钻头刚接触地面时,下钻速度应慢。(3在钻进过程中,应根据地层变化和动力头工作电流显示的结果,及时对钻压、转速和钻进速度进行合理调整,正常钻进电流值一般为100A左右,不能超过140A的额定电流;如遇土层抱钻杆或电流过大时,应迅速刹住主卷扬进行空钻,待电流值降到额定范围或叶片上的土块甩出正常后方可继续钻进。对饱和粘性土层可采取慢速高扭矩方式钻孔;在硬土层中钻孔,可适当往孔中加水。(4钻进过程中可采用间歇式钻进方法,即

5、:钻进空钻钻进,以利于被切割的岩土及时排出地面。钻进过程中不宜反转或提升钻杆。如遇卡钻、钻机摇晃、偏斜或发出异常声响时,应立即停钻,查明原因,并采取相应措施后方可继续作业。钻进过程中及时调整钻杆垂直度防止钻杆倾斜太大造成蹩钻。(5钻至设计深度后,应空钻30s60s,待电流稳定后停钻,并向后台发出泵送混合料信号,作好泵送准备。(6钻孔产生的土方及时清理外运,以免占用施工场地,影响下道工序施工。4.3混凝土(混合料搅拌(1根据桩身混凝土的设计强度等级,通过试验确定混凝土配合比,坍落度宜为140mm180mm,粉煤灰掺量应为6080kg/m3。(2混凝土搅拌严格按配合比计量上料,每盘搅拌时间不少于9

6、0s,清除粗骨料中的大块石,质检员应经常进行抽检,以确保混凝土的和易性、析水性和坍落度满足施工质量要求,按要求制作混凝土试块,并编号、记录、养护和送检。(3所有材料必须经检验合格方可使用。4.4压灌混凝土(混合料(1混凝土泵应根据桩径选型,安放位置应与钻机的施工顺序相配合;泵管布置应尽量减少弯道,尽可能保持水平,长距离泵送时泵管下面应垫实,泵与钻机距离不宜超过60m。泵管和高强柔性管必须用卡环连接牢靠,保持管道畅通,卡环更换后必须清洗干净并做好防锈处理。(2混凝土的泵送应连续进行,当钻机移位时,混凝土泵料斗内的混凝土应连续搅拌,泵送混凝土时,料斗内混凝土的高度不得低于400mm,以防吸进空气造

7、成堵塞。(3开始压灌混凝土时宜先将钻杆提升300mm500mm,且灌注首次混凝土时应停顿10s20s加压,再缓慢提升钻杆。提钻速度应根据土层情况确定,且应与混凝土泵送量相匹配,保证管内有一定高度的混凝土;泵送混凝土过程中,混凝土泵工作压力值为3.0M pa4.0M pa。(4当气温高于30时,宜在输送泵管上覆盖隔热材料如麻袋、草袋,每隔一段时间洒水湿润,以防管内混凝土失水离析,造成堵塞泵管。冬季施工输送管和弯头做防冻保护,混合料入孔温度不低于5。(5泵送混凝土过程中,遇到输送管道堵塞时必须立即停止泵送,并进行泵送的逆操作,直到采取措施清除堵塞后方可继续泵送;若钻头、钻杆堵塞时,必须立即停止泵送

8、,并进行泵送的逆操作,并将钻杆拔出地面,清除堵塞后重新对准原桩位钻至设计深度,再重新泵送混凝土。(6若非连续施工,应分别用水和砂浆湿润润滑料斗、分配阀及输送管道,保证管道畅通,以防泵送混凝土时发生堵塞现象。遇到设备出现故障不能正常施工时,为避免泵送混凝土因长时间停滞造成堵管,必须每隔15min20min按以下程序进行一次:泵送泵送的逆操作泵送泵送的逆操作。(7压灌桩的充盈系数应不小于1.2。桩身混凝土超灌高度不宜小于600mm。钻机前台指挥员必须时刻指挥和监控钻杆的提升速度,与输送泵操作工相互注意对方传递的信号,确定泵送、停泵、提钻和停止提钻的时机,保证泵送混凝土量和钻杆提升速度同步,并控制桩

9、顶标高和超灌量。4.5开槽及桩头处理(1开槽:长螺旋压灌砼桩施工完毕,待桩体达到一定强度(37天,可进行开槽。对基槽开挖,如果设计桩顶标高离地表不深(一般不大于1.5m宜考虑采用人工开挖,不仅可防止对桩体和桩间土产生不良影响,还可防止对设计桩顶标高以下的桩体产生损害,而且比较经济。如果基坑较深或开挖面积大,采用人工开挖效率太低,可采用机械和人工联合开挖,并尽量采用小型机械,不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损害,对中、高灵敏性土应尽量避免扰动桩间土,必须留置足够的人工开挖厚度,留置厚度与桩体强度和土质条件有关,一般不宜小于700mm。(2桩头处理:基槽开挖后,设计桩顶标高以上部分桩头需要凿除。凿

10、除桩头宜采用小凿沿桩周边对称截桩,或在同一水平面按同一角度对称放置钢钎用大锤同时击打截桩,最好采用截桩机截桩;不可用重锤等直接敲击桩头,也不可采用推倒桩头等容易造成对桩体产生破坏的方法处理桩头。4.6铺设褥垫层褥垫层起到调整桩土垂直、水平荷载分担比和减少基础底面的应力集中等重要作用,褥垫层是由粗砂、中砂、级配砂石或碎石等粒状材料组成的散体垫层。碎石粒径宜为830mm,但不宜选用卵石。褥垫层厚度H一般为150300mm,当桩径大或桩距大时宜靠近上限部分取值,施工时先按设计虚铺厚度h虚铺(h=H/,夯填度一般取0.870.90,再均匀压实至设计厚度。压实一般采用静力压实法(当基础底面下桩间土的含水

11、量较小时也可采用动力夯实法,施工时多采用平板振捣器,对较干的砂石材料虚铺后可适当洒水再行碾压或夯实。基础周边的褥垫层铺设宽度要求比基础宽度大H以上,褥垫层周边的原状约束土为高强度的粘性土时褥垫层可与素混凝土垫层同宽。基坑顶面周边需要采用低标号砂浆砌体进行砌筑支挡后再铺设褥垫层。基坑斜面上的褥垫层铺设可采用以下方法:(1当坑底面以上为粘性土层且基坑深度不大于1.5m时,可将基坑斜面设计为垂直的,垂直面避开CFG 桩位。(2当基坑较深时可将斜面改为台阶型,CFG桩位于台阶的踏面中间,台阶边缘采用低标号砂浆砌体进行砌筑支挡后再铺设褥垫层。(3将斜面上的CFG桩头凿平,在桩头上先用低标号砂浆50mm8

12、0mm厚找平再用与垫层同标号的素混凝土填充成斜面。5材料所用材料均应符合设计和规范要求。1.水泥:应当具有良好的保水性能,使混合料在泵送过程中不易泌水,一般选用P.O32.5水泥。2.粉煤灰:级以上。3.碎石:粒径为525mm的碎(卵石。4.砂:中粗黄砂或石屑。5.泵送剂:必要时可按规定掺入。6主要机具设备1.长螺旋钻机:一般为液压步履式钻机,根据工程地质条件,选择合适的钻机动力头和钻头,弯头的曲率合理,钻头单向阀应设计合理、密封严不透水,配有与设计桩长桩径相匹配的钻杆。2.混凝土输送泵:按施工泵送要求可配备H BT30A、H BT40、H BT50或H BT60等型号,配有足够长的高强柔性管

13、和泵管及卡环。3.混凝土搅拌机:每台套机组应配备2台0.5m3强制式搅拌机。7劳动组织1.项目经理、技术负责人、安全员和测量员各1人,施工员和质检员各2人。2.工人每班宜配备:每台套机组(长螺旋钻机和混凝土输送泵各1台、2台0.5m3搅拌机需钻工2人、前台4人、后台16人、电工1人、修理工1人、辅工2人。钻孔土方采用人工清运则另行安排,若采用机械清运则安排相应的小型机械。8质量检验标准表1长螺旋钻孔压灌CFG桩复合地基质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值检查方法主控项目1原材料按设计要求查产品合格证或抽样送检2桩径-20mm(个别断面用钢尺量或计算填料量3桩身强度按设计要求查28d试块强度

14、4地基承载力按设计要求复合地基荷载试验一般项目1桩身完整性按桩基检测技术规范低应变试验,抽取不少于10%的桩2桩位偏差满堂布桩0.40D条基布桩0.25D用钢尺量,D为桩径3桩垂直度1%用经纬仪测钻杆或桩管4桩长+100mm测钻杆或桩管长度或垂球测孔深5褥垫层夯填度0.9用钢尺量注:1、褥垫层夯填度指夯实后的褥垫层厚度与虚体厚度的比值;2、长螺旋钻孔压灌桩作为桩基时按现行桩基规范检查质量。施工时应及时做好施工记录,控制好混合料坍落度、桩位偏差、提拔钻杆速度、褥垫层厚度、夯填度,及时做好桩体试块,避免扰动桩间土等。9安全措施1.特殊工种操作人员必须持证上岗,严格遵守操作规程,不得擅离工作岗位。2

15、.施工所用的安全防护用品、用具齐全有效;机械、工具符合安全要求。施工人员按规定着装和使用防护用品、用具。工作人员进入工地必须“三穿一戴”。3.桩机移位时应有专人指挥、专人移动电源线,以防碰压,支脚下松软时应用枕木铺垫。桩机移动、回转时严禁用上、下盘顶土或排除障碍物。起落立架应有专人指挥与操作,支脚与下盘应同时落地,前支脚伸于前方,立架斜撑下严禁站人。4.加强设备的运行维护管理,机械操作工必须每天对设备进行日常维护保养,认真填写机械状况记录。发现问题及时处理,防止事故隐患,保证安全生产。5.2米以上高空作业时必须系安全带、穿防滑软底鞋;患有高血压、恐高症、心脏病等高处不适症者,或工作人员患感冒等病时严禁上机架作业。6.在暴风雨、大雪、雷雨天气应停止施工;六级以上大风时,应加缆绳保护钻机机架。混凝土泵泵管和高强柔性管必须连接固定牢靠。10效益分析本工法施工效率高、质量容易控制、工程造价低廉。由于桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰,可以节约水泥用量12%15%,不需要使用钢材,本工法还能充分发挥桩间土的承载能力,桩间土可承担总荷载的25%60%,其工程造价一般为桩基的40%50%,经济效益与社会效益显著。11工程实例我公司自2000年以来应用本工法先后在30多项工程中,施工桩20000余根,取得了良好的经济效益与社会效益。武汉石化外油线改造工程8万m3大型储油罐,罐体直径70m,有效载荷