振动沉管和长螺旋施工工艺的优缺点及实用性论证

1、振动沉管灌注CFG桩施工工艺及长螺旋CFG桩施工工艺对照适用工 程地质 条件1、适用的工程地质条件：振动沉管属于非排土 成桩工艺，主要适用于粘性土、粉土，淤泥质土、人工填土及松散砂土，尤箕 适用松散的粉土、细砂。但本场地局部含有碎 块石、甚至有大块状、打粒径的孤石，这就给成孔带 来的困 难，局部甚至可能无法成孔。振1）主要体现在对软土的处理效果较好，尤其是砂土，淤泥质土、粉土等，对这些土，它的挤密效果好，同时可消除动优点其液化效果，达到增加 侧摩阻力，复合地基的 综合承载力。沉2）工程成本相对较为便宜。管1）施小寸不易控制质量，把握不好的话可能出现缩颈断桩、夹泥等现象，根据相关资料统计，此工艺

2、施打的灌注灌桩事故率高达25% o注2）难以穿透硬的土层，如砂层。卵石层，碎石层、包括较硬的粘土层等。若不能穿透，就得采用其它工 艺引孔，或CFG者采用其它工 艺，这就给施工带来麻烦，同时增加一些附加 费用，进度也就受到影响。桩3）水动噪音污染严重，这点对本场地到没有过大的影响。施4）对已有建筑物，或现在正在施工的建筑、基 础振动可能会带来不良影响。比如 现在的人工挖孔 桩基础等。工缺点5）施小寸，混合料从搅拌机到桩机进料口的水平运 输一般为翻斗车和人工运输，效率相对较低，材料有一定浪费。工对于长桩，尚需空投料，操作不方便，本场地最长的桩根据工程地 质资料显示，可能有的桩要到20m左右，所以难

3、艺免要产生空投。6）它属于非排土成桩工艺，在饱和的粘性土中成 桩，会造成地面隆起 挤断已打桩，尤其是高灵敏土中可能会 导致 桩间土的强度降低。7）施工效率低，据调查每天每台设备估计就是300m左右，这样的话，在预计的工期内就得增加投入更多的 设备， 用电量就高，估计要750个千瓦，但目前 场地还不能提供 这样的电。适用工 程地质适用于粘性土、粉土、和填土等地基。长螺 旋条件1）噪音低，无淤炎等环境污染。优点2）成孔制桩不产生振动，避免了新打桩对已打桩的不良影响。3）成孔穿透能力强，可以穿透硬土层，如碎石层，硬塑的粘土层、砂层等。4）施工效率高，调查估计每台一天可到1000m左右，这样投入的 设

4、备就少些，和前次试桩的机械用电量差不多。CFG桩施工 工艺5）成庄质量好，容易控制，对桩间土的强度破坏不大。1）对混合料的可 泵性和和易性要求高，同 时对外的配合比要求就 严格。缺点2）对地下水位以下的桩可能会有一定的影响。3）工程造价成本相对较高。备注：实际上鉴于振动沉管缺点的 这些因数，所以1997年内中国建筑科 学院等单位才申请了：九五”公关项 目一一长螺旋钻管内泵压水泥粉煤灰碎石 桩施工工艺，三年时间才研发出来，最终得以完善，实际上该工艺也就 是振动沉管的一个升级。建议：通过以上两种施工工 艺优缺点的对照，结合场地地形地貌、工程地质条件以及它的成因及组成结构（卡 斯特地貌岩溶地区，普遍

5、有硬塑状粘土层和局部夹有碎、块石和极少量孤石）为保证成孔质量、桩身质量以及处理 后复合地基的质量，故建议采用长螺旋成孔工艺。CFG桩施工技术简介CF6别代表水泥、粉煤灰与碎石。由于利用工业废料粉煤灰代替部分水泥，大大地降低了工程造价，又增加了桩身后期强度。通过柔性褥垫层的 设 置，使CFG4复合地基得到均匀沉降和较高的承载力。是目前多层房屋建筑加固软土地基最经济、适用、快速、可靠的一种新型灌注桩。1 CFGJ的特点(1) CFG4不需要排泥浆，不污染周围环境，施工工艺简单，成桩速度快。多层房 屋建筑,建筑面积4500m ,采用CF(M复合地基施工,只用了 10d。(2) CF所的混合料，具有一

6、定的粘结强度和良好的和易性，使其在振动沉管中软 滑不易离析、泌水，容易保证桩身质量。(3) CFG桩复合地基承载力提高幅度大，沉降量小，加固软土地基效果显著，具有 较广泛的适应性。(4)由于粉煤灰不断发生水化反应，使桩身混合料的后期强度增长较大，这对CFG 桩承受上部荷载有了可靠的保证。(5) CFGS体内不设钢筋笼，可节约大量钢材。桩身混合料，可就地取材，从而 大大降低了工程造价。CFGS与粉喷桩相比，可降低工程造价近1/2 ,与预制钢筋 混凝土方桩相比，可降低工程造价1/3，与混凝土灌注桩相比，可降低工程造价 1/4 02技术要求2.1 桩身混合料的原材料(1)粉煤灰 CFGS一般使用H、

7、m级粉煤 灰。(2)碎石粒径2040mm,最大粒径不超过40mm#泥量不大于2%(3)砂(石屑)中粗砂,不得含有草根垃圾等 有机杂物，含泥量不超过3%石屑，粒 径2.510mm干净坚实，含泥量不大于3%(4)水泥ISO42.5普通水泥，无受潮结块。(5)水干净饮用水。2. 2 钢筋混凝土预制桩尖(1)钢筋混凝土桩尖的配筋，按设计图施工。混凝土强度等级不得低于 C30 ,制 作时,应使用钢模或其它刚性大的工具 模。可现场加工制作也可在预制厂预制。 钢筋混凝土预制桩尖出厂，必须具有产品合格证和质量检验报告。(2)钢筋混凝土桩尖的制作质量验收标准(如表1所示)表1钢筋混凝土桩尖的验收标准类别项次项目

8、允许偏差与要求外形尺寸1桩尖总高度士 20mm2桩尖最大外径+ 10 0mm3桩尖偏心10mm4顶部圆台(柱)的高度士 10mm5顶部圆台(柱)的直径士 10mm6圆台(柱)中心线的偏心10mm7桩肩部台阶平囿对纵 轴线的倾斜2 3mm混凝土质量8桩肩部台阶混凝土应平整，不得后碎石露头9露筋不允许10蜂窝不允许11麻向应少于015沏、表面积12裂缝掉角不允许3施工工艺(1) CFG桩一般采用振动沉管灌注桩或长螺旋施工工艺。按照桩基平面图, 若振动沉管灌注桩施工工艺，将预制钢筋混凝土桩尖，准确埋入地表30cmz下就 位，桩管应垂直套入桩尖，桩管与桩尖的轴线应重合，桩管内壁应保持干净。(2)施工中

9、按具有相应资质的试验室确定的混合料的配合比进行配料，严格计量投料 加水搅拌均匀，搅拌时间不得少于1.0min。(3)将桩管沉至设计标高，桩尖进入持力层11.5m后，应尽快投料。将桩管内 灌满混合料后，先振动510s ,再开始拔管，边振动边拔管，每拔0.51.0m, 应停止振动510s。(4)拔管速度按均匀线速率控制，一般土层中，以1.21.5m/min为宜,软弱土层 中，应控制在0.60.8m/min。(5)为了防止出现缩颈和断桩，应严格控制拔管速度和高度，必要时可采用短拔 (0.30.5m)，长振(1520s)。当桩管底端接近地面标高23m寸，拔管尤应谨 慎。(6)沉管拔出地面，确认成桩符合

10、设计要求 后，可用湿粘土封顶，然后移动桩机， 继续进行下根桩的施工。(7)如发现施工中桩身混合料与桩间土有上涌现象，应采用隔排、隔根跳打。4 柔性褥垫层柔性褥垫层的作用如下：柔性褥垫层人为地使桩顶向上刺入，为桩间土参加工 作提供条件，从而使桩间土一开始就分 担较大份额的上部荷载，较好地发挥了桩 问土的承载力；依靠褥垫层材料与基础底面的摩擦，使CFGfi复合地基具有一 定抵抗水平荷载的能力；柔性褥垫层对地基的不均匀沉降，也有一定的补偿作 用。柔性褥垫层位于桩顶和桩间土的上部；可用粒径520mr1»级配碎石或者级配砂石；根据地基承载力和桩的刚度等 因素确定，其厚度一般取100300mm可

11、 采用碾压、夯实、振实等方法压实。每层材料应摊铺均匀，一般碾压不得少于3遍，压至密实不松动为止。5 现场检验(1)材质检验混合料的原材料必须具有产品合格证和材质检验报告；水 泥、粉煤灰进场后，随机抽样送检，检验合格后，才能使用于桩基施工中。(2)试件制作 在灌注混合料的施工中，应在搅拌地点随机取样，由现场监理人员旁 站制作试件，其数量每班不得少于1组(3块)。(3) “跑桩”自检 桩基施工结束后，由桩基施工单位通过“跑桩”进行桩的质 量自检。清理桩头，将各桩顶实际标高 测出，以桩的设计承载力的0.81.5倍 (视桩的养护龄期而定)的荷载，逐根静压3min，“跑桩”完毕，再将桩顶标高测 1次,计

12、算每根桩的沉降量，写出“跑桩”质量自检报告。(3)桩位复查 基坑开挖后，应及时检查桩数、桩位和桩顶外观质量。如发现有 漏桩、桩位偏差过大等质量问题，由设计单位及时提出补救措施，现场监理人员 监督施工。(4)静载试验桩基施工时，应先打试桩。检验单桩和复合地基的承载力，试验 数量不少于总桩数的1%，且不少于3根，以便核对勘探地质资料，检验桩基设备和 施工工艺，审定选用技术参数。(5)低应变动测检验桩身的完整性。除两桩承台的桩应全部检测外，其它桩的 检验数量不少于桩数的20%,且不少于10根。(6)对有疑问桩的检测 可采取挖开检查(浅部检查)和抽芯检验，抽芯应在成 桩28d后进行。长螺旋内泵压CFG

13、桩施工技术 简介 (一)施工设备及施工程序简介1、施工设备长螺旋钻管内泵压水泥粉煤灰碎石桩施工工艺由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成的完整的施工体系，其中长螺旋钻机是该工艺的核心部分。目前长螺旋钻机根据其成孔深度分别为 12m 16m 18m 24林口30命机型。 施工前根据设计桩长来确定选取设备。2、施工程序当设备、材料和人员进场后，按下图1的程序进行准备工作，在这些准备工作完 成后进入进入施工阶段。长螺旋钻管内泵压 CF(M复合地基施工流程见下图2 水泥粉煤灰碎石桩施工开始程序 图1进场设备进场、安装材举:进场人员进场、生:装教育按上述工序施打完全部水泥粉煤灰碎石桩后打桩结束一

14、清除桩间土、凿桩头水泥粉煤灰碎石桩复合地基检测III验桩、验槽二清除桩间土、凿桩头(二)施工准备1、材料 水泥粉煤灰碎石桩原材料包括砂、石、水泥、粉煤灰和外加剂， 在进场前需确定原材料的种类、品质，并将原材料送至实验室进行化验和作混合料配合比试验。水泥：施工中多用袋装425号普通硅酸盐水泥；卵石或碎石：粒径多采用 825mm砂：含泥量小于3%粉煤灰：多用袋装R级、田级粉煤灰； 泵送剂。2、施工现场施工前场地的降水、开挖、水、电等需满足水泥粉煤灰碎石桩施工要求。(1) 降水水泥粉煤灰碎石桩施工要求地下水位降至基底标高下0.51.0m,确定降水深度时还应考虑 电梯井、集水坑等的深度。(2) 基坑开

15、挖 当水泥粉煤灰碎石桩在基坑内施工时，基坑开挖需满足下列要求： 开挖深度：开挖深度应根据基底设计标高和保护土层厚度确定。当保护土层厚度为 50cm褥垫层厚度为15cm时，开挖 标高为素混凝土垫层底标高以上 35cm依此类推。开挖时， 要求工作面平整，严禁超挖。 开挖范围：开挖范围需考虑水泥粉煤灰碎石桩边桩和角桩施工时的工作面。工作面的确定取决于机身尺寸和工作特性， 根据日前国产的长螺旋钻机情况，考虑施工时的工作面，基 底开挖的平面尺寸以建筑物的底板边缘为基准向四周均扩出 1.0m。另外，还需根据场地料场和搅拌机的布置情况，在基 坑内预留出混凝土泵的位置。 坡道：为方便施工机械进出坑底作业面，需

16、在基坑适当位置 开挖一坡道。坡道宽度、弯度和坡度需保证施工机械顺利进 出基坑，坡道表面需作适当硬化处理。(3) 施工道路及料场 通往坡道、料场的道路及料场的表面需作适当硬化，保证施工时道路平整、通畅。(4) 施工用水、电 施工时需保证混合料搅拌的用水量，要求所用的水对水泥粉煤灰碎石桩混合料没有腐蚀性。(5) 施放桩位在水泥粉煤灰碎石桩施工前就根据设计图样，确定建筑物的控制轴线，并将水泥粉煤灰碎石桩的准确位置施放到水泥 粉煤灰碎石桩作业面上。施放在桩位应明显、易找、不易被破坏， 如有些工地采用有一定直径和深度的白灰来表示桩位。3、施工资料施工前应准备下列资料：(1)工程地质勘察报告。(2)建筑场

17、地邻近的高压电缆、地下管线、地下障碍物及构筑物等调查 资料。(3)地基处理方案。(4)施工组织方案。(5)水泥粉煤灰碎石桩复合地基施工图。(6)施工中各种记录、报审、报验表格。(三)水泥粉煤灰碎石桩施工1、钻机就位2、混合料搅拌3、钻井成孔4、灌注及拔管5、移机(四)水泥粉煤灰碎石桩施工中常见的问题及质量控制措施1、 堵管堵管是长螺旋钻管内泵压水泥粉煤灰碎石桩成桩工艺常遇到的主要问题之 一。它直接影响水泥粉煤灰碎石桩的施工效率，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，使已搅拌的水泥粉煤灰碎石桩混 合料失水结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。产生堵管有如下几种原因

18、：(1)混合料配合比不合理混合料搅拌质量有缺陷设(3) 备缺陷(4) 施工操作不当2、窜孔在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到这种情况，打完 1号桩后，接着打相邻 的2号时，随着钻杆的钻进，发现已打完尚未结硬的 1号桩桩突然下落，在时 甚至达2m以上，当2号桩泵入混合料时，能使1号桩下降的桩顶开始回升，泵 入2号桩的混合料足够多时，1号桩桩顶恢复到原标高。 工程中称这种现象叫 窜孔。(1)被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂。(2)钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动。(3) 土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。鉴于此，工程中常用如下的方法防止窜孔：(1 (对于窜孔可能的被加固地基尽量

19、采取大桩距的设计方案。增大桩距目的在于减少新打桩对已打桩的剪切扰动，避免不影响。(2 (改进钻头，提高钻进速度。(3 (减少在窜孔区域打桩推进排数，如将一次打 4排改为2排或1排。尽快 离开已打桩，减少对已打桩扰动能量的积累。(4 (必要时采用隔桩、隔排跳打方案，但跳打要求及时清除成桩时排出的弃士，否则会影响施工进度。发生窜孔后一般采取如下方法处理：当提钻灌注混合料到发生窜孔土层时，停止提钻，连接泵送混合料直到窜孔桩混合料液面上升至原位为止。对采用上述方法处理的窜孔桩，需通过低应变检测或静载试验进一步确定其桩身完整性和承载力是否受到影响，就某两个工程50余根桩的试验研究，低应变检测结果表明桩身

20、完好，单桩静载试验检测承载力与其他桩相同，满足 设 计要求。3、钻头阀门打不开施工过程中，发现有时钻孔以预定标高后，泵送混合料提钻时钻头阀门打 不开，无法灌注成桩。对这一问题，可采用改进阀门的结构形式或调整桩长令桩端穿过砂土，进入粘土性土层的措施，来避免这一情况发生。4、桩体上部空气截桩头时，发现个别桩桩顶部分存在空间不大的空心。主要是施工过程中， 排气阀不能正常工作所致。为杜绝桩体存气，必须保证排气阀正常工作。施工时经常检查排气阀是否 堵塞，若发生堵塞必须采取措施加以清洗。5、先提钻后泵料(五)、现场纪录要求及注意事项(1)现场记录人员应严格遵守项目部组织纪律和劳动纪律，上班时间必须坚守 工

21、作岗位，严禁脱岗。(2)现场记录人员应认真填写CFG桩施工原始记录表，并在施工现场真实 填写表中的各项施工内容(记录表格式附后 )。(3)施工范围应写明线路的具体里程和区域(区域是指由技术部门提前编制的)；施工单位应写明 X X作业队X号钻机、钻机型号，并标明该区域的设 计标 高。 桩号按工程部门编排的桩号填写。成孔时间 和成桩时间按现场实际 施工时间记录到秒。(5)电流应记录钻头到持力层时瞬间的电流数据。(6) CFG桩现场记录实行 双检制”。即项目部指派专人会 同协作单位现场记录 人员共同记录，实行每班核对，确认当班桩长，共同签认施工原始记录表 ， 作为原始施工记录和劳务队伍验工计价的依据。(7)当日记录的施工原始记录表应当天完善复核人、质检人、分项工程技 术负责