素砼灌注CFG桩施工技术讲义

素砼灌注CFG桩施工技技术2017年1月月9日CFG桩简介介CFG(CementFly——ashGrave)桩是由水水泥、、粉煤煤灰、、碎石石、石石屑或或砂和和水按按一定定配合合比均均匀搅搅拌形形成的的高粘粘结强强度桩桩，和和桩间间土、、褥垫垫层一一起形形成复复合地地基，，既能能较充充分的的发挥挥桩体体材料料的潜潜力，，又可可充分分利用用天然然地基基承载载力，，并能能因地地制宜宜利用用地方方材料料，具具有工工效高高、成成本低低、工工后变变形小小、沉沉降稳稳定快快的优优点。。CFG桩简介介CFG桩地地基处处理包包括CFG桩身身、桩桩帽（（板））、褥褥垫层层几部部分组组成。。结构型型式：：桩＋＋板，，桩＋＋帽＋＋褥垫垫层(本标段段采用用此种种形式式）CFG桩施工工工艺艺1、设备的的选型型CFG桩可选选用振振动沉沉管钻钻机或或长螺螺旋钻钻机施施工。。具体体选用用哪一一类成成桩机机械和和什么么型号号，要要视工工程的的具体体情况况而定定。对对于粘粘性土土、粉粉土、、淤泥泥质土土采用用振动动沉管管成桩桩工艺艺。对对存在在的夹夹有硬硬土层层地质质条件件的地地区，，使用用振动动沉管管机施施工，，会对对已成成的桩桩造成成较大大的振振动，，导致致桩体体被震震裂或或震断断。对对于灵灵敏度度较高高的土土，振振动会会造成成土的的结构构强度度破坏坏、承承载力力下降降，可可采用用螺旋旋钻预预引孔孔，再再用振振动沉沉管成成桩工工艺。。对于于成孔孔要求求质量量高的的地区区，使使用长长螺旋旋钻孔孔管内内泵压压成桩桩工艺艺。本本标段段设计计采用用长螺螺旋钻钻机施施工。。CFG桩施工工工艺艺长螺旋旋钻管管内泵泵压砼砼施工工方法法的施施工机机械也也有两两种类类型的的机械械：步步履式式和履履带式式，如如下图图：履带式长螺旋钻机CFG桩施工工工艺艺步履式长螺旋钻机1、施工工机械械的配配备2、选用用材料料和配配合比比3、工艺艺流程程CFG桩施工工工艺艺CFG桩施工工工艺艺1、施工工机械械配备备根据进进度计计划及及工艺艺试验验，落落实好好设备备配置置，并及时时维护护，使使所有有机械械处于于正常常状态态，满满足施施工的需要要，不不影响响施工工的进进度和和质量量。CFG桩施工工工艺艺2、选用用材料料和配配合合比选用的的水泥泥、粉粉煤灰灰、碎碎石及及外加加剂等等原材材料应应符合合要求求及原原材料料质量量验收收有关关标准准，并并按规规定进进行抽抽检。。按设计计要求求进行行室内内配合合比试试验，，选定定合适适的配配合比比。CFG桩施工工工艺艺流程程3、工艺艺流程程（如右右图））：地表处处理桩位检检测放放样桩机就就位钻杆垂垂直度度检查查与调调整钻杆内内填满满混合合料混合料料拌和和运输输与泵泵送移机到到下一一桩位位钻孔至至设计计标高高停钻钻边提钻钻杆边边泵压压灌注注混合合料清土土混合料料试件件制作作桩头处处理桩体承承载力力抽检检桩体完完整性性检查查CFG桩验收收桩间土土开挖挖CFG桩施工工工艺艺3-1平整场场地对施工工场地地内地地上和和地下下管线线进行行核查查、拆拆迁和和防护护。清清除地地表植植被，，根据据所测测得的的原地地面标标高和和设计计桩顶顶标高高对照照结果果，平平整钻钻孔场场地，，地面面标高高宜高高于设设计桩桩顶标标50cm，预预留留排水水坡度度，做做好排排水沟沟等措措施,并用压压路机机将原原地面面碾压压至K30≥30MPa/m，以满足足长螺螺旋钻钻机自自重和和抗倾倾覆的的要求求。CFG桩的施施工工工艺3-2施工放放样在桩位位用直直径8mm的钢钎钎竖直直打入入20cm深孔，，在孔孔内灌灌注石石灰水水或石石灰粉粉，并并在孔孔内插插入标标记物物，可可用一一次性性木、、竹筷筷，便便于桩桩位被被埋没没后查查找。。CFG桩施工工艺艺施工现场CFG桩施工工艺艺3-3钻机就位钻杆垂直度度控制：钻机就位位后，桩机机悬挂双向向垂球，旁旁站人员通通过测设垂垂球与钻杆杆上下端的的相对距离离，判定机机身的垂直直度偏差是是否满足规规范或设计计要求，确确保CFG桩垂直度容容许偏差不不大于1.0%。桩位控制；；在每一根桩桩施工前，，通过已经经标明临近近的纵向、、横向桩位位用尺量，，来确定桩桩机是否对对准桩心。。每根桩施工工前由旁站站人员对桩桩机进行桩桩位对中和和钻杆垂直直度检查，，满足要求求后方可开开钻。桩位偏差超超标CFG桩的施工工工艺流程3-4钻进钻进开始时时，关闭钻钻头阀门，，向下移动动钻杆至钻钻头触及地地面时，启启动马达钻钻进，一般般应先慢后后快，这样样既能减少少钻杆摇晃晃，又能检检查钻孔的的偏差，以以便及时纠纠正。在成成孔过程中中如发现钻钻杆摇晃或或难钻时应应放慢进尺尺，并及时时检查钻杆杆垂直度和和桩位，否否则容易导导致桩孔偏偏斜、位移移，甚至使使钻杆、钻钻具损坏。。桩长控制：在桩机机身身上做明确确的长度标标识，为方方便夜间施工控控制，需用用反光材料料进行标识识；标识的的最小刻度度一般为50cm或25cm；；根据钻机机塔身上的的进尺标记记，成孔达到设计标标高时，停停止钻进。。钻孔弃土土应及时转转运到指定定场地。CFG桩的施工工工艺流程3-5灌注混凝土土长螺旋钻机机钻至设计计标高，停停止钻进，，向钻杆芯芯管泵送混混凝土灌注注，当钻杆杆芯管中充充满混合料料，开始提提升钻杆，，压灌混合合料，一边边拔管，一一边泵送，，严禁先提提管后泵料料。混凝土土坍落度、、拌合时间间应按工艺艺性试验确确定的参数数进行控制制,搅拌时间不不得少于1min。泵送混凝凝土，严禁禁先拔管后后泵送混凝凝土（特别别是端承桩桩），拔管管时钻杆必必须停止转转动，拔管管速率应按按试桩确定定参数进行行控制，拔拔管速度均均匀,穿透地质较较硬地段，，采用低档档慢速钻进进，软弱地地层，快速速钻进，以以降低扩孔孔系数；混混凝土泵送送也必须连连续。若混混凝土供应应不及时，，造成钻机机等料的情情况，时间间较长可能能造成断桩桩或抱钻现现象，尤其其是在饱和和砂土、粉粉土层。混混凝土应灌灌注至设计计CFG桩顶标高以以上50cm，停止泵送送混凝土。。灌注混凝凝土方量不不得少于设设计桩长加加超灌桩头头的体积。。3-6钻机移位根据钻机的的具体情况况，一般钻钻4、5个孔移动一一次钻机。。无论桩距大大小，均不不宜从四周周转向圈内内推进施工工，因为这这样限制了桩间间土向外的的侧向变形形，容易造造成土体大大面积隆起起，断桩的可能能性较大，，可采用由由中心向外外推进或一一边向另一一边推进的方案案。当地下下出现软弱弱层，发生生窜孔现象象时，钻机机应采用跳孔作作业，待相相邻位置混混合料凝固固后，再钻钻相邻桩位位。3-7清除钻泥钻泥在钻孔孔过程中必必须随时清清除，钻机机移位后把把剩余的钻钻泥清除。应应当注意：：①除50小型挖掘机机外，任何何机械设备备不得进入入CFG桩钻孔灌注场地。。②挖土时不不得扰动设设计桩顶标标高以下的的桩间原土土。③不得挖动动已经灌注注的CFG桩，使桩头头破坏。CFG桩的施工工工艺流程CFG桩施工工艺艺流程3-8CFG桩都埋在地地面以下，，桩顶有湿湿黏土封顶顶，无需专专门养护。。桩灌注完完成后混合合料龄期达达14天后方能进进行桩间土土开挖、清清理。自然然养护期间间必须保护护钻孔灌注注现场，任任何机械不不得进入钻钻孔灌注区区。CFG桩的施工工工艺流程3-9截桩头和开开挖桩间土土桩间土开挖挖时，挖掘掘机易碰撞撞桩头造成成浅层断桩桩，施工中中采取桩头头两次截桩桩方案，避避免人为造造成桩头破破坏：一是是在CFG桩灌注完成成后砼凝固固之前，湿湿截桩即采采用小挖掘掘机将桩头头砼和钻泥泥一起清理理出去，留留30~50cm不截，强度度达到80%后，使用小小挖掘机（（斗宽0.6m）开挖桩间间土，使用用改装后的的切割机进进行切割，，减少对桩桩体的破坏坏，切割完完成后，断断面平整。。CFG桩的施工工工艺流程3-10桩的检测3.10.1桩身完整性性检测CFG桩桩身完整整性采用低低应变动力力试验检测测。根据检检测结果判判定桩身完完整性。3.10.2CFG桩混合料强强度每台班制作作混合料标标准立方体体试件1组，进行28d标准养护后后，进行试试件抗压强强度检测。。根据检测测结果判判定其质量量情况。3.10.3CFG桩复合地基基静力载荷荷试验分别进行单单桩、复合合地基载荷荷试验，计算沉沉降与承载载力。检检验数量：桩数的0.2%，且不少于于3根桩身低应变变检测堆载法地基基承载力检检测CFG桩的施工工工艺流程3-11质量要求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按成桩总数的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50～100cm深后，钢尺丈量CFG桩质量控制制措施1）施工中严严格按照设设计配合比比进行，每每台钻机每每台班随机机抽取混凝土试件件一组，根根据抗压强强度作为混混合料强度度判定标准准；2）钻机进场场后先用钢钢尺检查钻钻机钻杆的的直径，钻钻杆直径不不小于设计桩径，，钻机主塔塔高度大于于桩长5m左右；3）开钻前放放出控制桩桩位，对钻钻机人员进进行技术交交底，钻机机人员根据控制桩桩位，用钢钢尺放出每每根桩位。。4）开钻前根根据桩基设设计桩长和和桩头保护护层厚度，，在钻机主主塔位置作明显标标记，作为为控制钻机机钻进深度度的依据。。5）钻机到位位后，指挥挥人员指挥挥钻机调整整位置，利利用机架上上悬挂的两个方向向垂直标确确定钻机垂垂直度满足足要求；6）在CFG桩开始施工工时，担心心逐桩施工工会造成串串孔，用隔隔桩跳打的施工方方式，但是是隔桩跳打打时，第二二遍桩机就就位又容易易对已施工的桩的的挤压破坏坏，应根根据地质不不同选用跳跳打和逐桩桩打。CFG桩质量控制制措施7、CFG桩在灌注砼砼时，上部部1-3米因为砼的的压力变小，砼中中有细微气气泡排不出出来，而CFG桩的主要受力部部分都在上上部，因此此上部桩体体的不密实，极易造造成桩在工工程使用过过程中的破破坏，解决办法，一一是在施工工完成后，，砼凝固之之前使用振捣棒振捣捣上部砼，，加强砼的的密实性；；二是加强砼的坍落落度控制，，坍落度度过小易造造成蜂窝现现象。CFG桩质量控制制措施3、拔管速率率的控制拔管速率太太快将造成成成桩桩径径偏小或缩缩径断桩，而拔管管速率过慢慢又会造成成水泥浆分分布不均，，桩顶浮浆过过多，桩身身强度不足足和形成混混合料离析析现象，导致致桩身强度度不足。故故施工时，，应严格控控制拔管速率率，拔管速速度一般控控制在2～2.5m/min比较适宜，，此处的拔拔管速度为为线速度，，不是平均均速度，如遇遇淤泥或淤淤泥质土，，拔管速率率适当放慢慢。拔管过程不不允许反插插。CFG桩质量控制制措施4、断桩的原原因分析和和处理断桩，是指指CFG桩成桩后，，桩身混凝凝土面不连连续，中间有垂直直于桩中心心轴线的开开裂或间隔隔。断桩是是CFG桩最大的质量量事故。断断桩的原因因有很多，，主要有：：1）施工保护护不够，有有大型工程程机械在强强度未达到到的CFG桩区域运行行，使桩被被压断或把把桩头压碎碎；2）长螺旋钻钻机的排气气阀被堵；；3）灌注混凝凝土时，混混凝土灌注注供应不及及时；4）地质原因因，地下水水丰富，易易产生断桩桩；5）拔管和泵泵送混凝土土配合不和和谐；6）截除桩头头时操作不不当遭到破破坏。切割后的桩桩头浅层断桩及及处理方法法CFG桩质量控制制措施防止断桩的的方法1）对于施工工保护不足足造成断桩桩，最有效效的方法是是加强已经灌注CFG桩区域的保保护，用钢钢管或其它它较结实的的材料将场区区围护起来来，严禁一一切大型机机械进入。。2）对于排气气阀设置不不当造成断断桩的解决决办法，一一般在钻机在出厂时时排气阀位位置已经设设置的很好好，不需要要作改进，只有极极少数的钻钻机才出现现这种问题题，要经经常检查排气阀，，并将包裹裹排气阀的的混凝土凿凿除。3）混凝土供供应不及时时造成断桩桩，加强混混凝土调度度，及时供应CFG桩混凝土，，保证混凝凝土连续供供应，就可可以防止因混凝凝土供应不不及时造成成断桩。CFG桩质量控制制措施防止断桩的的方法4）对于地质质原因造成成的断桩，，施工中是是很难控制制的，对流塑状和地地下水丰富富的地质情情况应对CFG桩处理进行行适应性论证证。5）对拔管和和泵送混凝凝土配合不不和谐造成成的断桩，，应寻求操作人员之之间的默契契配合。6）对截除桩桩头时人为为遭到破坏坏的情况，，对作业工工人进行培训，提高高操作技能能，可避免免此种情况况。CFG桩质量控制制措施1、桩帽施工工各种桩帽形形式的工艺艺比较表桩帽形式倒杯圆柱 土模现浇土模现浇钢模现浇钢模预制机械费用泵送泵送泵送预制厂吊车装车+运输+卸车+安装工序开挖后夯实回填再挖模开挖后夯实回填再挖模开挖后浇筑砼再夯实回填开挖后安装再夯实回填模型定位难难易易桩帽与桩身和桩间土结合好好底面好侧面夯实回填底面不好侧面桩帽施工工工艺2、桩帽形式式各种桩帽形形式的施工工工艺钢模施工土模施工在京沪高速速铁路济南南西客站工工地程建设设施工中，，集团公司司针对CFG桩复合基施施工进行了了研究，通通过科技创创新，采用用开挖土模模，运用自自主研制的的旋切截桩桩机截桩，，而后现浇浇混凝土的的方法进行行桩帽网结结构施工，，优质、高高效的完成成了施工任任务，并总总结形成了了土模旋切切截桩现浇浇桩帽的施施工工法。。本工法具具有桩体完完整率高、、桩间土扰扰动小、高高效、经济济、便捷等等特点，2008年通过了山山西省建设设厅工法关关键技术鉴鉴定，技术术水平达到到国内领先先，有较大大的推广价价值及借鉴鉴意义。土模旋切截截桩现浇桩桩帽施工工工法1、流程简捷，，工效高，，速度快。。采用先机械械填筑后人人工开挖的的土模法，，无需进行行CFG桩成桩后桩桩间土的挖挖除与回填填，简化了了作业工序序，提升了施工速速度；运运用自行行研制的的旋切截截桩机截截除桩头头，降低了作业业人员劳劳动强度度，大幅幅提高了了工效。。2、操作灵便便，扰动动小，质质量好。。土模法可可避免因因清运保保护土层层和去桩桩头作业业对桩顶顶设计平面以以下桩间间土的过过度扰动动，解决决了机械械开挖作作业磕碰桩身造造成断桩桩及桩间间土回填填质量不不高的问问题。旋旋切截桩机构思思新颖，，在狭小小土模空空间内作作业灵便便，可解解决采用普通截截桩机无无法在土土模内作作业，而而采用风风镐去除除桩头又费时耗耗力、观观感较差差、易伤伤桩身的的问题。。工艺特点点3、工艺先进进，施工工便利，，便于推推广。场场地的硬硬化填筑、桩帽帽土模开开挖和截截桩机旋旋切截桩桩施工工工艺容易掌握，，施工组组织要素素配置易易于实现现，有利利于推广。4、设备精巧巧，成本本低廉，，效益显显著。自自主研制制的截桩机构造造精巧、、结构简简单、配配件易购购、制作作廉价，可进进行自加加工，有有效降低低设备成成本投入入，社会经济效效益显著著。工艺特点点本工法适适用于铁铁路、公公路、房房建、市市政等工工程CFG桩复合地地基桩帽帽网（圆圆柱形桩桩帽）结结构的施施工，特特别是对对于CFG桩桩帽网网工程量量大、任任务集中中、工期期紧张的的项目有有显著的的技术经经济效益益。对圆圆台形、、方柱形形桩帽网网结构，，若旋切切截桩机机具备作作业空间间条件，，本工法法仍有较较好的适适用性。。适用范围围有别于以以往CFG桩桩帽网网结构施施工在成成桩后挖挖除桩周周土、立立模浇注注桩帽、、拆模后后回填桩桩间土的的复杂性性，本工工法在路路基场地地清表作作业时就就预先对对作业区区以A、B组填料进进行换填填施工，，形成硬硬化层，，使其达达到桩间间土的回回填压实实质量要要求后进进场施工工CFG桩。CFG桩成桩后后清除置置换土并并整平场场地，在在硬化层层内按桩桩帽尺寸寸人工开开挖基槽槽制作土土模，在在土模内内采用自自制的旋旋切截桩桩机，使使锯片探探入地面面以下截截桩位置置水平旋旋转切割割桩身截截桩，去去除桩头头，而后后进行桩桩帽混凝凝土的现现浇。工艺原理理一、场地地硬化层层预处理理清表作业业完成后后，CFG桩施工前前采用A、B组填料预预先对作作业区进进行换填处理，，硬化层层厚度与与桩帽高高度基本本相当，，层顶高高程按桩桩帽顶设设计标高高控制，分分层厚度度及压实实质量应应符合客客运专线线铁路基基床以下下路堤填填料的压压实要求，，同时满满足CFG桩帽网结结构桩间间土的回回填质量量的设计计要求，，确保CFG桩桩机进进场及走走行便利利。二、开挖挖硬化层层制作土土模CFG桩施工完完毕后，，在开挖挖桩帽基基槽前，，首先测测量每根根桩的桩桩顶标高，由技技术人员员根据测测量结果果及设计计标高确确定下挖挖深度，，并对工工班进行行交底。基基槽采用用人工开开挖，桩桩周土的的开挖应应严格按按照设计计桩帽的的尺寸及及交底开挖挖深度进进行开挖挖，确保保桩帽基基坑中心心位置偏偏差不超超过15mm，平面尺寸偏差差小于±30mm，桩帽高高度偏差差不超过过+30、-20mm，中心位位置基槽槽坑底应平平整、无无杂物，，标高处处于截桩桩位置以以下10cm处（设计计CFG桩桩身嵌嵌入桩帽10cm），以便便于截桩桩机绕桩桩身旋转转切割时时轨道平平顺。施工操作作要点人工开挖挖土模三、去桩头头作业截桩机绕绕桩身旋旋切一周周后，需需用钢楔楔子置于于切缝处处，以大大锤锤击击钢楔，，使楔头头自切缝缝处嵌入入桩体撬撬断桩身身，桩头头自然脱脱落；切切割线位位于地面面以下，，需将相相邻桩的的桩间土土挖通，，便于工工人挥锤锤敲击钢钢楔；为为方便钢钢楔定位位，可在在钢楔上上焊接φφ8钢筋作为为扶杆，，由另一一名工人人掌握，，防止锤锤击钢楔楔时钢楔楔偏位；；现场移移机作业业时注意意用电安安全，适适时调整整截桩机机电力线线的走向向和位置置；设置置两个工工班组流流水作业业，一个个班组专专司旋切切锯桩，，一个班班组负责责截取桩桩头，一一根桩切切割完毕毕后，旋旋切截桩桩机即可可移至下下一桩位位继续切切桩，另另一班组组则在切切割好的的桩体上上开始进进行截桩桩头作业业。施工操作作要点截桩机切切割桩头头四、混凝凝土浇筑筑桩头切割割完成后后，进行行试验检检测，合合格后清清理土模模内浮土土及浮渣，经经监理验验收合格格后浇筑筑，浇筑筑采用泵泵送混凝凝土。施工操作作要点桩帽混凝凝土土工工膜覆盖盖养生四、整平平夯填桩桩间土桩帽混凝凝土达到到设计强强度后，，拆除坑坑口模板板。受场场地硬化化标高控制及及施工过过程对场场地轻微微破坏的的影响，，桩间土土不能完完全与桩桩帽顶平齐齐，与桩桩帽顶标标高存在在一定偏偏差。对对于高于于桩帽顶顶的桩间间土，人工工清除至至桩帽顶顶标高即即可；对对于低于于桩帽顶顶标高的的，应依依据设计填填料要求求对桩间间土进行行回填。。施工现现场情况况反映，，低于桩桩帽顶的桩桩间土与与桩帽顶顶的高差差一般在在0~15cm，待桩帽帽混凝土土达到设计强度度后，采采用自卸卸汽车将将填料运运至现场场，人工工摊铺，，以冲击击夯进行回回填夯实实，回填填按从边边缘到中中心的顺顺序进行行。回填填时应注注意对填料料含水率率的检测测及控制制，以保保证填料料夯实质质量达到到设计标标准。对于于紧靠桩桩帽边缘缘的部位位，为避避免夯机机碰撞破破坏桩帽帽造成缺缺角等问题题，采取取填料超超填高出出桩帽顶顶5cm并覆盖桩桩帽边缘缘后再打打夯的措施，，确保夯夯填到位位，最后后对超填填部分进进行人工工清除。。施工操作作要点人工整平平桩间土土整平后场场地夯实桩间间土施工完成成后场地地一、施工工准备期期控制措措施1、施工前前须在调调查的基基础上，，对拟定定采用的的A、B组换填填料料、水泥泥、粉煤煤灰、粗粗、细骨骨料、土土工格栅等材料料进行材材质检验验