素砼灌注CFG桩施工技术讲义

素砼灌注CFG桩施工技术2017年1月9日

CFG桩简介

CFG(CementFly—ashGrave)桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂和水按一定配合比均匀搅拌形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，既能较充分的发挥桩体材料的潜力，又可充分利用天然地基承载力，并能因地制宜利用地方材料，具有工效高、成本低、工后变形小、沉降稳定快的优点。CFG桩简介

CFG桩地基处理包括CFG桩身、桩帽（板）、褥垫层几部分组成。

结构型式：桩＋板，桩＋帽＋褥垫层(本标段采用此种形式）CFG桩施工工艺1、设备的选型

CFG桩可选用振动沉管钻机或长螺旋钻机施工。具体选用哪一类成桩机械和什么型号，要视工程的具体情况而定。对于粘性土、粉土、淤泥质土采用振动沉管成桩工艺。对存在的夹有硬土层地质条件的地区，使用振动沉管机施工，会对已成的桩造成较大的振动，导致桩体被震裂或震断。对于灵敏度较高的土，振动会造成土的结构强度破坏、承载力下降，可采用螺旋钻预引孔，再用振动沉管成桩工艺。对于成孔要求质量高的地区，使用长螺旋钻孔管内泵压成桩工艺。本标段设计采用长螺旋钻机施工。CFG桩施工工艺

长螺旋钻管内泵压砼施工方法的施工机械也有两种类型的机械：步履式和履带式，如下图：履带式长螺旋钻机CFG桩施工工艺步履式长螺旋钻机1、施工机械的配备2、选用材料和配合比3、工艺流程CFG桩施工工艺

CFG桩施工工艺

1、施工机械配备

根据进度计划及工艺试验，落实好设备配置，并及时维护，使所有机械处于正常状态，满足施工的需要，不影响施工的进度和质量。

CFG桩施工工艺

2、选用材料和配合比

选用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合要求及原材料质量验收有关标准，并按规定进行抽检。按设计要求进行室内配合比试验，选定合适的配合比。CFG桩施工工艺流程3、工艺流程（如右图）：地表处理桩位检测放样桩机就位钻杆垂直度检查与调整钻杆内填满混合料混合料拌和运输与泵送移机到下一桩位钻孔至设计标高停钻边提钻杆边泵压灌注混合料清土混合料试件制作桩头处理桩体承载力抽检桩体完整性检查CFG桩验收桩间土开挖CFG桩施施工工工工艺艺3-1平整整场场地地对施施工工场场地地内内地地上上和和地地下下管管线线进进行行核核查查、、拆拆迁迁和和防防护护。。清清除除地地表表植植被被，，根根据据所所测测得得的的原原地地面面标标高高和和设设计计桩桩顶顶标标高高对对照照结结果果，，平平整整钻钻孔孔场场地地，，地地面面标标高高宜宜高高于于设设计计桩桩顶顶标标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桩施工工工艺艺施工现场CFG桩施工工工艺艺3-3钻机就就位钻杆垂垂直度度控制制：钻机机就位位后，，桩机机悬挂挂双向向垂球球，旁旁站人人员通通过测测设垂垂球与与钻杆杆上下下端的的相对对距离离，判判定机机身的的垂直直度偏偏差是是否满满足规规范或或设计计要求求，确确保CFG桩垂直直度容容许偏偏差不不大于于1.0%。桩位控控制；；在每一一根桩桩施工工前，，通过过已经经标明明临近近的纵纵向、、横向向桩位位用尺尺量，，来确确定桩桩机是是否对对准桩桩心。。每根桩桩施工工前由由旁站站人员员对桩桩机进进行桩桩位对对中和和钻杆杆垂直直度检检查，，满足足要求求后方方可开开钻。。桩位偏偏差超超标CFG桩的施施工工工艺流流程3-4钻进钻进开开始时时，关关闭钻钻头阀阀门，，向下下移动动钻杆杆至钻钻头触触及地地面时时，启启动马马达钻钻进，，一般般应先先慢后后快，，这样样既能能减少少钻杆杆摇晃晃，又又能检检查钻钻孔的的偏差差，以以便及及时纠纠正。。在成成孔过过程中中如发发现钻钻杆摇摇晃或或难钻钻时应应放慢慢进尺尺，并并及时时检查查钻杆杆垂直直度和和桩位位，否否则容容易导导致桩桩孔偏偏斜、、位移移，甚甚至使使钻杆杆、钻钻具损损坏。。桩长控控制：在桩机机机身身上做做明确确的长长度标标识，，为方方便夜间施施工控控制，，需用用反光光材料料进行行标识识；标标识的的最小小刻度度一般为为50cm或25cm；；根据据钻机机塔身身上的的进尺尺标记记，成成孔达到设设计标标高时时，停停止钻钻进。。钻孔孔弃土土应及及时转转运到到指定定场地。。CFG桩的施施工工工艺流流程3-5灌注混混凝土土长螺旋旋钻机机钻至至设计计标高高，停停止钻钻进，，向钻钻杆芯芯管泵泵送混混凝土土灌注注，当当钻杆杆芯管管中充充满混混合料料，开开始提提升钻钻杆，，压灌灌混合合料，，一边边拔管管，一一边泵泵送，，严禁禁先提提管后后泵料料。混混凝土土坍落落度、、拌合合时间间应按按工艺艺性试试验确确定的的参数数进行行控制制,搅拌时时间不不得少少于1min。泵送送混凝凝土，，严禁禁先拔拔管后后泵送送混凝凝土（（特别别是端端承桩桩），，拔管管时钻钻杆必必须停停止转转动，，拔管管速率率应按按试桩桩确定定参数数进行行控制制，拔拔管速速度均均匀,穿透地地质较较硬地地段，，采用用低档档慢速速钻进进，软软弱地地层，，快速速钻进进，以以降低低扩孔孔系数数；混混凝土土泵送送也必必须连连续。。若混混凝土土供应应不及及时，，造成成钻机机等料料的情情况，，时间间较长长可能能造成成断桩桩或抱抱钻现现象，，尤其其是在在饱和和砂土土、粉粉土层层。混混凝土土应灌灌注至至设计计CFG桩顶标标高以以上50cm，停止止泵送送混凝凝土。。灌注注混凝凝土方方量不不得少少于设设计桩桩长加加超灌灌桩头头的体体积。。3-6钻机移移位根据钻钻机的的具体体情况况，一一般钻钻4、5个孔移移动一一次钻钻机。。无论桩桩距大大小，，均不不宜从从四周周转向向圈内内推进进施工工，因因为这这样限制了了桩间间土向向外的的侧向向变形形，容容易造造成土土体大大面积积隆起起，断桩的的可能能性较较大，，可采采用由由中心心向外外推进进或一一边向向另一一边推进的的方案案。当当地下下出现现软弱弱层，，发生生窜孔孔现象象时，，钻机机应采用跳跳孔作作业，，待相相邻位位置混混合料料凝固固后，，再钻钻相邻邻桩位位。3-7清除钻钻泥钻泥在在钻孔孔过程程中必必须随随时清清除，，钻机机移位位后把把剩余余的钻钻泥清除除。应应当注注意：：①除50小型挖挖掘机机外，，任何何机械械设备备不得得进入入CFG桩钻孔孔灌注场场地。。②挖土土时不不得扰扰动设设计桩桩顶标标高以以下的的桩间间原土土。③不得得挖动动已经经灌注注的CFG桩，使使桩头头破坏坏。CFG桩的施施工工工艺流流程CFG桩施工工工艺艺流程程3-8CFG桩都埋埋在地地面以以下，，桩顶顶有湿湿黏土土封顶顶，无无需专专门养养护。。桩灌灌注完完成后后混合合料龄龄期达达14天后方方能进进行桩桩间土土开挖挖、清清理。。自然然养护护期间间必须须保护护钻孔孔灌注注现场场，任任何机机械不不得进进入钻钻孔灌灌注区区。CFG桩的施施工工工艺流流程3-9截桩头头和开开挖桩桩间土土桩间土土开挖挖时，，挖掘掘机易易碰撞撞桩头头造成成浅层层断桩桩，施施工中中采取取桩头头两次次截桩桩方案案，避避免人人为造造成桩桩头破破坏：：一是是在CFG桩灌注完完成后砼砼凝固之之前，湿湿截桩即即采用小小挖掘机机将桩头头砼和钻钻泥一起起清理出出去，留留30~50cm不截，强强度达到到80%后，使用用小挖掘掘机（斗斗宽0.6m）开挖桩桩间土，，使用改改装后的的切割机机进行切切割，减减少对桩桩体的破破坏，切切割完成成后，断断面平整整。CFG桩的施工工工艺流流程3-10桩的检测测3.10.1桩身完整整性检测测CFG桩桩身完完整性采采用低应应变动力力试验检检测。根根据检测测结果判判定桩身身完整性性。3.10.2CFG桩混合料料强度每台班制制作混合合料标准准立方体体试件1组，进行行28d标准养护护后，进进行试件件抗压强强度检测测。根据据检测结结果判判定其质质量情况况。3.10.3CFG桩复合地地基静力力载荷试试验分别进行行单桩、、复合地地基载荷荷试验，计算算沉降与与承载力力。检检验数量：：桩数的0.2%，且不少少于3根桩身低应应变检测测堆载法地地基承载载力检测测CFG桩的施工工工艺流流程3-11质量要求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桩质量控控制措施施1）施工中中严格按按照设计计配合比比进行，，每台钻钻机每台台班随机机抽取混凝土试试件一组组，根据据抗压强强度作为为混合料料强度判判定标准准；2）钻机进进场后先先用钢尺尺检查钻钻机钻杆杆的直径径，钻杆杆直径不不小于设计桩径径，钻机机主塔高高度大于于桩长5m左右；3）开钻前前放出控控制桩位位，对钻钻机人员员进行技技术交底底，钻机机人员根据控制制桩位，，用钢尺尺放出每每根桩位位。4）开钻前前根据桩桩基设计计桩长和和桩头保保护层厚厚度，在在钻机主主塔位置作明显显标记，，作为控控制钻机机钻进深深度的依依据。5）钻机到到位后，，指挥人人员指挥挥钻机调调整位置置，利用用机架上上悬挂的两个方方向垂直直标确定定钻机垂垂直度满满足要求求；6）在CFG桩开始施施工时，，担心逐逐桩施工工会造成成串孔，，用隔桩桩跳打的施工工方式，，但是隔隔桩跳打打时，第第二遍桩桩机就位位又容易易对已施工的桩桩的挤压压破坏，，应根根据地质质不同选选用跳打打和逐桩桩打。CFG桩质量控控制措施施7、CFG桩在灌注注砼时，，上部1-3米因为砼砼的压力力变小，砼砼中有细细微气泡泡排不出出来，而而CFG桩的主要受力力部分都都在上部部，因此此上部桩桩体的不不密实，极易易造成桩桩在工程程使用过过程中的的破坏，，解决办法，，一是在在施工完完成后，，砼凝固固之前使使用振捣棒振振捣上部部砼，加加强砼的的密实性性；二是是加强砼的坍坍落度控控制，坍坍落度度过小易易造成蜂蜂窝现象。CFG桩质量控控制措施施3、拔管速速率的控控制拔管速率率太快将将造成成成桩桩径径偏小或或缩径断断桩，而拔拔管速率率过慢又又会造成成水泥浆浆分布不不均，桩顶浮浆浆过多，，桩身强强度不足足和形成成混合料料离析现象，导导致桩身身强度不不足。故故施工时时，应严严格控制拔管速速率，拔拔管速度度一般控控制在2～2.5m/min比较适宜宜，此处处的拔管管速度为为线速度度，不是是平均速度，如如遇淤泥泥或淤泥泥质土，，拔管速速率适当当放慢。。拔管过程程不允许许反插。。CFG桩质量控控制措施施4、断桩的的原因分分析和处处理断桩，是是指CFG桩成桩后后，桩身身混凝土土面不连连续，中间有垂垂直于桩桩中心轴轴线的开开裂或间间隔。断断桩是CFG桩最大的质质量事故故。断桩桩的原因因有很多多，主要要有：1）施工保保护不够够，有大大型工程程机械在在强度未未达到的的CFG桩区域运运行，使使桩被压压断或把把桩头压压碎；2）长螺旋旋钻机的的排气阀阀被堵；；3）灌注混混凝土时时，混凝凝土灌注注供应不不及时；；4）地质原原因，地地下水丰丰富，易易产生断断桩；5）拔管和和泵送混混凝土配配合不和和谐；6）截除桩桩头时操操作不当当遭到破破坏。切割后的的桩头浅层断桩桩及处理理方法CFG桩质量控控制措施施防止断桩桩的方法法1）对于施施工保护护不足造造成断桩桩，最有有效的方方法是加加强已经灌注CFG桩区域的的保护，，用钢管管或其它它较结实实的材料将场场区围护护起来，，严禁一一切大型型机械进进入。2）对于排排气阀设设置不当当造成断断桩的解解决办法法，一般般在钻机在出厂厂时排气气阀位置置已经设设置的很很好，不不需要作作改进，只有有极少数数的钻机机才出现现这种问问题，要要经常常检查排气阀阀，并将将包裹排排气阀的的混凝土土凿除。。3）混凝土土供应不不及时造造成断桩桩，加强强混凝土土调度，，及时供应CFG桩混凝土土，保证证混凝土土连续供供应，就就可以防止因混混凝土供供应不及及时造成成断桩。。CFG桩质量控控制措施施防止断桩桩的方法法4）对于地地质原因因造成的的断桩，，施工中中是很难难控制的的，对流塑状和和地下水水丰富的的地质情情况应对对CFG桩处理进进行适应性论论证。5）对拔管管和泵送送混凝土土配合不不和谐造造成的断断桩，应应寻求操作人员员之间的的默契配配合。6）对截除除桩头时时人为遭遭到破坏坏的情况况，对作作业工人人进行培训，提提高操作作技能，，可避免免此种情情况。CFG桩质量控控制措施施1、桩帽施施工各种桩帽帽形式的的工艺比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、桩帽形形式各种桩帽帽形式的的施工工工艺钢模施工工土模施工在京沪高高速铁路路济南西西客站工工地程建建设施工工中，集集团公司司针对CFG桩复合基基施工进进行了研研究，通通过科技技创新，，采用开开挖土模模，运用用自主研研制的旋旋切截桩桩机截桩桩，而后后现浇混混凝土的的方法进进行桩帽帽网结构构施工，，优质、、高效的的完成了了施工任任务，并并总结形形成了土土模旋切切截桩现现浇桩帽帽的施工工工法。。本工法法具有桩桩体完整整率高、、桩间土土扰动小小、高效效、经济济、便捷捷等特点点，2008年通过了了山西省省建设厅厅工法关关键技术术鉴定，，技术水水平达到到国内领领先，有有较大的的推广价价值及借借鉴意义义。土模旋切切截桩现现浇桩帽帽施工工工法1、流程简捷捷，工效效高，速速度快。。采用先机机械填筑筑后人工工开挖的的土模法法，无需需进行CFG桩成桩后后桩间土土的挖除除与回填填，简化化了作业业工序，，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桩成桩后清除除置换土并整整平场地，在在硬化层内按按桩帽尺寸人人工开挖基槽槽制作土模，，在土模内采采用自制的旋旋切截桩机，，使锯片探入入地面以下截截桩位置水平平旋转切割桩桩身截桩，去去除桩头，而而后进行桩帽帽混凝土的现现浇。工艺原理一、场地硬化化层预处理清表作业完成成后，CFG桩施工前采用用A、B组填料预先对对作业区进行行换填处理，硬化化层厚度与桩桩帽高度基本本相当，层顶顶高程按桩帽帽顶设计标高高控制，分层厚厚度及压实质质量应符合客客运专线铁路路基床以下路路堤填料的压压实要求，同时时满足CFG桩帽网结构桩桩间土的回填填质量的设计计要求，确保保CFG桩桩机进场及及走行便利。。二、开挖硬化化层制作土模模CFG桩施工完毕后后，在开挖桩桩帽基槽前，，首先测量每每根桩的桩顶顶标高，由技术人人员根据测量量结果及设计计标高确定下下挖深度，并并对工班进行行交底。基槽采采用人工开挖挖，桩周土的的开挖应严格格按照设计桩桩帽的尺寸及及交底开挖深度度进行开挖，，确保桩帽基基坑中心位置置偏差不超过过15mm，平面尺寸偏差小于于±30mm，桩帽高度偏偏差不超过+30、-20mm，中心位置基基槽坑底应平整、、无杂物，标标高处于截桩桩位置以下10cm处（设计CFG桩桩身嵌入桩帽10cm），以便于截截桩机绕桩身身旋转切割时时轨道平顺。。施工操作要点点人工开挖土模模三、去桩头作业业截桩机绕桩身身旋切一周后后，需用钢楔楔子置于切缝缝处，以大锤锤锤击钢楔，，使楔头自切切缝处嵌入桩桩体撬断桩身身，桩头自然然脱落；切割割线位于地面面以下，需将将相邻桩的桩桩间土挖通，，便于工人挥挥锤敲击钢楔楔；为方便钢钢楔定位，可可在钢楔上焊焊接φ8钢筋作为扶杆杆，由另一名名工人掌握，，防止锤击钢钢楔时钢楔偏偏位；现场移移机作业时注注意用电安全全，适时调整整截桩机电力力线的走向和和位置；设置置两个工班组组流水作业，，一个班组专专司旋切锯桩桩，一个班组组负责截取桩桩头，一根桩桩切割完毕后后，旋切截桩桩机即可移至至下一桩位继继续切桩，另另一班组则在在切割好的桩桩体上开始进进行截桩头作作业。施工操作要点点截桩机切割桩桩头四、混凝土浇浇筑桩头切割完成成后，进行试试验检测，合合格后清理土土模内浮土及及浮渣，经监理理验收合格后后浇筑，浇筑筑采用泵送混混凝土。施工操作要点点桩帽混凝土土土工膜覆盖养养生四、整平夯填填桩间土桩帽混凝土达达到设计强度度后，拆除坑坑口模板。受受场地硬化标标高控制及施工工过程对场地地轻微破坏的的影响，桩间间土不能完全全与桩帽顶平齐，与与桩帽顶标高高存在一定偏偏差。对于高高于桩帽顶的的桩间土，人工清除除至桩帽顶标标高即可；对对于低于桩帽帽顶标高的，，应依据设计填料要要求对桩间土土进行回填。。施工现场情情况反映，低低于桩帽顶的桩间土土与桩帽顶的的高差一般在在0~15cm，待桩帽混凝凝土达到设计强度后，，采用自卸汽汽车将填料运运至现场，人人工摊铺，以以冲击夯进行回填夯夯实，回填按按从边缘到中中心的顺序进进行。回填时时应注意对填料含水水率的检测及及控制，以保保证填料夯实实质量达到设设计标准。对于紧靠靠桩帽边缘的的部位，为避避免夯机碰撞撞破坏桩帽造造成缺角等问题，采采取填料超填填高出桩帽顶顶5cm并覆盖桩帽边边缘后再打夯夯的措施，确保保夯填到位，，最后对超填填部分进行人人工