素混凝土灌注CFG桩施工技术

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桩施工工工艺艺施工现场CFG桩施工工艺3-3钻机就位钻杆垂直度控制：钻机就位后，桩桩机悬挂双向垂球球，旁站人员通过过测设垂球与钻杆杆上下端的相对距距离，判定机身的的垂直度偏差是否否满足规范或设计计要求，确保CFG桩垂直度容许偏差差不大于1.0%。桩位控制；在每一根桩施工前前，通过已经标明明临近的纵向、横横向桩位用尺量，，来确定桩机是否否对准桩心。每根桩施工前由旁旁站人员对桩机进进行桩位对中和钻钻杆垂直度检查，，满足要求后方可可开钻。桩位偏差超标CFG桩的施工工艺流程程3-4钻进钻进开始时，关闭闭钻头阀门，向下下移动钻杆至钻头头触及地面时，启启动马达钻进，一一般应先慢后快，，这样既能减少钻钻杆摇晃，又能检检查钻孔的偏差，，以便及时纠正。。在成孔过程中如如发现钻杆摇晃或或难钻时应放慢进进尺，并及时检查查钻杆垂直度和桩桩位，否则容易导导致桩孔偏斜、位位移，甚至使钻杆杆、钻具损坏。桩长控制：在桩机机身上做明明确的长度标识，，为方便夜间施工控制，需需用反光材料进行行标识；标识的最最小刻度一般为50cm或或25cm；根据据钻机塔身上的进进尺标记，成孔达到设计标高时，，停止钻进。钻孔孔弃土应及时转运运到指定场地。CFG桩的施工工艺流程程3-5灌注混凝土长螺旋钻机钻至设设计标高，停止钻钻进，向钻杆芯管管泵送混凝土灌注注，当钻杆芯管中中充满混合料，开开始提升钻杆，压压灌混合料，一边边拔管，一边泵送送，严禁先提管后后泵料。混凝土坍坍落度、拌合时间间应按工艺性试验验确定的参数进行行控制,搅拌时间不得少于于1min。泵送混凝土，严严禁先拔管后泵送送混凝土（特别是是端承桩），拔管管时钻杆必须停止止转动，拔管速率率应按试桩确定参参数进行控制，拔拔管速度均匀,穿透地质较硬地段段，采用低档慢速速钻进，软弱地层层，快速钻进，以以降低扩孔系数；；混凝土泵送也必必须连续。若混凝凝土供应不及时，，造成钻机等料的的情况，时间较长长可能造成断桩或或抱钻现象，尤其其是在饱和砂土、、粉土层。混凝土土应灌注至设计CFG桩顶标高以上50cm，停止泵送混凝土土。灌注混凝土方方量不得少于设计计桩长加超灌桩头头的体积。3-6钻机移位根据钻机的具体情情况，一般钻4、5个孔移动一次钻机机。无论桩距大小，均均不宜从四周转向向圈内推进施工，，因为这样限制了桩间土向外外的侧向变形，容容易造成土体大面面积隆起，断桩的可能性较大大，可采用由中心心向外推进或一边边向另一边推进的方案。当地地下出现软弱层，，发生窜孔现象时时，钻机应采用跳孔作业，待待相邻位置混合料料凝固后，再钻相相邻桩位。3-7清除钻泥钻泥在钻孔过程中中必须随时清除，，钻机移位后把剩剩余的钻泥清除。应当注意意：①除50小型挖掘机外，任任何机械设备不得得进入CFG桩钻孔灌注场地。②挖土时不得扰动动设计桩顶标高以以下的桩间原土。。③不得挖动已经灌灌注的CFG桩，使桩头破坏。。CFG桩的施工工艺流程程CFG桩施工工艺流程3-8CFG桩都埋在地面以下下，桩顶有湿黏土土封顶，无需专门门养护。桩灌注完完成后混合料龄期期达14天后方能进行桩间间土开挖、清理。。自然养护期间必必须保护钻孔灌注注现场，任何机械械不得进入钻孔灌灌注区。CFG桩的施工工艺流程程3-9截桩头和开挖桩间间土桩间土开开挖时，，挖掘机机易碰撞撞桩头造造成浅层层断桩，，施工中中采取桩桩头两次次截桩方方案，避避免人为为造成桩桩头破坏坏：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，提升了施工速度度；运用自自行研制的的旋切截桩桩机截除桩桩头，降低了作业人人员劳动强强度，大幅幅提高了工工效。2、操作灵便，，扰动小，，质量好。。土模法可避避免因清运运保护土层层和去桩头头作业对桩桩顶设计平面以下下桩间土的的过度扰动动，解决了了机械开挖挖作业磕碰桩身造成成断桩及桩桩间土回填填质量不高高的问题。。旋切截桩机构思新新颖，在狭狭小土模空空间内作业业灵便，可可解决采用普通截桩桩机无法在在土模内作作业，而采采用风镐去去除桩头又费时耗力力、观感较较差、易伤伤桩身的问问题。工艺特点3、工艺先进，，施工便利利，便于推推广。场地地的硬化填填筑、桩帽土土模开挖和和截桩机旋旋切截桩施施工工艺容容易掌握，施施工组织要要素配置易易于实现，，有利于推推广。4、设备精巧，，成本低廉廉，效益显显著。自主主研制的截截桩机构造精精巧、结构构简单、配配件易购、、制作廉价，可进行行自加工，，有效降低低设备成本本投入，社社会经济效益益显著。工艺特点本工法适用用于铁路、、公路、房房建、市政政等工程CFG桩复合地基基桩帽网（（圆柱形桩桩帽）结构构的施工，，特别是对对于CFG桩桩帽网工工程量大、、任务集中中、工期紧紧张的项目目有显著的的技术经济济效益。对对圆台形、、方柱形桩桩帽网结构构，若旋切切截桩机具具备作业空空间条件，，本工法仍仍有较好的的适用性。。适用范围有别于以往往CFG桩桩帽网结结构施工在在成桩后挖挖除桩周土土、立模浇浇注桩帽、、拆模后回回填桩间土土的复杂性性，本工法法在路基场场地清表作作业时就预预先对作业业区以A、B组填料进行行换填施工工，形成硬硬化层，使使其达到桩桩间土的回回填压实质质量要求后后进场施工工CFG桩。CFG桩成桩后清清除置换土土并整平场场地，在硬硬化层内按按桩帽尺寸寸人工开挖挖基槽制作作土模，在在土模内采采用自制的的旋切截桩桩机，使锯锯片探入地地面以下截截桩位置水水平旋转切切割桩身截截桩，去除除桩头，而而后进行桩桩帽混凝土土的现浇。。工艺原理一、场地硬化层层预处理清表作业完成后后，CFG桩施工前采用A、B组填料预先对作作业区进行换填处理，硬化层层厚度与桩帽高高度基本相当，，层顶高程按桩桩帽顶设计标高高控制，分层厚度度及压实质量应应符合客运专线线铁路基床以下下路堤填料的压压实要求，同时满满足CFG桩帽网结构桩间间土的回填质量量的设计要求，，确保CFG桩桩机进场及走走行便利。二、开挖硬化层层制作土模CFG桩施工完毕后，，在开挖桩帽基基槽前，首先测测量每根桩的桩桩顶标高，由技术人员员根据测量结果果及设计标高确确定下挖深度，，并对工班进行行交底。基槽采用用人工开挖，桩桩周土的开挖应应严格按照设计计桩帽的尺寸及及交底开挖深度进进行开挖，确保保桩帽基坑中心心位置偏差不超超过15mm，平面尺寸偏差小于±30mm，桩帽高度偏差差不超过+30、-20mm，中心位置基槽槽坑底应平整、无无杂物，标高处处于截桩位置以以下10cm处（设计CFG桩桩身嵌入桩帽10cm），以便于截桩桩机绕桩身旋转转切割时轨道平平顺。施工操作要点人工开挖土模三、去桩头作业截桩机绕桩身旋旋切一周后，需需用钢楔子置于于切缝处，以大大锤锤击钢楔，，使楔头自切缝缝处嵌入桩体撬撬断桩身，桩头头自然脱落；切切割线位于地面面以下，需将相相邻桩的桩间土土挖通，便于工工人挥锤敲击钢钢楔；为方便钢钢楔定位，可在在钢楔上焊接φφ8钢筋作为扶杆，，由另一名工人人掌握，防止锤锤击钢楔时钢楔楔偏位；现场移移机作业时注意意用电安全，适适时调整截桩机机电力线的走向向和位置；设置置两个工班组流流水作业，一个个班组专司旋切切锯桩，一个班班组负责截取桩桩头，一根桩切切割完毕后，旋旋切截桩机即可可移至下一桩位位继续切桩，另另一班组则在切切割好的桩体上上开始进行截桩桩头作业。施工操作要点截桩机切割桩头头四、混凝土浇筑筑桩头切割完成后后，进行试验检检测，合格后清清理土模内浮土土及浮渣，经监理验验收合格后浇筑筑，浇筑采用泵泵送混凝土。施工操作要点桩帽混凝土土工工膜覆盖养生四、整平夯填桩桩间土桩帽混凝土达到到设计强度后，，拆除坑口模板板。受场地硬化化标高控制及施工过过程对场地轻微微破坏的影响，，桩间土不能完完全与桩帽顶平齐，与桩桩帽顶标高存在在一定偏差。对对于高于桩帽顶顶的桩间土，人工清除至至桩帽顶标高即即可；对于低于于桩帽顶标高的的，应依据设计填料要求求对桩间土进行行回填。施工现现场情况反映，，低于桩帽顶的桩间土与与桩帽顶的高差差一般在0~15cm，待桩帽混凝土土达到设计强度后，采采用自卸汽车将将填料运至现场场，人工摊铺，，以冲击夯进行回填夯实实，回填按从边边缘到中心的顺顺序进行。回填填时应注意对填料含水率率的检测及控制制，以保证填料料夯实质量达到到设计标准。对于紧靠桩桩帽边缘的部位位，为避免夯机机碰撞破坏桩帽帽造成缺角等问题，采取取填料超填高出出桩帽顶5cm并覆盖桩帽边缘缘后再打夯的措施，确保夯夯填到位，最后后对超填部分进进行人工清除。。施工操作要点人工整平桩间土土整平后场地夯实桩间土施工完成后场地