学习单元碎石桩处理软基课件

学习单元10

碎石桩处理软基学习目标1.掌握碎石桩加固软土地基的原理2.碎石桩施工的基本方法3.水泥粉煤灰碎石桩施工的基本设计参数4.水泥粉煤灰碎石桩施工准备工作5.水泥粉煤灰碎石桩施工工艺流程6.水泥粉煤灰碎石桩质量检验评定7.水泥粉煤灰碎石桩整改措施CFG桩施工主要内容CFG桩施工案例CFG桩定义和特点CFG桩设计参数CFG桩原材料组成CFG桩施工CFG桩施工质量控制CFG桩施工常见问题CFG桩竣工资料整理工程案例某工程路基DK1273+794.03—DK1273+855段地基采用CFG桩加固，共有CFG桩915根，共长18188延米。桩径：0.5m桩间距：1.5m桩平面布置型式：等边三角形布置桩长：12-23m桩顶：60cm碎石垫层+双向土工格栅原材料：水泥、骨料、外加剂、掺合料、水工程案例施工质量控制设计参数原材料组成定义特点常见问题竣工资料主要施工机具设备序号机具名称型号功率备注1长螺旋钻机YTZ—2045×2外形尺寸10×5×252发电机12V1352003混凝土罐车8m32台4输送泵HBT-60C75混凝土输送量60m3/h长螺旋钻机：步履式和履带式履带式长螺旋钻机步履式长螺旋钻机配合比设计表6.2CFG桩材料配合比表种类水泥细骨料粗骨料水粉煤灰外加剂规格型号P.O32.5中砂2.45～31.5饮用水Ⅱ级FDN-G2每m3砼原材料用量/kg16885710911701262.35理论配合比15.106.491.010.750.014混合料配合比：C15号坍落度：160mm～200mmCFG桩施工工艺流程钻机就位混凝土搅拌钻进成孔停钻灌注及拨管移位截桩头桩位偏差：≤5cm桩身垂直度：≯1%钻架上挂垂球搅拌时间：60～120s塌落度控制：160～200mm先慢后快钻机进尺控制控制灌注量提管速率控制桩顶高程控制桩顶防护测定混凝土强度钻机就位back钻进成孔灌注混凝土截桩头back桩的检测桩身完整性检测低应变动力试验检测CFG桩混合料强度每台班制作混合料标准立方体试件3组，进行28d标准养护后，进行试件抗压强度检测。CFG桩复合地基静力载荷试验分别进行单桩、单桩复合地基静力载荷试验，计算沉降与承载力。桩身低应变检测堆载法地基承载力检测质量控制序号项目允许偏差检验数量检验方法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桩施工注意事项桩顶标高控制，多余桩头截除1不可用重锤或重物横向击打桩体长螺旋钻孔泵送量与拨管速度2保证长螺旋钻孔机械排气阀正常34泵送灌注时，注意提升钻头时间主塔杆导向滑杆钻杆（内径18cm）动力头弯头软泵管排气阀长螺旋钻机的排气阀的问题

长螺旋钻机的排气阀，是在动力头下面的排气孔，一般出厂时都已经设计好，其作用是排除砼在泵管和钻杆中的气体，防止空气在砼灌注过程中被挤入桩体形成断桩。

砼经过泵管到达动力头处的弯头后，在钻杆中是自由落体的，因此泵机的泵压只要能够达到把砼送到弯头后就可以了，再提高泵压，并不能对成桩质量产生影响，也不影响扩径系数。长螺旋钻机的排气阀的问题CFG桩施工质量保证措施选用先进的施工机械设备1确保桩长长度2确保CFG桩进入硬底层34确保桩位位置准确CFG加密探测桩钻机钻进情况与设计桩长对比混凝土方量的控制

CFG桩桩身强度控制5搅拌时间和坍落度控制运输到现场砼坍落度控制控制提管速率如何控制桩长满足设计要求？1、通过电流的控制2、钻具晃动当钻进硬层后，钻进速度缓慢，机具晃动很剧烈；3、与设计桩长比较在钻进过程中，通过钻机上的刻录线可以判断钻进深度，与设计桩长比较；4、做CFG复核桩每个地段正式施工前，必须按规范要求做CFG复核桩，按每1m进行取土样，通过土样与设计地质情况进行比较；5、混凝土方量的控制灌注砼的过程中，通过拖泵的次数，确定每根桩的实际混凝土用量，计算出实际的桩长，与设计桩长进行比较。通过刻度尺寸确定实际钻进深度通过拖泵泵压的次数确定实际的混凝土用量桩长判断CFG桩施工环境保护措施长螺旋钻机清管润泵砂浆排放1灌注后多余的混凝土的弃放2选择性能优良、噪音小的施工机械34合理安排作业时间一、水泥粉煤灰碎石桩定义和加固机理

水泥粉煤灰碎石桩（CementFlyash

GravilPile,简称CFG桩）是由碎石、石屑和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的强度等级为C5～C25的桩。水泥：作为胶结材料粉煤灰：增加混合料的和易性，低强度等级水泥的作用石屑：改善级配。CFG桩与桩间土、褥垫层一起构成CFG桩复合地基CFG桩特点1.桩体作用2.挤密作用3.褥垫层作用4.置换作用5.排水作用6.桩对土的约束作用7.桩间土的改良作用级配碎石、粗砂、碎石组成提供了桩向上和向下刺入的条件CFG桩设计参数桩径35～60㎝桩长间距(3～5)d桩体配合比褥垫层10～30㎝桩体配合比石屑率：石屑与碎石的组成比例石屑用量碎石用量混合料28天强度混合料强度与水泥标号、水灰比的关系石屑率水泥标号用水量水泥用量桩体配合比水灰比与粉灰比关系粉灰比桩体混合料28天立方体抗压强度桩体抗压强度水灰比桩的截面积单桩竖向承载力标准值CFG桩原材料组成水泥粉煤灰

碎石石屑水泥掺量水泥品种碎石与石屑比例粉煤灰性能粉煤灰掺量三、CFG桩施工方法

1.振动沉管灌注法振动沉管法为不排土工法，挤土效应明显。适用于无坚硬土层和粉土、粘性土及素填土、松散的饱和粉细砂地层条件，对振动噪音限制不严格的场地。当遇到较厚的坚硬粘土层、砂层和卵石层时，振动沉管会发生困难；在饱和粘性土中成桩，会造成地表隆起，挤断已打桩。CFG桩沉管法施工分类单打法成桩反插法成桩复打法成桩夯扩法成桩锤击沉管法振动沉管法振动冲击沉管法

1.按沉管的方法

2.按成桩的工艺

振动沉管灌注法施工工艺流程振动沉管灌注法施工步骤振动沉管过程中每沉1m应记录电流一次，并对土层变化处予以说明。用搅拌机拌合水泥、粉煤灰、碎石混合料，检查其坍落度。振动沉管灌注法施工的坍落度宜为30～50mm。坍落度、拌合时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌合时间不得少于1min。向管内一次投放混合料，投放数量按试桩时确定的数量进行，投料后留振5～10s。振动沉管灌注法施工步骤拔管速率应按试桩确定参数进行控制。拔管过程中不允许反插，如上料不足，须在拔管过程时空中加料，不允许停拔再投料，拔管至桩顶。施工桩顶标高宜高于设计桩顶标高50cm，浮浆厚度不宜超过20cm。桩顶采用粒状材料或湿黏土封顶。【问题】：振动沉管灌注法施工过程中需要控制的主要内容有哪些？(1)混合料配合比控制、坍落度控制、搅拌时间控制(2)沉管深度控制(3)投料数量控制(4)拨管速度控制(5)桩顶标高控制(6)桩顶处理CFG桩长螺旋钻孔灌注法施工分类将固结料通过高压泵灌入到长螺旋钻杆的内管内，再提升钻杆具有低噪音、无泥浆污染、无振动的优点

长螺旋钻杆钻进排土成孔，提升钻杆后向管内灌入固结料。钻杆提出来后桩孔会发生缩径现象长螺旋钻孔灌注成桩长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩

履带式、步履式桩架长螺旋钻孔机CFG系列长螺旋钻机长螺旋钻管内泵压混合料灌注法

长螺旋钻管内泵压混合料灌注法:排土成桩工艺，适用于分布有砂层的地质条件，以及对噪音和泥浆污染要求严格的场地。施工工艺：用长螺旋钻孔到达设计的预定深度，然后提升钻杆，同时用高压泵将桩体混合料通过高压管路的长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩。长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工工艺流程图原地面处理测量放样钻机就位并钻至设计深度停钻泵送混合料均匀拨管至桩顶钻机移位机械设备配备——工程案例施工机械配备：序号机械设备规格类型单位数量人员配备1长螺旋钻机ZL90台215*2=302装载机ZL50台22*2=43自卸汽车铁马台444挖掘机EX200台22*2=45混凝土罐车五十铃台88*2=166混凝土拌合机JS60台110*2=207混凝土输送泵方圆HBTB-60台228发电机瑞典300KW台22长螺旋钻管内泵压混合料灌注法施工步骤(1)机械按设计桩位就位。(2)钻至设计深度，停钻。(3)搅拌水泥、粉煤灰、碎石混合料，检查其坍落度向管内泵送混合料，混合料的泵送量按试桩确定的数量进行，泵送时不得停泵待料。(4)拔管速率应按试桩确定参数进行控制，拔管速率均匀，拔管至桩顶。桩位放样施工前放出施工桩位，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示用砂浆润泵、清洗混凝土运输管道砂浆清管钻机就位后，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。在钻架上挂垂球的方法，在钻架上刻上明显的对照位置线，每根桩施工前都有专人进行桩位对中及垂直度检查，满足要求后，方可开钻钻机就位钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。钻进时，发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进尺，防止桩孔偏斜、钻杆位移、钻具损坏等。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高。钻进成孔岩土试样标签现场取土样地质复核桩顶面混凝土混凝土灌注灌注及拨管截桩头CFG桩施工完毕，待桩体达到一定强度（一般3～7d）后，可进行开槽，清土和截桩时，不得造成桩顶设计标高以下的桩体断裂和扰动桩间土。桩间土开挖时，挖掘机易碰撞桩头造成浅层断桩，施工中采取桩头两次截桩方案，避免人为造成桩头破坏。软截桩硬截桩截桩头和开挖桩间土—工程案例湿截桩：在CFG桩灌注完成后砼凝固之前，采用小挖掘机将桩头砼和钻泥一起清理出去，留30～50cm不截硬截桩：当CFG桩强度达到80%后，使用小挖掘机（斗宽0.6m）开挖桩间土，使用改装后的切割机进行切割，减少对桩体的破坏，切割完成后，断面平整。截桩头和开挖桩间土—工程案例

灌注完成后钻机移至下一桩位钻孔，履带式长螺旋钻机一般后退移动。根据钻机的具体情况，一般钻4、5个孔移动一次钻机。钻机移位钻泥在钻孔过程中必须随时清除，应当注意：①除50小型挖掘机外，任何机械设备不得进入CFG桩钻孔灌注场地②挖土时不得扰动设计桩顶标高以下的桩间原土③不得挖动已经灌注的CFG桩，使桩头破坏。CFG桩埋在地面以下，无需专门养护，桩灌注完成后强度达到80%方可进行下一步工序，养护期间必须保护钻孔灌注现场，任何机械不得进入钻孔灌注区。清除钻泥问题与探讨

——及时清运钻泥与成桩质量的关系CFG桩长螺旋钻孔属于排土成桩工艺。在施工过程中，随着长螺旋钻杆的钻进，排出的土体在孔口堆积，单桩排出的土量随着桩长的增加而增加。灌注成桩后这部分堆积弃土中还有一定的混合料与上部浮浆。在孔口超灌混合料及浮浆尚处于初凝前湿浆状态对其进行挖除，称为“湿挖”。湿挖的浆体随弃土一起清运。这部分被围裹在孔口松散的钻孔排土中的混合料若不湿挖去除，凝结后将会在桩顶形成性状不规则的扩大头。

问题与探讨

——及时清运钻泥与成桩质量的关系施工中及时清运钻孔弃土对施工带来如下好处：

①保持施工场地的平整，便于钻机的移机和定位。

②避免形成桩顶蘑菇头，从而降低保护土层清运工作的难度和凿桩头的工作量。

③避免和减轻钻孔排出的泥浆渗水使场地及其周围桩间土层含水量的增高。④避免给钻机的稳定和周边场地的施工带来不利影响。

钻孔时排出的弃土成桩后孔口堆积的弃土、混合料及浮浆清除钻泥孔口混合料的湿挖与弃土清运保护土层清运后出露的桩头清除钻泥清理和未清理弃土施工后形成的不同桩头未清理弃土施工后形成的蘑菇头清除钻泥补桩CFG桩施工顺序注意问题跳打连打易导致断桩与缩颈振动开裂或振断四、CFG桩施工顺序1.连打“连打”指一个桩接一个桩不间隔的进行打桩2.跳打“跳打”指间隔一个桩位或几个桩位施打，之后回头再进行补打。

CFG桩施工准备工作（1）核查地质资料，选择施工机械和施工方法（2）测量放样，平整场地，清除障碍物，进行放桩。（3）原材料（水泥、粉煤灰、碎石及外加剂）试验检验及备料。二、CFG桩施工准备工作（4）进行室内配合比试验，确定合适的配合比。振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为30～50mm，长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm。（5）进行成桩工艺试验，确定施工工艺和参数，试桩数量应符合设计要求且不得少于2根。五、CFG桩质量检测桩身完整性检测：低应变试验（成桩28天后进行）单桩承载力检测：载荷试验复合地基承载力检测：平板载荷试验桩的检测结果：桩身完整、轻微缺陷、出现断裂结论：当软土的标准承载强度时，不适宜采用CFG桩。值最好不小于80～100kPa，否则很难收到良好的效果。小应变检测现场钻芯取样检测钻芯芯样五、CFG桩质量检测表3.1CFG桩单桩载荷试验结果试验编号桩距（m）桩长（m）加载最大值（kN）累计沉降（mm）残余沉降（mm）极限承载力（kN）承载力特征值（kN）11.512.5280112.0104.024012021.513.0320102.893.424012031.513.0400103.894.7320160六、CFG桩施工质量控制内容（1）水泥、粉煤灰、粗骨料应满足设计和施工要求。（2）CFG桩混合料强度应符合设计要求。（3）CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。（4）CFG桩施工中，每台班均须制作检查试件，成桩28d后进行桩身完整性、单桩承载力或复合地基承载力试验。（5）每根桩的投料量不得少于设计灌注量。（6）CFG桩顶端浮浆应清除干净，直至露出新鲜混凝土面，清除浮浆后的有效长度应满足设计要求。（7）桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。（8）褥垫层厚度和密实度应符合设计要求。七、CFG桩施工注意事项（1）选择合理的打桩顺序，长螺旋钻机施工可逐行逐点施打，振动沉管灌注成桩施工时宜采用逐行间隔跳打（2）设计桩顶标高离地表的距离不大于1.5m时，保护桩长可取50～70cm，上部再用土封顶；设计桩顶标高离地表的距离较大时，保护桩长可取70～100cm，上部再用粒状材料封顶直到地表。（3）施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，在开挖基坑时，应将桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除，基槽开挖至设计标高后，多余的桩头需要剔除。七、CFG桩施工注意事项剔除桩头时宜采取如下措施：①找出桩顶标高位置；②用钢钎等工具沿桩周向桩心逐次剔除多余的桩头直到设计桩顶标高，并把桩顶找平；③不可用重锤或重物横向击打桩体；④桩头剔至设计标高处，桩顶表面不可出现斜平面。如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下，必须采取补救措施。假如断裂面距桩顶标高不深，可用与桩体材料、配合比相同的混合料接桩至设计桩顶标高，且桩深入混合料不小于10cm。注意在接桩头过程中保护好桩间土。

七、CFG桩施工注意事项(4)长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻