CFG桩作业指导书.docx
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CFG桩作业指导书
编制说明:
本作业指导书自签发之日起生效。
1、操作人员必须持证上岗。
2、检验人员必须有质检证或助工以上的技术职称。
3、对特殊工序的施工机械设备，施工前应进行验证。
4、操作过程中的施工记录必须满足施工及顾客要求。
5、情况发生变化时，对以上内容进行再确认。
6、本作业指导书解释权为项目工程技术部，项目所属各单位、各部门必须遵照执行。
批准人：
2005年月日
CFG桩作业指导书
1、目的/适用范围
为确保软土地基加固的施工质量，达到设计和规范要求，提高产品质量，特制定本作业指导书。
本作业指导书适用于本项目在建工程项目的CFG桩软土地基处理。
2、编制依据
2.1《公路工程质量检验评定标准》—JTGF80/1-2004
2.2《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》—JTJ017-96
2.3随岳南高速公路土建工程监理实施细则
3、作业前的施工准备
3.1人员
3.1.1根据工程性质及工程量大小，确定或组建该项目的施工队伍，以及所需的技术人员和技术工人。
3.1.2要明确该项目现场管理人员与操作者对这一工序的责任人。
3.2施工前：
施工场地必须搞好“三通一平”工作。
3.2.1通电：
CFG桩机每台用电量55千瓦。
3.2.2通路：
修建施工便道包括进场道路和场内道路，道路标准确保大型机械设备能顺利进入工地。
3.2.3通水：
施工场地备有水源、水井、水塔，确保生产、生活用水供应。
3.2.4场地平整：
要求施工场地平整，将施工范围内的沟坎、河溪和水塘平整，夯实回填，地表面平顺。
3.2.5施工范围内所有建筑物清除以及埋入地下的建筑物，管线等采取相应的拆迁措施，确保施工顺利进行。
3.2.6绘制施工平面布置图，包括桩位、编号、施工顺序、水泥库房、电源设置等临时设施的位置。
3.3材料
3.3.1水泥、碎石、粉煤灰等材质要符合设计或有关规范要求，同时要进行进货检验，堆料场地要有规划。
水泥不能露天堆放，严禁受潮、雨淋和暴晒。
3.3.2对不合格材料要及时移出施工场地，以免误用或混用。
3.4机械设备
3.4.1CFG桩加固软土地基采用专用的机械设备，CFG桩机一般采用CFG25型钻机。
3.4.2设备进场前，要进行维修、保养，确保机械设备的完好和正常运转。
4、CFG桩加固原理和特性
4.1加固原理
水泥粉煤灰碎石桩又称CFG桩（Cement-Flyash-Gravelpile），是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和的高粘结强度桩，桩体和桩间土、褥垫层一起组成水泥粉煤灰碎石桩复合地基。
CFG桩是针对碎石桩承载特性的不足加以改进继而发展起来的。
其机理在于：
在碎石桩中掺加适量的石屑、粉煤灰和水泥，加水拌和形成一种粘结强度较高的桩体，使之具有刚性桩的某些性状；一般情况下可以全桩长发挥桩的侧阻作用，当桩端落在好土层时也能很好地发挥端阻作用，从而表现出很强的刚性桩性状，复合地基的承载力得到较大提高。
4.2适用地基
CFG桩由于自身的特点及加固机理，主要适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，对淤泥质土，应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
同时，CFG桩复合地基属于刚性桩复合地基，具有承载力提高幅度大、地基变形小等优点，可适用多种基础型式，如条形基础、独立基础、箱形基础和筏板基础等。
4.3褥垫层的作用
1）、保证桩土共同承担荷载
2）、调整桩土荷载分担比
3）、减小基础底面的应力集中
4）、调整桩、土水平荷载的分担
5、CFG桩复合地基施工
5.1工艺简介
CFG桩复合地基法首先选用的是振动沉管CFG桩施工工艺。
振动沉管CFG桩施工工艺属于挤土成桩工艺，主要适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土及松散砂土等地质条件，尤其适用松散的粉土、粉细砂的加固。
它具有施工操作简便、施工费用低、对桩间土的挤密效应显著等优点。
采用该工艺可以提高地基承载力、减小地基变形以及消除地基液化，到目前为止该工艺依然是CFG桩的主要施工工艺之一，主要用于挤密效果好的土和可液化的地基加固工程，空旷地区或施工场地周围没有管线、精密设备以及不扰民的地基处理工程。
工程实践表明，振动沉管CFG桩施工工艺主要具有以下几个主要问题：
1）难以穿透厚的硬土层，如砂层、卵石层等；
2）振动及噪音污染严重；
3）在靠近已有建筑物施工时，振动对已有建筑物可能产生不良影响；
4）在饱和粘土中成桩，会造成地表隆起、挤断已打桩、降低桩间土强度的后果，容易出现缩颈、断桩等质量事故；
5）施工效率相对较低，对于长桩，需空中投料，操作不便。
鉴于以上问题，部分CFG施工采用长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺，它具有如下优点：
1）低噪音，无泥浆污染，成桩不产生振动，可避免对已打桩产生不良影响；
2）成孔穿透能力强，可穿透硬土层；
3）施工效率高
除了上述两种常见的CFG桩施工工艺外，还可根据土质情况、设备条件选用以下工艺
1）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下粘性土、粉土和填土地基。
2）泥浆护壁钻孔灌注成桩适用于地下粘性土、粉土、砂土、人工填土、砾（碎）石土及风化岩层分布的地基。
3）人工或机械洛阳铲成孔灌注成桩，适用于处理深度不大、地下水位以上的粘性土、粉土和填土地基。
在实际工程中，除采用单一的CFG桩施工工艺外，有时还需要根据地质条件或地基处理的目的采用两种施工工艺组合或两种桩型的组合。
总之，施工选用何种施工工艺和设备，需要考虑场地土质、地下水位、施工现场周边环境以及当地施工设备等具体情况综合分析确定。
5.2振动沉管CFG桩施工工艺
5.2.1振动打桩锤主要技术指标。
见下表：
DZ系列振动打桩锤主要技术参数
项目
DZ11
DZ22
DZ30
DZ40
DZ45
DZ55
DZ60
电机功率/KW
11
22
30
40
45
55
60
偏心轴转速/（r/min）
1150
950
1050
900
1150
1150
900
900
1150
偏心力矩/N.m
50
130
150
250
180
196
310
300
230
激振力/kN
74
130
185
230
260
290
280
276
345
空载振幅/mm
5.0
8.0
7.5
10.4
7.5
9.0
9.5
9.5
7.2
允许拔桩力/kN
60
120
120
120
150
150
150
允许加压力/kN
120
120
120
120
120
120
120
重量/kg
630
2250
2920
3380
3100
4800
4840
电源（100m内）/kVA
50
75
100
125
150
175
175
外行尺寸/mm*mm*mm
720*
300*
1530
1015*1302*
1760
1053*1357*1841
1091*
1350*
1975
1500*1120*1*960
1240*1580*1975
1240*
1580*
2130
5.2.2施工程序
1）施工准备。
施工前应准备下列资料：
（1）建筑物场地岩土工程勘察报告
（2）CFG桩布桩图，图应标明桩位编号、设计说明和施工说明
（3）建筑物地邻近的高压电缆、电话线、地下管线、地下构筑物及障碍物等调查资料
（4）建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料
2）CFG桩施工
混合料按设计配比经搅拌机加水拌和，拌和时间不少于1min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要适当放长。
加水量按坍落度3~5cm控制，成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜
5.3施工中常见的几个问题
1）施工对土的强度影响
就土的挤密性而言，可将地基土分为三大类：
其一为挤密性好的土，如松散填土、粉土、砂土等；其二为可挤密性土，如塑性指数不大的松散的粉质粘土和非饱和粘性土；其三为不可挤密土，如塑性指数高的饱和软粘土和淤泥质土，振动使其结构破坏，强度反而降低
2）缩颈和断桩
在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小；当采用连打作业时，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，使得已打桩被挤扁成椭圆形或不规则形，严重的产生缩颈和断桩
在上部有较硬的土层或中间夹有硬土层中成桩，桩体的振动力较大，对已打桩的影响主要为振动破坏。
采用隔桩跳打工艺，若已打桩结硬强度又不太高，在中间补打新桩时，已打桩有时会被震裂。
提升沉管速度太快也可能导致缩颈和断桩。
（3）桩体强度不均匀
拔管太慢或留振时间过长，回导致桩端水泥含量较少，桩顶浮浆过多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均匀。
（4）土、料混合
当采用活瓣桩靴成桩时，可能出现的问题是桩靴开口打开的宽度不够，混合料下落不充分，造成桩端与土接触不密实或桩端附近桩段桩径较小。
若采用反插办法，由于桩管垂直度很难保证，反插容易使土与桩体材料混合，产生桩身掺土等缺陷。
5.4施工质量控制
（1）施工前的工艺试验
施工前的工艺试验，主要是考查设计的施工顺序和桩距能否保证桩身质量。
需做如下观测：
①新打桩对未结硬的已打桩的影响；②新打桩对结硬的已打桩的影响
（2）施工监测
施工监测能及时发现施工过程中的问题，可以使施工管理人员有根据把握施工工艺的决策，对保证施工质量是至关重要的。
施工过程中需做如下观测：
①施工场地标高观测；②桩顶标高的观测；③对桩顶上升量较大的桩或怀疑发生质量事故的桩开挖查看
（3）逐桩静压
对重要工程，重要施工监测发现桩顶升量较大并且桩的数量较多的工程，可逐个对桩进行快速静压，以消除可能出现的断桩对复合地基承载力造成的不良影响
对桩进行静压的目的在于将可能发生已脱开的断桩接起来，使之能正常传递竖向荷载。
这一技术对保证复合地基中的桩正常工作和发现桩的施工质量问题是很有意义的。
（4）静压振拔技术
所谓静压振拔，即沉管时不启动马达，借助桩机自身的重量，将沉管沉至预定标高。
填满料后再启动马达振动拔管
对饱和软土，特别是塑性指数较高的软土，扰动将引起土体空隙水压上升，土的强度降低。
振动历时越长，对土和已打桩的不利影响越严重。
在软土地区施工时，采用静压振拔技术对保证施工质量是有益的。
6、施工检测及验收
6.1施工检测
一般CFG桩施工完毕28d后对CFG桩和CFG桩复合地基进行检验，包括对桩身质量的低应变检测和对承载力的静荷载试验检测。
一般进行单桩或多桩复合地基承载力。
检测数量一般遵守以下原则：
静荷载试验数量取CFG桩总桩数的0.5%~1.0%，且每个单体工程的试验数量不少于3点；低应变检测桩的数量一般取CFG桩总桩数的10%。
选择试验点时应本着随机分布的原则进行选择。
挑选施工质量好的桩或施工质量差的桩，或者为了检测方便将所有试桩集中在一个区域的选桩方法，都不能体现随机分布的原则。
低应变检测取桩数10%进行检验时，建议采用下列方法选桩：
对桩编号，再选择编号个位数为0~9的任何一个数字，如个位数为5的桩为试验桩，这样就能够较好地体现随机分布的原则。
（1）CFG桩的检测
CFG桩单桩静荷载试验按《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002附录Q“单桩竖向静荷载试验要点”执行。
CFG桩低应变检测桩身质量评价分为以下四类：
①Ⅰ类桩：
完好桩
②Ⅱ类桩：
有轻微缺陷，但不影响原设计桩身结构强度的桩
③Ⅲ类桩：
有明显缺陷，但应采用其他方法进一步确认可用性的桩
④Ⅳ类桩：
有严重缺陷桩或断桩
（2）CFG桩复合地基的检测
CFG桩复合地基属于高粘结强度复合地基，荷载试验具有其特殊性，试验方法直接影响对复合地基承载力的评价。
对此，试验时按《建筑地基基础设计规范》GJ79—2002“复合地基荷载试验要点”执行。
①褥垫层的厚度与铺设方法。
试验时褥垫层的底标高与桩顶设计标高相同，褥垫层底面要求平整，褥垫层铺设厚度为50~150mm，铺设面积与荷载面积相同，褥垫层周围要求有原状土约束。
②当p~s曲线为平缓的光滑曲线时，按相对变形值确定复合地基承载力。
对于以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取沉降比s/b或s/b等于0.01所对应的压力作为CFG桩复合地基承载力特征值。
6.2CFG桩复合地基竣工验收
CFG桩复合竣工验收应提交下列资料：
（1）桩位测量放线图（包括桩位编号）
（2）材料检验及混合料试块试验报告书
（3）竣工平面图
（4）CFG桩施工原始记录
（5）设计变更通知书、事故处理记录
（6）复合地基静载试验检验报告
（7）施工技术措施
对于桩的施工容许偏差应满足下列要求：
①桩长容许偏差：
不小于设计
②桩径容许偏差：
不小于设计（40cm）
③垂直度容许偏差：
不大于1.5%
④桩距容许偏差：
±10cm；桩位容许偏差：
5cm
⑤强度容许偏差：
不小于设计强度等级（C10砼）。
7、各项保证措施
7.1质量措施
a质量目标：
工程合格率100％，杜绝重大质量事故。
b强化质量教育，树立质量第一思想，层层落实责任制，实行质量的好坏与每个职工利益挂勾。
c主要领导亲自抓质量，并建立健全质量检查制度，做到每道工序自检合格后，才进入下道工序施工；隐敝工程检查，要认真执行“三检制”即自检，专业工程师检查，监理工程师检查合格后并签认方可施工，对不合格部分坚决返工重来。
d所有原材料，半成品必须执行进货检验制度，合格后才可使用。
7.2安全措施
a加强安全教育，树立安全第一思想，建立安全责任制。
b制定较详细的安全生产措施，施工现场设立必要的安全标语，安全操作规程，以及安全防护设施等。
c坚决执行安全卡死制度，建立安全检查制度，进行定期和不定期的安全大检查，发现问题立即整改，不留隐患。
CFG沉管灌注成桩施工流程图
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