CFG桩作业指导书详解.docx
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CFG桩作业指导书详解
CFG桩施工作业指导书
1.适用范围
适用于新建铁路*****段CFG桩工程施工。
2.作业准备
2.1技术准备
2.1.1材料及试验准备
桩体材料采用碎石、砂、粉煤灰、水泥、外加剂等配合而成，混凝土按C15配合比配制，各种材料必须按照规范及设计配合比要求进行相关试验检测。
水泥为P.O42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，混凝土采用28d龄期标准试块抗压强度应达到C15混凝土标准，长螺旋成孔、管内泵压混凝土成桩的坍落度宜为160-200mm，振动沉管灌注桩施工的坍落度宜为30-50mm，振动沉管灌注桩成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。
配合比采用的碎石、砂、粉煤灰、水泥、外加剂等原材料应试验检测合格后，方可进行CFG桩桩体室内配合比试验。
施工前按照监理单位审批的CFG桩试桩方案，将CFG桩室内配合比在拌和站内根据进场的原材料含水率换算成施工配合比，采用拌和机拌料，试拌合格后，采用混凝土罐车运输至施工现场，CFG桩成桩工艺性试验要求不少于3根，以确定施工配合比、拔管速度、单桩混凝土投入量、混凝土坍落度等施工参数。
试桩工艺总结报监理单位审批后，方可进行大面积施工。
2.1.2根据工点设计图绘制布桩图，并注明桩位标号及施工说明。
2.2人员准备
配备施工负责人、技术主管、专职安全员、技术员、质检员、测量员、试验人员、工班长及操作工人。
在开工前组织技术人员认真学习有关CFG桩路基施工工点图纸，掌握CFG桩有关技术问题，熟悉《铁路工程地基处理技术规程》TB10106-2010等有关规范和技术标准，对施工人员和操作工人进行技术交底和岗前培训，为工艺性试验做好技术准备工作。
2.3机具设备准备
按设计要求并结合工程实际，合理选择施工机械和材料。
怀邵衡铁路地基处理CFG桩使用长螺旋钻机，长螺旋成孔管内泵压混凝土灌注桩法适用于粘性土、粉性土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。
2.4场地准备
先按设计图纸和技术规范要求进行场地清理和整平，场地内设置横坡和纵坡，场地两侧开挖排水沟，以利于场地排水，清除地表下各种障碍物（包括生活垃圾、树木等，改移地下管线、电缆等），清理后的场地达到满足施工要求，施工桩顶标高高出设计桩顶标高不少于0.5m。
3.技术要求
CFG桩施工各项指标应符合《铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（TB10414-2003）、《新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2004]8号）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）、《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010、J1078-2010）等规范和怀邵衡铁路设计图纸要求。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
长螺旋钻管内泵压混凝土灌注法施工程序：
施工准备→工艺性试验确定工艺参数→场地平整→测量放样→钻机就位→钻进至设计深度→泵送混凝土→均匀拔钻至桩顶→移机→检测验收
4.2施工工艺流程
长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程图
5.施工要求
5.1施工准备
施工前，先按图纸设计原地面要求进行场地清理和整平，测量人员按施工设计图和布桩图，进行桩位、原地面标高、孔口标高等有关测量放样工作，测量放样记录及布桩图等，报请监理工程师复核抽查，报检合格后进入下道工序。
开工前认真进行地质核查，根据地质条件及噪声或泥浆污染要求等因素确定试桩工艺，根据试桩工艺确定长螺旋钻管成桩钻进速度、拔管速度、单桩混凝土投入量与拔管速度关系。
5.2施工工艺
⑴做好钻机定位，要求钻机安放保持水平，钻杆保持垂直，其垂直度偏差不得大于1.0%，钻头对准孔位中心，允许偏差在50mm以内，钻杆与钻孔方向应一致。
⑵混凝土拌合与运输
混凝土搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少于2min。
混凝土坍落度和含气量应满足配合比设计要求（设计要求长螺旋钻管内泵压混凝土法施工时，坍落度控制在160～200mm），混凝土采用拌和机集中拌合，混凝土罐车运输。
⑶钻进成孔
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。
一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。
在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。
当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。
当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。
施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。
⑷灌注及拔管
成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混凝土，当钻杆心充满混凝土后开始拔管，严禁先提管后泵料。
成桩拔管速度应按照工艺试验总结确定，一般控制在1.2～1.5m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。
灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。
施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。
⑸移机
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。
施工时由于钻出的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。
因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
5.3施工工艺要点
5.3.1钻机进场前应对作业场地进行整平碾压，承载力应满足机械作业要求。
平整场地标高应比设计桩顶标高高出0.5m。
5.3.2钻机就位后调整钻杆垂直并对准桩位中心。
5.3.3施工使用原材料必须符合设计要求。
5.3.4施工前应进行工艺性试桩试验，试验桩数每工点不少于3根。
5.3.5施工前应进行室内配合比试验，确定各种材料的最佳用量。
5.3.6钻孔前由精测队用GPS放出路基中心和边线，确定加固范围，然后根据布桩图设计放出每个桩位，并做好标记。
钻孔前在钻杆上作出长度标记，作为孔深控制依据。
5.3.7施工前收集有关工程地质、地下管线、构造物等资料，包括土层分布、土的含水量、地下水侵蚀性等，并开挖两侧排水沟，疏通排干地表积水，清除场内杂物，平整场地。
5.3.8成桩时用水准仪测量，成桩顶标高高出设计不少于0.5m，CFG桩达到设计强度后，桩头0.5m范围应切除。
大型机械不得进入成桩区。
（1）清土采用小型机械设备，人工配合，避免断桩及对地基土的扰动；
（2）清土预留30cm人工清除，找平；
（3）清槽后采用环形切割机截桩，截桩标高控制在桩帽顶下40cm处，并保持桩顶面平整（如右图）。
5.3.9CFG桩采用圆形扩大桩帽，桩帽顶宽0.9m，高0.5m，现场浇筑C35钢筋混凝土。
5.3.10进行跳桩法施工，避免造成相邻桩断桩，尤其是沉管法施工时，一般跳桩1～3根。
5.4CFG桩施工期间常见问题的预防措施
5.4.1导管堵塞
堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混凝土灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。
它直接影响CFG桩的施工效率,增加工人劳动强度,还会造成材料浪费。
特别是故障排除不畅时,使已搅拌的CFG桩混凝土失水或结硬,增加了再次堵管的几率,给施工带来很多困难。
（1）产生堵管的原因有以下几点:
①混凝土配合比不合理。
当混凝土中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混凝土和易性不好,常发生堵管。
因此,要注意混凝土的配合比,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在设计及规范允许的范围内。
②混凝土搅拌质量有缺陷。
在CFG桩施工中,混凝土由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。
混凝土在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。
坍落度太大的混凝土,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。
坍落度太小,混凝土在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。
③施工操作不当。
钻孔进入土层预定标高后,开始泵送混凝土,管内空气从排气阀排出,待钻杆内管及输送软、硬管内混凝土连续时提钻。
若注满混凝土后不及时提钻,混凝土泵一直泵送，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,同样可使钻头阀门处产生无水泥浆的干硬少浆的混凝土塞体，使管路堵塞，混凝土不能下落。
④设备缺陷。
弯头曲率半径不合理也能造成堵管；弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管；混凝土输送管要定期清洗,否则管路内有混凝土的结硬块,还会造成管路的堵塞。
（2）控制措施：
①保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和坍落度符合要求；②灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净；③加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。
5.4.2偏桩
一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。
多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。
控制措施：
①施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；②放桩位时认真仔细，严格控制误差；③桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。
5.4.3断桩，夹层
断桩是由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度，钻头上的泥块落入孔内，或是用大型机械（装载机或挖掘机）野蛮清理桩间土，造成CFG桩身浅层断桩。
如果CFG桩设计标高以下断桩，则必须采取补救措施。
假如断裂面距桩头较近，可接桩至设计标高；如果是断桩位置较深，应在旁边补加一根CFG。
控制措施：
①保持砼灌注的连续性；②严格控制提速，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩；③不能用大型机械清理桩间土，用小挖机配合人工清理桩间土；④清理出桩头后，用切割机截桩头，不能用大锤蛮力敲打桩头。
5.4.4桩身不完整、夹泥
（1）施工过程中，应控制拔管速度始终保持均匀一致。
提升速度不能超过设定值。
（2）长螺旋钻机管内泵压法泵送混凝土过程中，应严格控制钻头活瓣打开的宽度或提钻速度，防止混凝土下落不充分，使土与桩体材料混合，导致桩身掺土等缺陷。
（3）跳桩施工，成桩时降低拔管速度，保持在1.5m/min或更低，泵压保持在10Mpa或以上。
5.4.5桩身砼收缩
桩身回缩是普遍现象，一般通过掺加外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数＞1。
控制措施：
①桩顶至少超灌0.5m，并防止孔口土混入；②选择减水效果好的减水剂。
5.4.6桩头质量问题
（1）桩头空芯。
主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。
钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混凝土时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。
为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
（2）桩端不饱满。
这主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。
这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。
为杜绝这种情况,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。
（3）夹泥、气泡、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。
控制措施：
①防止桩口土块混入砼中；②保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡；③桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩。
5.4.7单桩承载力低
主要与桩底情况有关，桩底承载力不足，没有施工到设计标高。
控制措施：
①控制桩长，施工到设计标高，桩底一定要到设计所要求的持力层上；②灌注桩身混凝土时一定先泵送混凝土后提钻，以保证桩底嵌固良好；③在黏土层中钻孔时要加快进展速度，以防螺旋钻的离心作用在钻孔壁上造成泥皮而降低桩摩阻力。
5.4.8窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况,打完某号桩后,在施工相邻的桩时,发现未结硬的某号桩的桩顶突然下落,当相邻的桩泵入混凝土时,某号桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。
发现窜孔的条件有如下三条:
（1）被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂；
（2）钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；
（3）土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。
由于窜孔对成桩质量的影响,施工中采取的预控措施:
①采取隔桩、隔排跳打方法；②设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰动；③减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累；④合理提高钻头钻进速度。
6.劳动组织
采用架子队组织模式。
施工人员结合工艺性试验确定的方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
每钻机主要劳力组织
序号
工种
人数
1
施工员
1
2
技术员
1
3
试验员
1
4
安全员
1
5
机械操作员
3
6
材料员
1
7
电工
1
8
普工
4
合计
13
7.材料要求
桩体材料采用碎石、砂、粉煤灰、水泥等配合而成，各种材料必须按照设计要求进行相关试验检测。
混凝土28天龄期标准试块抗压强度应达到C15混凝土的标准。
振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为30～50mm，长螺旋成孔管内泵压混凝土成桩施工的坍落度宜为160～200mm。
水泥为P.O42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，碎石应符合设计级配要求。
8.设备机具配置
主要施工机具见下表
每工点主要施工装备配备表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
CFG桩机（长螺旋钻机）
套
1
2
砼输送泵
HBT60C
台
1
砼由拌合站统一供应
3
振捣棒
50
2
4
发电机
250kw
台
1
5
GPS
台
1
6
水准仪
台
1
9.质量控制及检验
9.1质量控制措施
9.1.1为检验CFG桩施工工艺，机械性能及质量控制，核对地质资料，在工程施工前，同一工点，相同地质条件应先做不少于3根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺。
9.1.2CFG桩的数量、间距及布置形式符合设计要求。
9.1.3桩长、桩顶标高和桩身直径符合设计要求。
9.1.4CFG桩施工中，每台班必须制作不少于3组试块（150mm×150mm×150mm），进行28天强度检验，成桩28天后应及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验，承载力和变形模量符合设计要求。
9.1.5通常桩顶混凝土密实度差，强度低，对此采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。
9.1.6桩身每方混凝土掺加粉煤灰量及坍落度控制根据设计配合比要求确定，并经监理工程师批准的参数进行控制。
9.1.7及时清除弃土。
截桩采用切割法，清理桩间土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
9.1.8冬季施工时混凝土入孔温度不低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。
9.1.9整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并做好施工原始记录，记录钻压电流值、孔深、单桩混凝土灌入量、堵管及处理措施等。
9.1.10CFG桩施工属隐蔽工程，施工完毕后报监理签认后方可进行下一道工序施工。
9.1.11桩顶垫层铺设宜采用静压法，压实质量应满足设计要求。
9.2质量检验
CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法见下表。
CFG桩允许偏差、检验数量及检验方法
序号
检验项目
允许偏差
检验数量
检验方法
1
水泥和粗细骨料品种、规格及质量
满足设计要求
每批抽样检验1组
质量证明文件及抽样试验
2
混凝土坍落度
符合工艺试验
每台班抽样检验2次
现场坍落度试验
3
混凝土强度度
符合设计要求
每台班做1组试件
28d标准养护抗压强度试验
4
施工数量、布桩
形式
满足设计要求
全部检验
观察、现场清点
5
每根桩的投料量
不少于设计
每根桩
料斗现场计量或砼自动记录
6
桩的有效长度
满足设计要求
每根桩
测量钻杆或沉管长度
7
桩身质量、完整性
满足设计要求
总数的10%，且不少于3根
成桩7d，低应变检测
总数的2‰，且不少于3根
成桩28d，桩中心全长取芯观察均匀性、完整性，取上、中、下不同深度的不少于3个式样做抗压强度试验
8
复合地基承载力
满足设计要求
总数的2‰，且每检验批不少于3根
平板荷载试验
9
间距（纵横向）
±50mm
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
10
桩身垂直度
1%
经纬仪或吊线测钻杆垂直度
11
桩体有效直径
不小于设计值
开挖50-100cm后，钢尺丈量
10.安全及环保要求
10.1安全要求
10.1.1所有现场施工人员佩带安全帽，特种作业人员佩带专门的防护工具。
10.1.2钻孔作业施工时，应做好孔口防护，防止人或异物坠入。
10.1.3夜间施工应有足够的照明。
10.1.4钻机放置平稳，安装后钻杆中心线的偏斜应小于全长的1%，启动前检查各部位连接情况，启动后做空运转试验，检查仪表、温度、制动等各项正常后，方可作业。
10.1.5钻进中如机架出现异常的摇晃、移动、偏斜或发出异常声响时，应立即停钻，经处理后方可继续钻进。
10.1.6钻杆改变回转方向时应待钻杆完全停转后再进行。
10.1.7发现紧固螺栓松动时应立即停机，紧固后方可继续作业。
10.1.8高压泵管不得超过压力范围使用，防止高压泵管破裂。
10.1.9钻杆上的土应及时清理干净，防止坠落伤人，严禁用手直接清理。
10.1.10机械设备操作人员必须经过专门训练，熟悉机械操作性能，经过专业管理部门考核取得操作证或驾驶证后上机操作。
10.1.11机械设备操作人员和指挥人员严格遵守安全操作技术规程，工作时集中精力，谨慎工作，不擅离职守，严禁酒后驾驶。
10.1.12机械设备发生故障后及时检修，绝不带故障运行，不违规操作，杜绝机械和车辆事故。
10.1.13专业电工持证上岗。
电工有权拒绝执行违反电器安全操作规程的工作指令，安全员及时制止违反用电安全的行为，严禁违章指挥和违章作业。
10.1.14现场施工用电线路一律采用绝缘导线。
移动式线路使用胶皮电缆。
使用时提前认真检查确保电缆无裸露现象。
10.1.15现场用电设备做好防雨工作，用电采用三相五线制，两级漏电保护装置。
非电工不得安装、操作电器设备。
10.1.16电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。
用电必须分闸，严禁一闸多用。
电缆必须架空2.0m以上，严禁拖地和埋压土中，电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等保护措施。
10.1.17截桩机处理桩头时应防止锯片伤人。
10.2环境保护要求
10.2.1在距离居民生活区较近的施工现场，须采取必要的噪声控制设施，如设立隔声屏障等。
10.2.2生产及生活垃圾应用封闭运土车运至指定地点，不得随处遗撒。
10.2.3夜间施工灯光集中照射，避免灯光扰民。
10.2.4现场的水泥、砂石料等必须遮盖存放，废水泥应回收，避免扬尘。
10.2.5运转时有粉尘发生的施工场地，如水泥混凝土拌和机站等投料器应有防尘设备。
在这些场地作业的工作人员配备必要的劳保防护用品。
10.2.6施工中产生的废弃泥浆必须经过沉淀池沉淀处理后，用密封的槽车外运到指定地点处置。
10.2.7运输车辆进出的主干道应定期洒水清扫，保持车辆出入口路面清洁，以减少由于车辆行驶引起的地面扬尘污染。
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