CFG桩工艺试验报告一工区108Word下载.docx
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3
DK46+100.00～DK46+740.00
8.1
3895
31611
4
DK47+020.00～DK47+320.00
1986
16089
5
DK47+710.00～DK47+990.00
6.5
1517
9831
6
DK48+370.00～DK48+570.00
5.8
1108
6420
7
DK48+925.00～DK49+070.00
7.3
808
5875
8
DK49+335.00～DK49+382.43
8.4
340
2868
9
DK50+344.84～DK50+745.00
9.8
362
3545
10
DK50+975.00～DK51+076.99
759
7608
11
DK51+190.60～DK51+310.00
1.8、2.0
767
5333
12
DK51+565.00～DK51+670.00
539
3195
13
DK52+630.51～DK52+745.00
6.8
754
5155
14
DK53+814.76～DK54+338.75
7.6
277
2103
15
DK55+040.95～DK55+240.00
955
5504
16
DK56+130.00～DK56+195.00
5.5
422
2311
17
DK56+670.00～DK57+148.35
6.6
1741
11453
18
DK57+947.86～DK58+370.00
6.7
3288
22143
19
DK58+820.00～DK58+908.04
582
4029
20
DK60+329.55～DK60+820.00
6.4
2399
15245
21
DK61+500.00～DK61+920.00
7.5
5448
40996
22
DK62+660.00～DK62+820.10
12.2
2086
25455
2.2地质情况及CFG桩布置形式
2.2.1DK55+040.95～DK55+240段
本工点位于新立屯特大桥大里程端，线路以填方通过，丘陵地区，地面为低邱缓坡，地势起伏较大，地表大部分为耕地。
路堤中心最大填土高7.18m，路堤边坡最大高度为7.95m。
。
地层：
粉质粘土，灰褐色，硬塑，含少量铁质氧化物，δo=160～180KPa：
泥岩，黄褐色，全风化，原岩结构已破坏，岩芯程砂土状，手掰易碎，δo=200KPa；
砂岩，黄褐色，全风化，原岩结构已破坏，岩芯程砂土状，含少量未完全风化角砾，手掰易碎，δo=300KPa；
砂岩，黄褐色，强风化，砂状结构，层状构造，主要矿物成分为石英、长石，岩芯程块状和柱桩，手锤击声闷，易碎，δo=500KPa，地下水位以上的土对混凝土结构具氯盐侵蚀性环境作用等级L1。
土壤最大冻结深度2.05m。
该段CFG桩总长度5504m，桩径0.5m，正方形布置，桩长5.6-5.8m，桩间距1.8m和2.0m，桩顶设0.5m碎石垫层，CFG桩施工完毕，一般28天后进行检测，检测包括低应变对桩身质量的检测和静荷载试验对承载力的检测，应使桩体完整、连续、均匀。
静荷载试验数量取桩总根数的2‰，且不少于3根，低应变检测取总桩数的10%，且不少于3根。
设计单桩承载力330KN。
2.3代表性区段的选择依据
根据本管段CFG桩加固范围总体地质概况、CFG桩间距、深度及入岩情况，结合征地拆迁、土源、交通、水电等情况综合分析比较，将试验段定在DK55+040.95～DK55+240段路基内，具体桩号见CFG桩试桩平面布置示意图，桩间距为1.8、2.0m。
试验区地貌为耕作地，施工范围内无大型结构物，附近也无居民居住。
根据路基设计图上标示的地质勘探孔揭示，该里程范围土层厚达12.2m，CFG桩加固地层在粉质粘土层。
该段地基基本承载力为σ0≥160KPa,设计CFG桩长5.8m，该段路基的地质及地表情况能代表本管段地区路基CFG桩加固施工的特点，因此拟在该段选定8根CFG桩进行试验，其中1.8m桩间距4根，2.0m桩间距4根。
三、试验段试验目的、范围和内容
3.1试验目的
⑴通过试桩方式验证机械性能及CFG桩的施工工艺及过程控制。
⑵通过试验验证和调整最佳混合料配合比、坍落度、钻机拔管速度等各项工艺性参数。
⑶形成具有指导性意义的施工工艺和方法，以指导全段的CFG桩的施工。
3.2试验范围及布置形式
3.2.1CFG桩试验平面布置图
CFG桩试桩平面示意图（单位：
cm）
3.2.2本次试验地点选在设计范围内，与设计桩位错开布置，CFG桩长按现场地质情况确定。
3.3试验内容
成桩工艺试验的主要内容有：
长螺旋钻机的终孔电流；
导管提拔和混合料泵送的配合；
地层合适的拔管速度；
混合料的最佳配合比、坍落度；
桩位施工顺序；
桩体完整性低应变法检测；
单桩静载试验；
长螺旋钻机的有效钻杆长度等。
四、施工人员、机械设备投入情况
4.1人员情况
进行试验前，项目部一工区成立以工区总工王志峰为组长、第四架子队项目队长、技术负责为副组长的质量管理小组，主要参与人员见下表2。
质量管理小组成员表
表2
姓名
职称
职务
备注
王志峰
高级工程师
一工区总工
李峰
工程师
一工区工程部长
高希恩
助理工程师
工区专业工程师
王福章
第四架子队队长
李林
架子队技术主管
李英建
安全员
高阳
试验员
参加试验段施工的生产工人有工班长1人、桩机司机、砼泵司机、发电机司机各1人，桩机配合人员3人。
4.2设备投入
CFG桩试验主要采用长螺旋桩机成孔，管内灌注水泥、粉煤灰、碎石等混合料的方法施工，其配套施工机械设备详见表3
表3
主要机械设备一览表
设备名称
规格型号
单位
数量
状态
长螺旋桩机
CFG-26
台
良好
混凝土泵
HBT40
合格
发电机
250KW
混凝土输送车
8m3
辆
4.3测量及检测仪器
检测状态
全站仪
TCA2003
水准仪
DNA03
水准尺
3m
把
垂球
个
塌落度测试仪
套
五、CFG桩施工工艺
5.1材料要求及检测
CFG桩混和料：
混和料的强度不小于20MPa，坍落度控制在180-220mm，外加剂、粉煤灰，均应符合《客专路基工程施工技术指南》、《客货共线铁路路基工程施工技术指南》的有关规定及设计要求，其掺量应根据施工要求通过试验室确定。
配合比按试验室试配选定。
所需要原材料检测合格证明文件、试验报告和配合比报告详细见附件。
5.2作业条件
在正式开始施工前，现场作业条件要达到如下要求：
清理施工场地并做到‘三通一平’；
检查电源、线路，并做好照明准备工作；
临时水准点测设及桩位放样与复核；
地质核对；
原材料进场检验与备料；
机械设备进场安装与调试；
混合料配合比；
绘制CFG桩施工顺序示意图，并在施工现场挂牌标识等等。
5.3CFG桩复合地基施工流程图
单桩施工主要采用长螺旋钻孔芯管内泵压CFG桩混和料灌筑施工工艺。
长螺旋钻孔芯管内泵压CFG桩混和料筑施工流程详见下图。
5.4混合料配比试验
CFG桩混合料为水泥、砂、碎石和粉煤灰，外加剂根据情况掺加，桩体设计强度不小于20MPa，施工配合比由实验室进行，配合比详见配合比报告。
5.5操作工艺
5.5.1放线：
施工前根据放出的施工桩位，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示，桩位偏差小于5cm。
5.5.2钻机就位:
钻机就位必须平整、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。
钻机就位后，采用在钻架上挂垂球的方法测量钻杆的垂直度或利用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。
为准确控制钻孔深度，应在桩架上做出控制深度的标尺，以便在施工中观测、记录。
在钻塔前接上1个400A的交流电流表，以显示不同地质条件的电流变化。
5.5.3混合料搅拌:
混合料搅拌要求严格按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少于1min。
并在泵送前混凝土泵料斗提前备好料。
5.5.4钻进成孔:
在开钻前对所有长螺旋钻机进行标尺、刻度复核，消除误差。
每次钻机就位前都要根据桩机上的垂球或指针校核导向架垂直度，确保桩身垂直。
开始钻孔前，通过泵送水泥砂浆检查芯管顶部的气眼是否通畅、混凝土输送软管是否接头良好，是否有扭曲现象。
根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计高程时，停止钻进。
5.5.5验孔:
检查孔深及垂直度偏差，填写隐蔽记录，并进行签认。
5.5.6灌筑成桩:
钻孔至设计高程后，停止钻进。
混合料经坍落度检查合格后，开始泵送混合料，每根桩的投料量应不少于设计灌筑量。
钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料，提拔速度控制在试桩工艺确定的参数值范围内，拔管应均匀连续进行。
施工桩顶高程宜高出设计高程50cm。
5.5.7钻机移位:
CFG桩的数量、布置形式及间距直接影响地基处理的效果。
钻机移位时，必须根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，确保桩位准确。
避免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。
5.5.8土方弃运:
桩体施工完成2～3h，在初凝前采用自重<
3t的小型挖掘机直接挖除打桩弃土，并采用小型运输车转运至指定弃土场堆放。
清运时不得对设计桩顶高程以下的桩身造成损害，不可破坏工作面未施工的桩位。
5.5.9桩头的保护:
施工高度一般宜高于设计高程50cm，并采用湿黏土对桩顶封囤保护；
桩体达到一定强度后（一般为7～14d），方可挖槽，严禁挖槽时机械撞击桩头；
不可用重锤或重物横向击打桩体；
合理安排施工顺序，避免后序桩的施工对已施工桩头的破坏。
5.5.10桩间土保护:
为了避免扰动桩间地基土，桩顶高程以上宜预留300～500mm厚的保护土层；
雨后钻机下应铺设碎石垫层，避免扰动地基土。
5.5.11桩间土清理:
CFG桩区段施工完成达14d后，在路基两侧放出桩顶高程控制线，采用自重<
3t的小型挖掘机挖除桩间土，挖掘机挖斗宽度应小于桩间净距；
挖掘机作业时采用倒退开挖法，保证始终在弃土上作业。
并确保清理时不对桩身造成损害，不扰动设计高程以下桩间土、不压坏桩头。
施工高度保证在桩顶高程以上，并用人工清理基底虚土，保证场地平整不积水。
如果超挖，应制订相应的回填措施报监理和设计同意后方可实施，不得擅自施工。
5.5.12截桩头、挖除:
桩间土清除后，需要截除桩顶设计高程以上桩头，在截取桩头前应准确测量桩顶高程，并标出高程水平位置。
截桩方法采用“电锯切割法”。
“电锯切割法”即采用截桩机截桩，手执切割机或可移动立式切割机沿高程线上2cm位置将桩身四周锯缝，锯缝深度5～15cm（具体深度现场试验确定），使CFG桩沿切割线处形成预裂面；
将钢楔插入切缝处，然后轻锤钢钎使之继续钎入造成切割面断裂而截断桩头。
截桩过程中严禁使用挖机直接截断桩头或采用风镐凿桩，不得用锤头大力敲击桩头。
六、试验总结
6.1施工数据记录
（1）试桩记录情况
桩号
成孔时间
灌注时间
钻进速度
开始
终止
设计
实际
1＃
9:
23
5.6
5.63
1）土层：
1.2m/min~1.4m/min；
2）岩层：
0.3m/min左右
电流值一般为110A，至设计孔深145A。
2＃
10:
5.64
3＃
50
56
59
4＃
11:
35
42
46
5.65
5.69
5＃
12:
5.7
5.74
6＃
55
13:
03
06
5.75
7＃
25
32
5.83
8＃
58
14:
02
5.84
（2）灌注砼拔管数据记录
1#
15#
20#
24#
32#
40#
45#
设计桩长（m）
拔管速度（m/min）
1.5
1.6
1.7
充盈系数
1.21
1.18
1.15
1.13
1.12
1.20
1.19
根据地质及机械性能情况，由上表试桩数据得出钻机钻进速度在该地层应控制在1.2～1.4m/min之间，在岩层内的钻进速度控制在0.3m/min左右，提管速度在该地层应控制在1.5～1.8m/min之间。
（3）混凝土配合比
CFG桩混凝土理论配合比为：
水泥：
粉煤灰：
砂：
碎石：
外加剂：
水=255:
85:
743:
1114:
3.4:
153；
水胶比0.45，坍落度要求为180～220mm，施工配合比为：
757:
1121:
132；
水胶比0.45，出厂坍落度为198mm，施工现场实测坍落度为188mm、185、190mm，混凝土泵送性能良好，未出现堵管现象。
通过工艺性试桩试验，表明混凝土混合料理论配合比为：
水胶比0.45，坍落度要求为180～220mm，满足泵送混凝土需要，可作为施工指导数据。
6.2CFG桩施工过程控制
6.2.1桩位放样
利用全站仪放样桩位后，记录地面标高，打入竹签并用白灰标识，在各排桩处边界外适当位置，设置临时控制桩（护桩），以校核施工过程中桩位偏差。
6.2.2钻孔
钻机就位后，利用自身液压系统调平钻架，直角方向利用钻架上对中锤核查对中，垂直度满足不大于1%，钻头对正桩中心竹签缓缓下落至地面，记录钻架上方孔深标识初始读数，根据地面标高，计算设计孔深时的终读数。
钻孔时，先慢后快，减少钻杆晃动，防止偏孔。
钻孔过程中若出现电流值突然偏大，并持续较长时间，应停钻，检查原因并核实地质情况是否与设计文件相符。
钻孔过程中，及时清理钻孔出土，防止覆盖邻近桩位，便于混凝土灌注至桩顶时，判定混凝土超灌高度情况。
6.2.3混凝土灌注
混凝土灌注前，检查输送管道密封性，接头连接扣件是否安装牢固，首桩砼灌注前，泵送砂浆润滑管道。
钻孔至设计孔深后，现场技术人员复核孔深与设计相符，指挥人员指挥泵送混凝士，当钻管内填满混凝土时，动力头位置发出鸣笛提示，开始匀速提管；
泵送过程中，司泵人员密切注意泵压变化，当泵压突然变大，混凝土不进料时，表明堵管，应立即停止泵送，检查堵管位置及原因，立即进行管道疏通，严禁加压泵送，避免泵管爆裂。
砼灌注接近桩项位置时，适当减慢提管速度，加大桩项混凝土泵送压力，并超灌50cm高度混凝土，保证桩顶混凝土密实性。
灌注过程中，校核实际灌注量是否与设计用量相符，保证实际灌注量不小于设计用量，发生负偏差值时，需分析原因，提出解决办法。
6.2.4清土
成桩后混凝土终凝前，采用人工配合小型机械对桩周土及混凝土进行清除，清除至桩帽顶，清除废弃土方及时清运至施工场地外。
6.2.5截桩
成桩7天后，利用小型挖机清除桩周土至设计桩顶标高，局部位置人工配合清土。
利用截桩机环向切割桩头，保证切痕在l0cm以上，人工截除桩头，并用钢钎找平桩头，桩顶标高误差保证在±
5cm内。
严禁重锤击打桩头，严禁机械拉断桩头，防止浅部断桩。
6.3人员及机械设备配置
6.3.1机械配置
通过工艺性试验结果表明，现场采用JZB60型液压步履式长螺旋钻孔机、250KW发电机组、HBT60S型混凝土输送泵及混凝土运输车的组合能满足施工需要。
6.3.2人员配置
根据工艺性试验，每台长螺旋钻孔机每班作业人员配置为：
工班长1人，指挥1人、输送泵操作员1人、螺旋钻机操作手1人、普工4人。
现场施工过程中，每工作班组作业人员按照以上人员配置，满足施工需要。
6.4工艺参数总结
根据本次工艺性试桩过程的设备及人员配置、施工过程的数据分析及成桩检测结果，总结在黏土地层及强风化泥质粉砂岩的情况下，选用JZB60型液压步履式螺旋钻孔机施工，HBT60S输送泵配合时，可选用以下参数进行施工。
（1）钻进速度控制。
土层：
1.2m～1.4m/min；
岩层：
0.3m/min。
（2）终孔标准。
以桩长为主控项目，终孔电流值以135～145A之间作为校核。
（3）灌注混凝土拔管速度。
以1.5m～1.8m/min的速度拔管，根据泵送管道长度及混凝土和易性等适当调整。
（4）混凝土理论配合比。
CFG桩混合料的理论配合比：
水胶比0.45，坍落度要求为180～220mm，能满足CFG桩设计要求。
（5）灌注标高：
混凝土灌注至桩顶时，超过桩顶设计标高50cm，可满足桩顶密实度要求。
（6）桩头截除：
混凝土灌注7天后，可利用环向切割机械进行桩头切除。
七、CFG桩常见问题的预防措施
7.1导管堵塞
堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料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桩混合料失水或结硬,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混合料配合比不合理。
当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混合料和易性不好,常发生堵管。
因此,要注意混合料的配合比,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混合料搅拌质量有缺陷。
在CFG桩施工中,混合料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。
混合料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。
坍落度太大的混合料,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,混合料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,开始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。
若注满混合料后不及时提钻,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合料塞体，使管路堵塞，混合料不能下落。
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；
混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,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。
7.2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。
7.3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桩，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。
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。
7.4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，防止混合料下落不充分，使土与桩体材料混合，导致桩身掺土等缺
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