3cfg桩工艺性试验方案1Word格式文档下载.docx
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地震动峰值加速度0.10g（地震基本烈度Ⅶ度）
特殊岩土：
该段表层花岗岩岩风化残积土，土质松软、易软化，遇水易坍塌，设计及施工中须加强边坡及地基加固处理措施。
不良地质：
该段路基位于地震区，路基填料采用抗震性能好的填料。
2、编制依据
（1）《高速铁路路基工程施工技术规程》（Q/CR9602－2015）；
（2）《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2018）；
（3）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2012）；
（4）《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106－2010、J1078－2010）；
（5）《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009J962-2009）；
（6）汕汕铁路SSZQ-4标《实施性施工组织设计》；
（7）铁路总公司、建设单位等有关规定的相关要求；
（8）新建汕头至汕尾铁路DK71+644.47～DK109+080段站前工程SSZQ-4标段现场调查资料；
（9）新建汕头至汕尾铁路DK71+644.47～DK109+080段站前工程SSZQ-4标段招标文件、设计图纸、工程量清单；
（10）我单位对客运专线的研究以及在武广、郑西、哈大、京石、沪昆、京霸、连镇、合安、贵南等客运专线施工中积累的经验、技术力量、设备能力等。
3、试桩地点、内容及目的
（1）试桩地点
试桩地点选择在7号路基DK102+630.92-DK103+204.38段，选取该段路基中DK102+920-DK102+940段，长度20m，选取长度8m的3根、10米的3根桩进行试桩。
（2）试验内容
成桩工艺试验：
检验施工设备以及施工工艺的适用性，获取混凝土配合比、泵送速度，钻杆提升速度，混凝土坍落度、保水性以及不同深度土层的施工电流等数据，为施工工艺的合理选择提供依据；
积累现场施工组织与管理经验，磨合施工队伍与施工机械设备。
桩身质量检测：
进行桩身完整性检测，桩身混合料强度检测，为优化施工参数和混凝土配合比提供依据。
单桩承载力检测：
验算桩侧摩阻力、桩端阻力，了解桩的承载性能，为持力层的合理选择提供依据。
试桩现场地质核查：
了解土层的分布情况以及各个土层的力学性能。
复合地基承载力试验：
获取不同桩长的复合地基承载力和沉降数据；
评价不同方案的加固效果。
（3）试桩目的
由于本区段内设计基底处理CFG桩工程数量较大，为了在大面积开工前取得满足质量要求的施工工艺和施工参数、验证设计指标、核对现场地质情况，为后期全面开工奠定基础。
本次试验区段选择具有代表性区段进行CFG桩的试桩工作，试桩定在红线内进行，但不得在原桩位上。
试桩CFG桩数量8m和10m各3根，间距2m布桩进行试验。
4、试桩准备
（1）施工准备
1核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法。
本分部采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注方法。
2进行满足桩体设计强度的配合比试验，确定各种材料的施工用配比。
3平整场地，清除障碍物，标记处理场地范围内地下构造物及管线。
4测量放线，定出桩位并标识。
5施工前清除地表耕植土，进行成桩工艺试验，确定施工工艺和参数。
（2）主要施工机具的配置
表4-1主要施工机具的配置
序号
机械设备名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
HZS搅拌机
180型
台
2
装载机
50型
3
混凝土罐车
10m³
6
4
长螺旋钻机
GZL-90
5
混凝土输送泵
90型
发电机
120KW
组
备用
7
挖掘机
200
8
自卸汽车
9
洒水车
10
油车
11
其他小型机具
若干
辅助设施与机具：
小推车、重锤、水准仪、全站仪、测绳、钢尺等。
（3）劳动力配备
表4-2现场管理人员配置表
姓名
职务
主要职责
任宏瑞
分部经理
负责施工进度、质量、安全等协调工作
左鹏
分部总工程师
负责施工生产与技术上的协调工作
黄国星
工程部部长
负责施工中技术指导控制工作
和平
安质部部长
负责施工中安全及质量检测工作
胡从旺
物机部部长
负责施工中物资供应工作
吴根军
试验室副主任
负责施工中试验、检测工作
胡长江
办公室主任
负责施工中现场宣传策划工作
杨磊
测量主管
负责施工中测量工作
王大亮
技术主管
负责现场技术交底及交底落实工作和质量检测工作
苏智东
王怡博
调度
负责施工中相关调度工作
12
祝振甲
技术员
负责路基施工中的相关记录工作
劳动力组织方式：
采用架子队组织模式，施工人员应结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
表4-3作业班组人员配置表
负责人
1人
技术、质检、测量及试验人员
4人
专职安全员
班组长
3人
机长
普工
12人
电工
挖机司机
汽车司机
泵机操作手
6人
5、试桩施工顺序及施工工艺
做好各项施工准备工作，在施工中安排施工技术人员负责对现场作业人员进行技术交底和安全交底、现场施工记录，收集相关数据资料，在施工中认真及时填写钻进时间、深度记录及混凝土浇筑记录。
本次试桩使用长螺旋钻孔泵压混合料的施工方法，工艺流程详见《施工工艺流程图》，施工顺序是：
（1）平整场地：
清除施工场地内地表附着物，对影响桩机作业的松软土地段采取压实处理，做好场地内的防排水措施。
（2）桩位放样：
按照设计图纸的桩位在现场进行布桩，使用全站仪精确放样出桩位中心，并用木桩打入20cm深后灌入白灰。
（3）钻机就位：
钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度偏差不大于1%。
垂直度的检查由现场技术员采用掉垂球的方法或采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度，每根桩施工前由专门的人员进行桩位对中及垂直度检查,确定满足要求，方可开钻。
（4）CFG桩桩体混合料由水泥、卵石（或碎石）、石屑或砂、粉煤灰（必要时加适量泵送剂），加水在搅拌机中强制搅拌而成。
同时各混合材料应根据地下水对混凝土侵蚀类型、侵蚀程度，依据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）有关规定执行。
混合料的密度一般为2.1-2.3t/m³
。
长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法混合料塌落度为160mm~200mm，强度C20，选定配合比=1:
0.25:
3.10:
3.95:
0.013:
0.66。
1水泥：
采用42.5级普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥；
当地下水有侵蚀性时采用抗侵蚀性水泥或32.5级矿渣水泥。
2卵石或碎石粗骨料：
满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m³
，最大粒径：
振动沉管法不大于50mm，长螺旋钻孔、管内泵压混合料注浆法不大于25mm。
3砂：
采用干净的河砂，类型应为中粗砂，含砂量小于5%。
4石屑：
石屑率一般在0.25~0.33。
5粉煤灰：
长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法所用粉煤灰细度（0.045mm方孔筛筛余百分比）不大于45%，即等级要求Ⅲ级或Ⅲ级以上。
泵送剂：
泵送剂用于改善拌和料泵送性能，泵送剂用于勉强可泵的混合料，掺入量根据泵送剂的类型而不同。
当混合料泵送性能满足施工要求时，可不掺泵送剂；
当水泥掺入量相对较低和气温高的季节，需要时可在配比中加适量泵送剂，但必须严格控制掺入量。
（5）运输：
混凝土的运输采用混凝土罐车，运料及等待过程中混凝土罐必须处于旋转状态。
（6）密闭性试验：
钻机首次钻孔时，需要先泵压水和M10水泥砂浆，将钻杆移至不影响钻孔的地方，用高压输送泵开始泵压1～2m3水，然后泵压1～2m3的水泥砂浆，直至钻尖出料口处泵出砂浆，目的是检查泵压管的密闭性，同时在泵压之前起到润滑管道的作用。
（7）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地时，启动马达钻进，先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。
在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，降低钻孔速率，防止桩孔偏斜、位移，钻具损坏。
根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。
钻进过程中将注浆软管摆放圆顺，避免软管自由下落出现折角，造成堵爆管事故。
在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位置的电流值，作为地质复核情况的参考。
图5-1：
CFG桩施工工艺流程图
（8）灌注及拔管：
钻孔至设计标高后停止钻进，开始泵送混合料灌注，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，采用静止提拔钻杆，拟定提拔灌注速度控制在2-2.5m/min，施工时桩顶标高高出设计标高50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护。
灌注过程中钻机配一名指挥人员，吹哨或摇旗指挥泵机司机开泵和停泵，当钻杆芯管内充满混凝土时，在钻杆顶部有一个直径25mm的冒浆口开始冒浆，此时指挥泵机停泵，待再提拔钻杆2m左右混凝土已经下落成桩后指挥泵机开泵。
在灌注混凝土时，对于泵压混凝土的控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵通过试验确定泵压次数为1米/4次。
（9）移机：
灌注达到控制标高后，收起钻机支腿，机身前后移动转向至下一根桩施工。
（10）桩头清理：
在施工7天后，从横向使用小型挖掘机清理桩间土，靠近桩头部分预留25cm采用人工清除桩间土，桩头清除采用切割机环向切割一圈破除桩头，然后人工修整至设计标高。
（11）现场试验：
试验人员对每罐混合料测试其坍落度，合格后方可进行混凝土的灌注，现场留置混凝土试块，每台班做1组试块，测定其28天抗压强度。
6、施工注意事项
（1）CFG桩施打顺序采用从路基面中心向两侧顺序推进，必要时可隔桩施工。
（2）混合料搅拌均匀，搅拌时间不得低于90s。
（3）施工中保证排气阀正常工作，施工中要求每工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥堵塞。
（4）桩机移机至下一桩位施工时，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）每根桩的投料量不得少于设计灌注量。
（6）钻杆应采用静止提拔，施工中应严格按工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数控制钻杆提拔速度和混凝土泵送量，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。
（7）长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应同拔管速度相配合，以保证管内有一定高度的混合料，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料。
（8）施工时桩顶标高应高出设计桩顶标高，高出长度应根据桩距、布桩形式、现场地质条件和成桩顺序等综合确定，一般不应小于0.5m。
（9）成品保护：
成桩后严防重型机械行走或扰动，防止将桩头压松造成桩顶混合料不成型、断桩。
桩间土清土采用小型机械设备及人工开挖、运输，清土顶留至少25cm人工清除、找平，避免断桩及对地基土的扰动。
7、质量控制及检验
（1）质量控制
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，在施工前，先进行工艺性试桩，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。
2CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。
3桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。
4CFG桩施工中，每台班混凝土均需制作检查试件，进行28d强度检验，成桩28d后应及时进行单桩承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。
5为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采取强制式搅拌机。
6桩身每方混合料加粉煤灰量及坍落度控制根据设计和采用的施工方法按工艺试验确定，并按监理工程师批准的参数进行控制。
7跳打施工时应及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。
8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，记录钻机电流值、孔深、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。
9CFG桩施工属隐蔽工程，在施工过程中要及时报监理签认，签认后方可进行下一道工序施工。
（2）试桩质量检测
根据验标要求，CFG桩采用低应变检测桩身质量和完整性，成桩28天后及时进行低应变对桩身质量检测，检测前，应做好各项准备工作。
1受检桩头处理
用截桩机环切截至设计标高（桩头要求为新鲜混凝土面），桩头大面平整，桩头混凝土无松散、破碎，桩头干燥。
处理每个桩头平面，应在距桩心2/3桩半径处磨平两个传感器安装点，同时磨平桩心位置的激振点。
2钻芯取样法
对低应变法检测的桩身质量有怀疑时，通过钻芯取样检测混凝土桩的桩长、桩身混凝土强度和桩身完整性，判定或签别桩端持力层岩土性状。
进行检测，单桩竖向抗压静载荷载实验法对单桩竖向承载力进行检测，检测结果均需满足设计规范要求。
3平板荷载实验法
在成桩28天后，采用慢速维持载荷法对单桩复合地区承载力进行检测，单桩竖向抗压静载荷载实验法对单桩竖向承载力进行检测，检测结果均需满足设计规范要求。
8、检验批要求
（1）所用的水泥和粗细骨料品种、规格及质量应符合设计要求
检验数量：
同一产地、品种、规格、批号且连续进场的水泥，每500t为一批，不足500t时按一批次计，粉煤灰每500t为一批（每车现场检验）。
同一产地、品种、规格且连续进场的粗、细骨料，分别每400m3时为一批，当不足400m3时也按一批计。
各种原材料每批抽样检验1组。
检验方法：
检验产品质量证明文件。
在水泥库抽样检验水泥强度、安定性、凝结时间，在粉煤灰库抽样检验粉煤灰细度，在储料场抽样检验粗细骨料含泥量、筛分试验检验其颗粒级配。
（2）CFG桩混合料坍落度应按工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制
每台班抽样检验3次。
现场坍落度试验。
（3）桩体强度检验方法、数量及标准
①检验数量：
每台班一组（3块）试块。
②检验方法：
每台班制作混合料试块，进行28d标准养护试件抗压强度检测。
③设计要求：
边长15cm立方体试件抗压强度达到设计强度15Mpa。
（4）每根桩的投料量不得少于设计灌注量
每根桩检测。
料斗现场计量或混凝土泵自动记录。
（5）CFG桩有效桩身桩长应满足设计要求
每根桩检验。
施工前测量钻杆，施工中检查是否达到设计深度标志，施工后检查并清理浮浆，计算出桩的有效桩长。
（6）桩身质量、完整性检测方法、数量及标准
①检测数量：
检测总桩数的10%。
②检测方法：
低应变检测。
（7）单桩竖向承载力及复合地基承载力检测方法、数量及标准：
总试验桩数的100%。
平板载荷试验。
试验桩全部进行单桩承载力检测，全部桩进行单桩复合地基平板荷载试验，承载力符合设计要求。
（8）CFG桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表的规定。
表8-1CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法
检验项目
允许偏差
施工单位检验数量
检验方法
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
全站仪或钢尺丈量
桩体垂直度
1.0﹪
全站仪或吊线测钻杆倾斜度
桩体有效直径
不小于设计值
开挖50-100cm深后，钢尺丈量
9、质量缺陷控制
9.1堵管
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）产生堵管的原因及处理措施:
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,当混合料中的粗骨料 粒径过大时，常发生堵管。
因此,要实验人员要严格控制混合料的配合比。
2混合料的和易性不好。
可以通过控制混合料的拌和时间来实现，一般拌和时间控制在90~120秒，具体搅拌时间根据实验确定。
3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。
控制坍落度在160mm～200mm之间。
4输送管道泌水性不好。
输送管道泌水性不好，弯头或接口常会因漏浆而导致堵管。
施工前应进行泌水性试验。
5混凝土输送管设置不合理。
根据工程情况当泵送距离较远时，应对混凝土输送管进行固定，防止在泵送过程中应混凝土输送管的来回震动造成堵管现象的发生。
6输送工作不连续。
当因故间歇，应每隔5min将混凝土泵正反转动2~3圈，同时开动料斗搅拌器，防止料斗中的混凝土离析。
常温下间歇时间不宜大于30~40min。
当间歇时间过长或浇注工作结束时，应将管内的混凝土排空，并予以清洗。
7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。
若提钻时间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵塞。
8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。
9.2断桩
（1）断桩原因分析
断桩按部位可分为深层断桩和浅层断桩；
按形式可分为一般性断桩和操作失误性断桩。
主要有以下几点：
1施工机械的钻头和钻杆直径不能同时保正设计要求的40cm,在施工过程中应力的重新分配和调整可能造成桩孔缩径。
2对于地下水位埋藏较浅的地层施钻，在提拔钻具的同时孔底很可能形成负空隙水压或真空现象，于是同时形成压差地下水产生流动可能造成桩孔缩径或踏孔。
3对于砂土地层进行施钻，由于砂土的凝聚力很小，在钻进过程中的扰动以及钻具的垂直度、钻头阀门开启方式等问题都可以造成孔壁的不稳定或坍塌。
4截桩方法不当造成的断桩。
这部分断桩绝大部分是浅层断桩。
5混凝土量灌注不足造成的断桩。
（2）断桩的预防措施
1所有的施工机械必须满足设计的技术参数要求，特别是钻头和钻杆懂得直径和钻具的垂直度要求，最好采用双开门的钻头。
2成桩过程应连续，避免中途停机，尤其是在饱和砂土、松散砂土、粉土层内停机。
3严禁先拔管后泵料，拔管速度控制在2~3m/min。
泵料要连续，严禁间歇式泵料。
（3）断桩的处理工艺：
1对于现场技术员发现未达到要求的桩，判断其未达到凝固时，采用原地移机到不合格的桩孔位，重新钻到原设计深度后，按要求灌注混凝土至孔口。
2对于检测间段发现的深层断桩，一般要求在发现的断桩旁进行补桩。
9.3串孔
（1）串孔原因分析
在高压缩性淤泥层，流塑淤泥质土层，承压水的砂土层、流砂层和饱和细砂层、粉砂层中施工常遇窜孔现象，在一般情况下，完成一根桩所需时间为30min～40min，完成1号桩后，在2号桩钻进成孔过程中，1号桩混合料尚未凝固而流向2号桩钻孔中，所以发现已完的1号桩突然下落，已知1号桩下沉，当2号桩泵入混合料时，泵送压力加大，钻杆提升速度放慢，也可在30s内，不提升钻杆，迫使2号桩的混合料又流向1号桩恢复到原设计标高。
这种现象叫窜孔。
（2）窜孔现象处理办法
①采取大桩距的设计方案，增大桩距的目的在于减少新打桩机器的剪切扰动，避免不良影响。
②改进钻头，提高钻进速度。
③减少打桩推进排数，如将一次打好几排改为2排或1排，尽快离开已打成的桩，减少对已打桩扰动能量的积累。
④必要时采用隔桩、隔排跳打方案，但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。
9.4钻头阀门打不开
（1）钻头阀门打不开原因分析
当钻头构造缺陷、桩端落在透水性好、水头高的砂土或卵石层时会出现此问题。
（2）钻头阀门打不开的处理办法
可采用改进阀门的结构型式或调整桩长令桩端穿过砂土，进入粘性土层的措施来避免这一情况发生。
9.5桩体上部存气
（1）桩体上部存气原因分析
主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。
（2）桩体上部存气的处理办法
为杜绝桩体存气，必须保证排气阀正常工作。
施工过程中，要经常检查排气阀是否发生堵塞。
若发生堵塞必须及时采取措施加以清洗。
9.6先提钻后泵料
（1）先提钻后泵料原因分析
这样操作会出现下列问题：
有可能使钻头上的土掉进桩孔，当桩端为饱和的砂卵石层时，提拔30cm易使水迅速填充该空间，泵送混合料后，混合料不足以使水立即全部排走，桩端处的混合料可能存在浆液与骨料分开现象。
两种情况均会影响CFG桩的桩端承载力的发挥。
（2）先提钻后泵料处理办法
严禁此方法施工，需边提边泵。
10、质量保证措施
10.1建立建全质量保证体系
10.1.1质检体系
质检部质检工程师和质检员，对每道工序进行自检、互检，质检工程师检查合格后申报监理工程师检查确认，方可进行下一道工序的施工，使整个施工过程都处在受控状态下进行。
在发生堵管、串孔、断桩等质量缺陷时，项目部组织相关人员认真分析、研究，确定引起质量缺陷的具体原因，制定有效措施，减少或杜绝在大面积施工时对成桩质量的影响，同时为后续大面积施工CFG桩时编制考核标准提供依据。
10.1.2试验体系
确保试验段开工前有标准试验，施工过程中有抽样检测试验，完工后有准确完整的试验资料，使施工过程处在受控状态
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