水泥粉煤灰碎石CFG桩试桩方案.docx

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水泥粉煤灰碎石CFG桩试桩方案

一、编制依据

1、《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》；

2、《客运专线铁路路基工程施工质量验收标准》铁建设[2005]160号；

3、《客运专线铁路路基工程施工技术指南》TZ212－2005；

4、《客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2007]85号；

5、《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210－2005）；

6、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设[2005]160号；

7、《铁路工程施工安全技术规程》TB10401－2003；

8、国家、地方、行业颁布的其它有关文件资料；

9、现场施工技术调查和我单位的现有施工技术水平和资源。

二、工程概况

1、管段起止里程DKXX+XXX～DKXX+XXX，主要为二级阶地岗地及坳谷区，岗地多辟为旱地，坳谷地势较为开阔，多辟为稻田，局部辟为旱地，水沟、水塘零星分布。

原地面σ=80MPa～120MPa。

软基加固主要为水泥粉煤灰碎石（CFG）桩。

2、工后沉降控制标准：

一般不应超过15mm，路桥交界处的差异沉降不大于5mm。

3、工程地质

（1）：

Q4ml素填土或种植土，黄褐色～褐灰色，局部见植物根系，层厚约0.2～1.0m，I；

（2）：

Q4al粉质粘土，褐黄色，软塑，主要分布于坳谷区，层厚约0.7～7.7m，δ0=120kpa，Ps=1.04Mpa，II；

（3）1：

Q3al粉质粘土，褐黄色，硬塑，具弱膨胀性，工点范围内均有分布，，层厚约1.1～17.2m，δ0=200kpa，Ps=2.99Mpa，III；

（3）2：

Q3al细圆砾土，褐黄色，饱和，稍密，砾石含量约占50～60%，呈圆棱状，粒径多为2～6cm左右，层厚约0.3～1.3m，δ0=350kpa，III；

（5）1：

K2C泥质粉砂岩，棕红色，全风化，岩芯呈土状，层厚约0.6～4.2m，δ0=200kpa，III；

（5）2：

K2C泥质粉砂岩，棕红色，强风化，岩芯呈块状、短柱状，层厚约1.36～8.69m，δ0=300kpa，IV；

（5）3：

K2C泥质粉砂岩，棕红色，弱风化，岩芯呈柱状，δ0=400kpa，IV。

三、CFG桩主要技术要求

1、桩径为φ=0.4m、0.5m，按正方形布置，桩间距为1.6m～1.8m。

根据地质特点，拟选用长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩法。

2、桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥混合而成。

φ0.5m按C15混合料配比设计，混合料试块标准养护28天立方体抗压强度标准值不小于10MPa；φ0.4m按C20混合料配比设计，混合料试块标准养护28天立方体抗压强度标准值不小于13.4MPa。

四、试桩目的

施工前进行成桩工艺性试验，确定合理的施工工艺参数:

通过CFG桩试桩复核地质情况，确定施工工艺、施打顺序、钻进速度（电流大小）、成桩电流、提钻速度、混合料施工配合比、坍落度、搅拌时间、泵压、灌注速度、充盈系数、截桩时间、成桩质量、施工组织等。

五、试桩位置及数量

1、φ0.5m水泥粉煤灰碎石（CFG）桩：

试桩位置选定在区间路基DKXX+XXX～DKXX+XXX段的DKXX+XXX处。

此处的地面标高为XXXXm，桩顶标高XXXX。

试桩3根，试桩桩径为φ0.5m，桩间距为1.8m,桩长为6.0m。

施工顺序为A-1、A-2、A-3按连续成桩方式进行，桩位布置见“图1CFG桩（φ=0.5m）试桩施工顺序简图”

图1CFG桩（φ=0.5m）试桩施工顺序简图

2、φ0.4m水泥粉煤灰碎石（CFG）桩：

试桩位置选定在区间路基DKXX+XXX～DKXX+XXX段的DKXX+XXX处。

此处的地面标高为XXXm，桩顶标高XXX。

试桩3根，试桩桩径为φ0.4m，桩间距为1.6m,桩长为11.0m。

施工顺序为B-1、B-2、B-3按连续成桩方式进行，桩位布置见“图2CFG桩（φ=0.5m）试桩施工顺序简图”

图2CFG桩（φ=0.5m）试桩施工顺序简图

六、试桩施工工艺

1、CFG桩施工采用纵退横移的顺序施作，防止损坏成桩。

“见图3CFG桩施打顺序示意图”。

图3CFG桩施打顺序示意图

施工工艺流程见“图4长螺旋钻孔法CFG桩施工工艺流程图”。

2、施工准备

施工准备顺序：

放中线、边线→清障→场地平整、压实（地坪标高按设计桩顶标高控制）→安全防护（拉线或彩钢板围护）→放桩位（石灰网线，并编桩号）。

（1）施工准备

①先用全站仪定出线路中心，放出路基边线，测出地表标高，确定路基场地平整工作面。

图4长螺旋钻孔法CFG桩施工工艺流程图

②清障、清表、平整场地:

施工前先改移地下管线、架空线等，拆除构筑物，再用推土机清除地表30～40cm种植土、腐质土，清除树根，然后平整场地并用压路机碾压密实。

场坪应控制在设计桩顶标高位置（褥垫层底部）。

对局部平整后低于场坪标高的地段按设计填料要求换填至场坪标高并用压路机分层碾压密实。

同时做好作业场地排水工作，在征地红线内挖设好临时排水沟，确保施工场地不积水。

③安全防护：

正式钻孔前，要在施工范围内拉线或彩钢板围护，并设警示标志，设专人防护，阻止非施工人员进入。

④测量放样:

测量班根据设计图纸用全站仪精确放出CFG桩处理范围边线和各桩位，中间桩位拉钢尺定位，插竹钉标识。

各桩位采用点位图编号标示，便于记录和防止漏桩。

施工放样结束，自检合格后，及时向监理工程师报验。

⑤桩机选择：

根据本管段地质具有一定承载力，不易产生缩孔、塌孔情况，拟选用长螺旋取土钻机施工，管段内桩长最长为16m，确定钻机型号为KLB20-60其主要技术参数如下表：

型号

KLB20-600

动力头功率

45KW*2

最大钻孔深度

20m

最大钻孔直径

φ600mm

外型尺寸

工作状态（长宽高）

12.4*5.3*26.5

钻杆转速

31r/min

运输状态（长宽高）

15.8*2.5*3.28

输出扭矩

27.7KN/m

工作地面最大坡度

2°

许用拔钻力

210KN

移位方式

液压步履式

整机重量

35T

对于淤泥质粘土流塑层，如发现有缩孔、塌孔现象时，立即停钻，采用沉管钻钻孔施工。

（2）桩机就位：

桩机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，现场控制采用在钻架上挂纵横双向垂球的方法测量钻杆的垂直度，对位误差控制在：

桩位（纵横向）偏差不大于50mm、钻杆垂直度偏差不大于1%。

每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查，检查合格后方可开钻，记录好桩位偏差和垂直度。

钻孔前提前在钻架上用红油漆标出标尺，以便在施工过程中控制钻孔深度。

2、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，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。

钻进速度拟分别采用1.2m/min（A-1）、1.5m/min（A-2）、1.7m/min（A-3），钻孔到达设计桩底标高并经自检合格后，报监理工程师确认后才能终孔。

记录好开钻时间、钻进速度、不同地质条件下的电流值（每钻进1m记录电流值1次和每米的地质描述）、钻至桩底时的时间、成桩瞬间电流。

如发现地质与设计不符，及时与监理、设计单位联系。

钻进成孔过程中，派2～3人专门负责钻碴清理，及时把钻碴人工清平至已整平的地面，并装车运弃至指定的弃碴场地，防止污染施工现场和环境，防止影响混合料灌注和成桩质量。

3、混合料搅拌、运输：

混合料搅拌采用搅拌站集中拌和，各种原材料监理见证检验。

水泥为XXXX水泥有限责任公司生产的P.O42.5水泥,细骨料为XXXX的天然中粗砂,粗骨料为XXX采石场的5～20mm碎石（钻管内径为15cm满足要求），粉煤灰为XXXX提供的I级粉煤灰，外加剂为XXXX生产的高性能减水剂。

按照施工配合比进行配料，泵送混合料配合比选定为：

C15理论配合比=1：

2.49：

3.74：

0.63：

0.3：

0.011；C20理论配合比=1：

2.11：

3.16：

0.53：

0.29：

0.012。

每盘料搅拌时间控制在3min左右，混合料坍落度控制在16cm～18cm。

运输采用砼罐车运输到施工现场,采用地泵连接软管至钻机上的钻杆芯管进行泵压灌注混合料。

4、灌注及提钻：

钻孔至设计标高后，停止钻进。

检查无缩孔、塌孔，桩位、桩长、垂直度符合设计和验标要求后，开始泵送混合料，至钻杆芯管充满混合料后开始提钻，并保证连续提钻，混合料的泵送量与提钻速度相匹配，混合料灌注过程中应保持混合料面始终高于钻头面不小于1m，提钻速度拟分别采用1.5m/min（A-1）、1.9m/min（A-2）、2.3m/min（A-3）进行试验。

每根桩的投料量不小于设计灌注量。

施工桩顶高程应按设计桩顶高程控制，灌注成桩后桩顶盖土封顶进行养护。

在灌注混合料时，对于混合料的灌入量控制采用记录泵压次数的办法，据泵压次数来计算混合料的投料量。

记录好灌注时间、提钻提升速度、混合料坍落度、泵压值、混合料实际灌注量。

混合料灌注控制如下图示：

在混凝土灌注过程中要注意钻管的提拔高度，禁止反插；为保证成桩质量，桩顶1.5～2.5米范围内应采用振动棒振捣。

5、移机：

灌注达到控制标高后移机进行下一根桩的施工。

6、桩间土清除及桩头截除、修整。

施工完成后及时清除多余碴土并运至弃土场。

清运时不得扰动桩间土，不可破坏未施工的桩位。

CFG桩施工完3～7天后用小型挖掘机和人工开挖桩顶以下50cm桩间土（根据试验确定具体时间）。

用水准仪将设计桩顶标高打在桩身上，按3天、4天、5天、6天不同时段截桩，确定最佳截桩时间。

试截桩按每（天）次截除0.1～0.2m，试截时如发现桩头有损坏现象，应立即停止，继续养护至下一试截时间再试截。

截桩时在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打将桩头截断，截桩后采用人工修凿桩头，CFG桩顶端浮浆清除干净，直至露出新鲜的混凝土面。

清除浮浆后的成桩有效长度应满足设计要求。

桩头修整至设计高程以上3～5cm时，将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高，桩顶允许偏差0～20mm。

如果在基槽开挖和截桩头时造成桩体断至设计标高以下，必须接桩到桩顶设计标高，剔平桩顶，用与桩体材料、配合比相同或高一强度等级的混合料接桩，并超出桩周200mm。

记录好桩体的有效直径、桩间距。

7、桩基检测

每根桩均须制作试件6组：

其中4组用于3天、4天、5天、6天混合料强度检测，以确定截桩头时间，1组进行7d强度检验，以推算28天强度是否满足设计要求，1组进行28d强度检测。

试桩监理单位全部见证。

成桩7天后用低应变法检测桩身质量、完整性。

试桩每根桩都需检验，监理见证。

七、机械、人员配备

（1）试桩机械配备见“表1机具设备配备表”。

表1机具设备配备表

序号

机械名称

规格

单位

数量

备注

1

长螺旋钻机

YTZ20

台

2

2

装载机

ZL50

台

2

3

混凝土泵车

HBT60

台

2

4

自卸汽车

10t

台

2

5

挖掘机

EX60

台

2

6

砼罐车

8m3

台

2

7

发电机

200kw

台

2

9

全站仪

莱卡

台

2

10

水准仪

DSZ2

台

2

（2）人员配备：

试桩人员配备情况见“表2试桩人员配备表”。

表2试桩人员配备表

序号

工种

人员

工作职责

1

现场施工负责人

2

组织生产，协调混凝土供应

2

现场技术负责人

2

负责现场技术管理、对现场异常情

况进行处理

3

钻机操作手

2

负责钻机作业，保养，并对钻进过

程中的电流值进行记录

4

砼罐车司机

4

负责运输砼

5

安全员

2

全面负责施工中的安全

6

质检员

2

全面负责施工中的质量

7

试验人员

4

对现场混凝土进行坍落度测试，与

搅拌站试验人员加强联系，并配合

技术人员对桩位复检及桩深度控制

8

测量

4

全面负责施工中的量测工作

9

现场施工记录人员

2

负责对施工现场的记录工作

10

混凝土泵送工

2

负责泵送混凝土成桩

11

现场指挥

2

在泵送混凝土过程中，通过口哨（夜

间），白天（摇旗）的方式建立钻机

操作人员、混凝土泵送工的联系

12

修理工

2

负责机械维护和修理、施工用电

13

普工

10

负责现场的其他辅助施工

合计

40

八、质量控制

1．CFG桩顶端浮浆应清除干净，直至露出新鲜混凝土面，清除浮浆后桩的有效长度满足设计要求。

施工单位每根桩检验。

监理单位按施工单位检验数量的20%平行检验。

2.整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并做好旁站记录。

3.每根桩的投料量不得少于设计灌注量；施工单位每根桩检验。

监理单位按施工单位检验数量的20%平行检验。

4.CFG桩混合料坍落度应严格按选定的配合比进行控制，坍落度控制在160～200mm之间,监理按施工单位抽样数量的20%见证检验或10%平行试验。

5、CFG桩长螺旋钻孔管内泵压法施工质量通病及预防措施详见“表3CFG桩长螺旋钻孔管内泵压法施工质量通病及预防措施”

表3CFG桩长螺旋钻孔管内泵压法施工质量通病及预防措施

序号

质量通病

原因分析

预防措施

1

堵管

1、混合料理论配合比不合理

2、混合料施工配合比失控

3、混合料搅拌不均

4、钻头不密封

5、提杆不及时

6、冬期保温措施不当

1、碎石粒径不应超过3cm，混合料的坍落度宜控制在16—20cm之间，且应有良好的和易性，若混合料可泵性差，可适当掺入泵送剂

2、严格按施工配合比拌制混合料

3、及时拔杆

4、冬期加强泵管及弯头的保温

2

钻头阀门打不开

1、钻头构造缺陷

2、桩端水头过大

1、改进钻头构造及阀门结构形式

2、调整桩长令桩端穿过透水性好的砂土层或卵石层进入粘土层来避免这一情况发生

3

桩体上部局部有空洞

1、排气阀被混合料浆液堵塞

1、清除排气阀上的混合料浆液

4

弯头处堵管

1、弯头内壁上留有残碴硬块

2、弯头曲率半径不合理

3、混合料施工配合比失控

1、长时间停机时，彻底清洗弯头内壁上的浆液，清除残碴硬块

2、选用曲率半径合理的弯头

3、严格按施工配合比拌制混合料

5

软管爆裂

1、混合料灌注过程中，拔杆过慢

1、加强工序管理和作业人员责任感

2、有效控制提杆速度

6

桩顶折断

1、桩间土清理不当

2、桩头处理不当

1、由人工或小型机械小心清理桩间土

2、桩头对称凿除或切割

7

先提杆后

泵料

1、未严格执行操作规程

1、对作业人员进行岗前培训和技术交底

2、加强作业检查

6.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4CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法

序号

检验项目

允许偏差

施工单位

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

九、安全保证措施

（1）施工现场常设一名经过培训具有担任安全工作资格的专职安全员，负责制定健康保护与事故预防措施和个人检查，查看所有安全规则和条例的实施情况。

（2）架子队管理人员一律佩证上岗，佩证内容有姓名、职务和本人照片，“1152”人员上岗期间一律佩戴红袖章。

（3）电器系统设专人负责，配备电器保护装置，随时检查。

符合“三级配电两级保护”要求；开关箱标准、有门、有锁、有防雨设施；配电箱内多路配电标记清晰；开关箱安装漏电保护器，电箱内设隔离开关。

“一机一闸、一箱一漏”原则，熔丝规格符合标准；照明线、动力线架设高度符合要求，穿过通道穿管埋地；电动机具、电源线不随地拖拉；停止使用的电器设备、电源线和开关及时拆除；室外灯具距地面不低于3米。

检修电器设备时执行停电作业，开关箱把柄上挂“有人操作，严禁合闸”警示牌；专用保护零线设置符合要求，保护零线与工作零线不混接；配电线路不老化、无破皮，线路过道防护。

（4）设备定期检修，钻机，混凝土泵，搅拌机等必须经验收合格后投入使用，由专职人员按操作规程操作。

手持电动工具有接零接地、漏电保护。

使用振捣器的工作人员应穿戴绝缘鞋和戴绝缘手套。

（5）打桩土要及时清理运至弃土场，打完桩后及时清理桩周水泥浆，清除浮碴，集中处理，以免污染地表及周围环境。

（6）运输汽车不得违章行车，司机持证上岗；运输汽车制动装置灵敏。

（7）施工现场树立施工标志牌，材料分批次堆放整齐并标识，做到统一布置，有条不紊、文明施工。

（8）夜间作业，施工现场有足够的照明设备。

（9）施工人员进入现场必须戴安全帽。

（10）施工前对施工人员进行专项交底

十、资料收集整理

十、资料收集整理

1、施工过程中，及时完成资料的填写、收集、整理、分类、汇总、保存等工作。

试桩过程中需收集的资料

钻孔

灌注及拨管

截桩头时间

开钻时间

开始灌注时间

每次截桩头时间

钻进速度

提钻提升速度

每次截桩头时的混合料强度值

不同地质条件下的电流值及地质情况

（每钻进1m记录电流值1次）

混合料坍落度

钻至桩底时的时间

灌注完成时间

成桩瞬间电流

混合料实际灌注量

2、试桩结束后，及时进行总结并编写试桩施工总结报告，上报监理审核、审批，以监理批复的工艺性参数进行控制，以指导本标段内CFG桩施工。

十一、附件

CFG桩施工记录详见“表5水泥粉煤灰碎石（CFG）桩施工记录表”。

目录

一、编制依据1

二、工程概况1

三、CFG桩主要技术要求2

四、试桩目的2

五、试桩位置及数量2

六、试桩施工工艺3

七、机械、人员配备9

八、质量控制10

九、安全保证措施11

十、资料收集整理12

十一、附件13