新建铁路黔江至张家界至常德线CFG桩施工方案doc.docx
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新建铁路黔江至张家界至常德线CFG桩施工方案doc
新建铁路黔江至张家界至常德线CFG桩施工方案
CFG桩施工方案1编制说明1.1编制依据1、已经批准的新建铁路黔江至张家界至常德线QZCZQ-5标实施性施工组织设计。
2、中铁第一勘察设计院集团有限公司黔张常铁路项目工程设计技术交底及相关地质补勘资料。
3、国家和铁路总公司现行的设计、施工、验收采用的规范、规程规则和标准。
1）客货共运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准（铁建设【2004】8号）2）铁路路基施工规范（TB10202-2002）3）建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）4混凝土强度检测评定标准（GB/T50107-2010）5）混凝土质量控制标准（GB/T5064-2002）6）铁路工程施工质量验收标准应用指南7）铁路工程施工安全技术规程TB10401－20034、本工程项目所明确的现行有效的有关设计、施工、验收规范、规程、标准及有关法律、法规等。
5、公司内部有关施工技术管理、工程质量管理、安全生产管理、文明施工管理的规章制度及办法。
1.2施工范围CFG桩施工范围包括四段，区间路基3段，龙山车站1段。
第一段DK81944.2-DK82750，第二段DK82750-DK83810，第三段DK85650-DK86072.8，第四段DK84440-DK84990（龙山车站）。
1.3编制原则1、遵循设计文件的原则。
认真阅读核对所获得的技术设计文件资料，了解设计意图，掌握现场情况，按设计资料和设计原则编制实施方案，满足设计标准和要求。
2、遵循“安全第
一、预防为主、综合治理”的原则。
按照铁路施工安全操作规程，从制度、管理、方案、资源方面制定切实可行的措施，确保施工安全，服从业主、监理工程师的监督检查，严肃安全纪律，严格按规程办事。
2工程概况与现场施工条件2.1工程简介黔张常铁路QZCZQ-5标位于龙山县境内，工程位于中低山区，地形较为起伏，峰从相间，洼地中地形较为平坦，本管段有大量软基处理。
软基处理CFG桩分布在DK81944.22～DK86072.8段，桩采用正方形布置，桩径0.5m，桩距分1.8m和2.0m两种。
正线范围内采用1.8m桩间距，龙山车站正线外采用2.0m桩间距，桩端深入持力层不小于0.5m，桩长4-12m。
桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成，CFG桩材料按C15混凝土进行配比。
2.2线路资料黔张常新建铁路项目，西起重庆市黔江区，途径湖北恩施州咸丰县、来凤县、湖南湘西州龙山县、张家界市桑植县，至张家界市与焦柳铁路相连后向东至终点湖南省常德市，线路全长约340km，设计时速200km/h。
其中我公司承担黔张常铁路QZCZQ-5标土建一分部，施工范围为DK79725.3DK92510.15，全长12.785km，途径来凤县和龙山县。
2.3地质概况在DK81944.22～DK86072.8段中，地表分布的有松软土和层状软粉质粘土，层厚约0.6-4m,埋深4-16m,该层承载力较低，设计按松软土考虑，采用CFG桩处理措施。
本段施工区域地表水不发育，地下水主要为基岩裂隙水及孔隙潜水。
基岩裂隙水和孔隙潜水主要赋存于页岩体裂隙及断层碎裂岩中，受大气降水补给，地下水对圬工无侵蚀性。
2.4气象资料沿线属中亚热带山地季风湿润型气候，气候温和，四季分明。
年平均气温14℃～17.7℃，最冷月（一月）平均2.9℃～5.5℃，最热月（七月）平均24.2℃～28.4℃，极端最高气温40.8℃，极端最低气温-3.7℃。
年平均降水量1200～1500mm之间，年最大降雨量2251.3mm，年最小降雨量796.6mm，降水多集中在4-9月，约占全年降水量的70。
年平均蒸发量739.2～1090.4mm。
年平均风速0.6～2.1m/s，最大风速35m/s（瞬时）。
2.5既有构筑物情况在CFG桩软基处理施工范围内，都是位于林地及洼地内施工，除一些电力、通信设施外没有其他既有构筑物。
2.6交通条件本工程区位于武陵山区丘陵地带，离最近机场及火车站距离约为100公里，总体交通不是很方便。
CFG桩软基处理位于龙山县的白泥村、十字村、白坪村等，村与村之间只有水泥道路相通，道路宽度均为3m左右，无法满足施工所需的机械材料进出，需新建便道方可满足施工机械材料等进入。
2.7主要工程数量CFG桩工程数量表部位工程里程CFG桩起点里程终点里程桩径（m）根数延米数路基DK81944.22DK827500.5482242200路基DK82750DK839000.5539745256车站DK83900DK856500.5844557965路基DK85650DK86072.80.5207815545合计207421609663施工部署与资源配置3.1施工管理组织机构为了加强建设项目管理、全面履行合同、控制建设投资，确保工程建设工期、质量、安全、保护生态环境，全面实现建设目标，针对本工程的意义和特点，并根据工程需要和招标文件要求，结合我单位的实际情况，将择优选调富有桥梁、路基、隧道施工经验的管理和技术人员组成项目经理部，高起点、高标准地负责本标所有工程的施工组织管理工作。
根据本工程的特点，拟采用项目部、项目分部、架子队三级管理模式进行本项目管理。
1、项目管理组织机构项目经理部领导班子7人，分别为项目经理1人、常务副经理1人、党工委书记1人、总工程师1人、副经理2人、安全总监1人。
项目经理部职能部门设置计财部、工程部、安质部、物机部、综合部和试验室，项目经理部设在龙山县城党校。
具体项目管理组织机构如下副经理/安全总监新建黔江至张家界至常德铁路站前工程QZCZQ-5标段项目经理部经理总工程师新建黔江至张家界至常德铁路站前工程QZCZQ-5标段项目经理部土建一分部（中铁五局路桥公司）经理综合管理部计划财务部物资设备部安全质量部中心试验室工程管理部综合管理部工程管理部安全质量部计划财务部物资设备部工地试验室安全总监/副经理第一架子队总工程师党工委书记常务副经理项目管理组织机构框图2、架子队组织机构严格按照中铁五局标准化建设及精细化管理要求配备本专业技术人员9人，其中队长1名，副队长1名，技术负责人1名，安全员、质检员、技术员、材料员、试验员、领工员各1名。
根据工程特点引进多个专业的作业队伍进行施工，各专业作业队伍按照架子队的施工任务安排，在技术管理人员的协助下严格按照相关的技术交底、作业指导书的要求进行施工。
黔张常铁路QZCZQ-5标一分部管段内的CFG桩施工由第一架子队负责，计划安排1个CFG桩班组，配置3台CFG桩机，3台250KW发电机。
具体组织机构如下第一架子队组织机构框图主要管理人员一览表序号职务姓名备注1第一架子队队长陈钢2技术主管赵华林3副队长郑福栋4技术员周杰5安全员莫永桥6质检员易思7材料员金继强8测量员谭海军9实验员李景超10施工员陈诚3.2现场施工布置3.2.1施工便道本工程沿红线右侧拉通施工便道，便道宽度4.5m，每隔200设置40m长会车道，宽为6.5m。
便道与既有县道相连，交通便利，满足施工需求。
3.2.2施工用水施工时需保证混合料搅拌的用水量，要求使用的水对CFG桩混合料没有腐蚀性。
本管段CFG桩基施工区域靠近果利河，经检验果利河河水无侵蚀性，混凝土生产用水可采用果利河水或自来水。
3.2.3施工用电施工用电根据施工工艺所采用的设备用电的总容量确定，目前单套设备最大用电量不超过150kW左右，共3台CFG桩机，则配置3台功率为250KW的发电机。
3.2.4临时设施根据施工现场实际情况，施作临时排、截水设施。
本管段1搅拌站配置两台HZS180搅拌机，日均生产能力2000m³，位于DK87350右侧，距离CFG桩施工区间4km范围内，能够满足CFG桩施工需要。
3.3现场准备工作3.3.1工程材料和使用设备要求CFG桩选用的水泥、粉煤灰、碎石、砂、外加剂、水等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行检验。
水泥宜采用P.O42.5强度等级普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用碱含量低、烧失量较低、较细的Ⅱ级F类粉煤灰；碎石粒径采用5～31.5mm，细骨料细度模数为2.6～2.9。
采用长螺旋钻管内泵压混合料坍落度为16～20cm。
CFG桩主要材料计划如下表CFG桩主要材料计划表工程名称材料单位2015年2016年二季度三季度四季度一季度二季度CFG桩水泥t573172317231723573砂m314794437443744371479碎石m320636190619061902063粉煤灰t430.8129212921292430.8外加剂t12.0636.1836.1836.1812.06长螺旋钻管内泵压混凝土灌注施工机械需要长螺旋钻机钻孔，钻机按照行走方式分为步履式和滚轴式两种。
高度根据CFG桩长度而定，通常CFG桩长为24m以内，钻杆长度按照6m/节用螺栓连接，钻杆必须一次性连接够长度。
混凝土通过搅拌站集中拌和，混凝土罐车运送到工地，通过输送泵泵送至与钻机连接的中空钻杆内。
考虑混凝土的自密性特点，CFG桩灌注过程不用机械振捣。
采用履式长螺旋钻机3台；30QZ-60型混凝土输送泵3台；发电机3台；装载机1台；电、气焊设备1套及其他配套设备。
3.3.2机械设备、试验、测量、检测设备仪器本工程使用的机械设备进场后，对其进行了调试、检验，设备处于良好的工作状态，可保证其能正常进行，并报监理单位验收通过。
设备分组编号按工班进行分类进行编号，例如CFG桩第一台钻机编号为CFG-1。
试验、测量、检验设备仪器根据其使用情况，随时进行复试、标定，以确保计量数据的正确性。
3.3.3放线定位按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作出明显标识。
3.4试桩3.4.1试桩目的按照客货共线铁路路基工程施工质量验收标准和客货共线铁路路基工程施工技术指南规定，在CFG桩施工前进行成桩工艺试验。
在借鉴其他项目CFG桩施工工艺和施工技术参数的基础上，根据以往的施工经验，针对本段路基地质、水文状况条件，拟定采用的施工设备、混凝土配合比，用以复核地质资料是否与设计相符，设备、施工工艺、施打顺序是否适宜，从而确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数，为全面施工积累经验和各项数据，用以指导今后的大面积施工。
3.4.2试桩位置试验点选在DK84420处路基线路范围内，试验桩计4根，桩径0.5m，桩间距按设计要求采用正方形布臵，桩间距为1.8m，桩长6m。
试验布置及桩位情况见试验桩平面示意图及试验桩桩位情况表。
试验桩平面示意图说明1、桩径d为50cm；2、CFG桩为正方形布置,边长D为180cm。
试验桩桩位情况表桩号1234桩长（m）6.06.06.06.0混合料灌注方式芯管内泵送混合料3.4.3试验过程1、放线施工前放出试桩桩位，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示。
2、成孔长螺旋钻机成孔，采用匀速或先慢后快方式钻进，在钻杆上每米处做好标记，以确定进尺深度；要求CFG桩桩体垂直度偏差不超过1。
施工前，先做地质探测孔以复核地质资料，并记录地质变化引起的电流变化，为以后正式施工时作为判断地质情况的参考。
施工顺序1、2、3、4顺序施工。
3、混合料灌注成孔至设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管内充满混合料后开始拔管，压灌混合料时一次提钻高度小于25cm，采用静止提拔，提拔速度控制在2～3m/min。
每根桩现场制作3组砼抗压试件。
4、试桩施工中由现场技术人员专人负责做好各项参数及数据的记录工作。
3.4.4成桩检查1、对试桩进行无损低应变检测和钻芯取样检测，以验证成桩质量；2、成桩28后（或芯样强度达到10MPa以上时）及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验。
3.4.5工艺试验总结根据试验过程中累积的经验，采集的数据、参数，以及成桩检查果，进一步验证施工工艺、施打顺序、混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数，以及成桩质量，形成CFG桩施工工艺试验报告并报监理审批，为CFG桩全面展开施工提供依据。
3.5劳动力组织为了确保本项目能“优质高速”按时乃至提前完成，劳动力配备必须考虑如下因素1、根据工期要求及进度计划，各施工阶段的作业量和工种状况，劳动力的配备要充足,以满足劳动力调配的需要。
2、根据工艺要求配备专业施工人员，专业工种要齐全，技术资质满足要求，特别要优先选择干劲足，技术水平高的操作能手，以利于保证质量、进度。
3、加强机械管理和劳动力的科学调配，充分提高劳动效率。
劳动力配备一览表序号工种人数工作内容1领工员2负责协调、指挥，随时解决各种工作问题，作业前对班组作业人员进行工作安排和安全交底2钻机组12负责按施工设计方案进行钻孔3输送砼6负责混凝土的灌注4辅助工8配合钻孔和砼输送工作3.6主要机械设备1、施工设备作为生产力的要素之一，是企业生产的重要手段，是企业完成施工任务的重要物质基础。
2、根据CFG桩的施工特点，为确保工程工期、质量和工艺要求，施工设备配置科技含量高、性能优良、生产效率高、环保性能好、采用先进的机械设备和检测仪器的原则进行设备组合匹配，使施工设备的配置充分体现先进性、适用性，配置数量以满足施工需要为前提，使用过程中充分挖掘设备的潜力，做到均衡生产，综合利用，降低机械使用成本。
3、施工中加强设备的维修管理，保障设备的完好，配置施工设备时使设备生产能力高于进度指标，保证即使个别设备发生故障，施工生产也不致受到影响，并定期对机械设备进行维修保养。
发挥设备的效率，不单纯追求一台设备的先进，必须是作业系统先进，设备配套，形成高效率综合生产能力。
施工设备作为生产力的要素之一，是企业生产的重要手段，是企业完成施工任务的重要物质基础。
CFG桩基检测由第三方进行，测试仪器设备由第三方提供。
主要机械设备一览表序号设备名称规格型号单位数量备注1步履式长螺旋钻机CFG26台32混凝土输送泵30QZ-60台33电焊机台14气割设备台15发电机250KW台36相关试验、测量仪器套17挖掘机台18运输汽车辆34施工方案黔张常铁路软土、松软土地基处理采用CFG桩桩网复合地基加固处理。
由于采用振动沉拔桩机振动沉管对硬塑土类不合适，因此采用长螺旋杆钻机成孔，管内泵压混合料灌注。
4.1施工工艺流程施工工艺流程见“长螺旋钻CFG桩复合地基施工流程框图”。
长螺旋钻CFG桩复合地基施工流程框图4.2施工方法4.2.1施工准备将搅拌桩所处原地面初步整平，钻机沿路基方向对准一排桩中心摆放，施工时从路基一侧往另一侧逐根施工，并注意有斜坡地段应自下而上施工。
钻机就位后，将钻机电源接通并调试，检查钻机是否运转正常。
4.2.2钻机就位钻机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度偏差不大于要求的1。
采用在钻架上挂垂球的方法，在钻架上用刻出明显的对照位置，对点后对桩位和垂直度进行检查，保证在误差容许范围之内后方可以开钻，并对阀门进行检查，以防钻进后阀门大不开的情况出现。
4.2.3混合料搅拌混合料搅拌按配合比进行配料。
每盘料搅拌时间控制在90s左右，塌落度控制在160～200mm。
具体搅拌时间由搅拌站集中控制室进行控制，并在电脑中有详细的记录。
4.2.4钻进成孔钻机开钻时，关闭阀门，一人扶住阀门不让筏门打开，钻机慢慢下落，直到钻头接触地面筏门不在打开后，人放手离开，启动马达钻进。
先慢后快，同时检查钻机的偏差并及时纠正。
发现钻杆摇晃或者难钻进时，放慢钻进速度，防止桩孔偏斜、位移及钻机钻具损坏。
根据钻塔上的进尺标记，钻机下钻到设计标高时，停钻。
如果两根桩施工连接不上，钻机停止时间较长时，在第二根对点前，应检查输送管道是否畅通，一般采用试泵检查。
加强地质复核，加密设计地质勘测断面，大面积施工前，对区域进行划分，每25米做一个地质复核孔，小面积则只需要两端复核。
作好记录，并绘制出详细的地质纵断面图和设计地质勘测进行对比分析，作为施工参考。
或者对一定区域的首根桩进行地质复核，为在该区域施工提供可靠的数据参考。
钻进时，记录每米电流变化并记下电流突变位置的电流值，作为地质符合和该区域的施工数据依据。
4.2.5浇注及拔管钻机下钻到设计标高后停钻，用通讯工具或者事先安排好的提示音控制开始泵送混合料，等到钻杆芯管充满混合料后开始拔管，阀门将会自动打开。
提管速度控制在2m/min左右。
根据钻塔上钻进尺控制桩顶标高，高出设计桩顶标高50cm后，停止泵送，桩顶盖土保护成桩。
每根桩的投料量应不少于设计量。
灌注混合料时，对于混合料的控制也可以采用记录泵压次数来计算投料量。
对于同一种型号的输送泵每次泵送量基本上是固定值。
用此方法结合钻机上钻进尺控制标高，效果更好。
一般灌注时，采用静止提拔钻杆，特殊情况如圆砾层等情况下，采用边转边提进行灌注，提管速度控制在23m/min。
4.2.6移机上一根桩施工完毕，钻头进行检查和保护，移位进行下根桩是施工。
4.2.7现场试验对于每盘混合料，试验人员都要进行坍落度的检测，合格后方可以进行混合料的投料，并抽样做混合料试块，每台班做1组试块，测定28d抗压强度。
4.2.8施工工效对于不同的长螺旋钻机有不同的工效，施工过程中对施工速度进行统计，列出每台钻机的施工功效，并合理的调配钻机，以达到缩短工期和避免机械浪费的目的。
结合CFG桩结构布局特点及现场地质条件，本工程采取从中心向外推进施工或从一边向另一边推进施工正方形网格状布桩方式，根据具体情况，更进一步为了尽可能减小桩间土的扰动，控制施工工艺，发现特殊情况，做出具体的改变，必要时采用间隔跳打的施工方式。
4.3施工注意事项1、钻进应先慢后快。
在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。
2、混合料按设计配合比经搅拌机拌合，检查其坍落度。
向管内泵送混合料，混合料的泵送数量按试桩确定的数量进行，泵送时不得停泵待料。
3、拔管速度率应按试桩确定参数进行控制，拔管速度均匀，拔管至顶桩。
4、冬季施工时混合料入孔温度不得低于5摄氏度，对桩头和桩间土应采取保温措施。
5、成柱28天后，应在柱体中心处，桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，在桩身上、中、下取不同深度的不少于3个试样做抗压强度试验。
检验数量为总桩数的2‰，且不小于3根。
6、不同桩长之间采用渐变方式进行过度。
7、设计要求单桩竖向承载力特征值应大于420KN或复合地基承载力特征值应大于180KPa。
4.4常见问题的预防及处理措施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。
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70kg/m3～100kg/m3的范围内,坍落度应控制在160mm～200mm之间。
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。
4冬期施工措施不当。
冬期施工时,混合料输送管及弯头均需做防冻保护,防冻措施不力,常常造成输送管或弯头处混合料的冻结,造成堵管。
冬施时,有时会采用加热水的办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好不要超过60℃,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。
5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、窜孔在饱和软土层中成桩经常会遇到这种情况,打完一棵桩后,在施工相邻的桩时,发现刚施工的临桩的桩顶突然下落,当桩泵入混合料时,临桩的桩顶开始回升,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软土层;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,足以使土体发生触变。
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。
3、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,泵送混合料时,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。
4、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。
5、桩孔偏斜主要因为地面不平，导向设施出现偏差，钻架不正或钻杆弯曲，钻杆刚度不够所致。
另外钻进时土层硬度发生突然变化或遇到障碍物也会导致桩孔偏斜。
施工前应对安装好的钻机设备做全面检查，做到水平、稳固，对钻杆、接头要逐个检查，保证钻杆顺直，有足够的刚度。
在钻进时，土层由软变硬时要少加压慢给进。
6、钻进困难主要原因为遇到地下障碍物如石块、混凝土块，钻机功率不够或钻进速度太快造成憋钻。
应选用硬质合金钻头，采用合适的钻速。
遇到障碍时如障碍物不深，应进行清除后复钻，如不易挖出则改变桩位。
5施工进度计划5.1工效指标与工期分析CFG桩施工区域为DK81944.22-DK86072.8段，共计160966m，共20742根，根据施组计划安排，要求2015年6月份机械设备、人员就要进场，3台步履式长螺旋钻机施工，平均每台钻机每天施工200m，3台钻机每月施工18000m，预计9个月施工完成本项目的所有CFG桩施工（2016年4月完成）。
工程量大工期紧，需要
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