CFG桩试桩方案 修改.docx
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CFG桩试桩方案修改
路基CFG桩试桩方案
1、编制依据
（1）国家现行法律、法规和铁路总公司规章制度；
（2）国家、铁路总公司对本项目的批复文件；
（3）本项目采用的标准、规范、规程等；
（4）铁路总公司与地方政府的有关协议、纪要等；
（5）勘察设计合同以及合同的有效组成文件；
（6）科学研究及试验成果；
（7）当前铁道建设的技术水平、管理水平和施工装备水平；
（8）施工组织调查报告；
（9）建设单位编制的指导性施工组织设计和我单位编制的实施性施工组织设计等。
2、试桩目的
为了更科学的指导施工，控制CFG桩施工质量，在正式施工前，现场进行成桩试验，其目的是：
（1）根据地质情况和桩径，验证机械性能，选择合理的机械配备；
（2）验证工艺流程，确定合理的施工设备、施工工艺、施工顺序等，指导后续CFG桩的施工；
（3）确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、钻机拔管速度等各项工艺性参数；
（4）确定桩与桩之间成桩过程中的影响程度，以便后续指导施工。
3、设计资料
3.1地形地貌
剥蚀丘陵及丘间谷地地貌，地势起伏较大。
丘坡区植被较发育，多辟为灌木、荒地，交通不便。
3.2地层岩性及构造
（1）
（2）2-3：
Q4al+pl淤泥质黏土,软塑，σ0=80kpa,Ⅱ;
（2）
（2）3-1粉质黏土Q4al+pl,软塑,σ0=100kpa,Ⅱ;
（3）
（2）3-2粉质黏土Qel+dl,硬塑,σ0=150Kpa,Ⅱ;
（4）
（2）3-2粉质黏土Qel+dl,稍密,σ0=180Kpa,Ⅱ;
（5）
（2）7-2细砂Q4al+pl,稍密,σ0=120kpa,I;
（6）
（2）4-1粉质黏土Q4al+pl,软塑,σ0=120kpa,Ⅱ;
（7）
（2）4-2粉质黏土Qel+dl,硬塑,σ0=150Kpa,Ⅱ;
（8）
（2）4-2粉质黏土Qel+dl,稍密,σ0=180Kpa,Ⅱ;
（9）
（2）9-2砾砂Qel+dl,稍密,σ0=180Kpa,I;
（10）（13）1-1：
Pnt千枚岩,全风化,σ0=200kPa,III；
（11）（13）1-2：
Pnt千枚岩,强风化,σ0=350kPa,Ⅳ；
（12）（13）1-3：
Pnt千枚岩,弱风化,σ0=400kPa,Ⅳ；
（13）（13）2-1：
Pnt板岩,全风化,σ0=200kPa,III；
（14）（13）2-2：
Pnt板岩,强风化,σ0=350kPa,Ⅳ；
（15）（13）2-3：
Pnt板岩,弱风化,σ0=500kPa,Ⅳ；
（16）（20）1-1花岗岩,γδ5,全风化,σ0=200kPa,III；
（17）（20）1-2花岗岩,γδ5,强风化,σ0=450kPa,Ⅳ;
（18）（20）1-2花岗岩,γδ5,强风化,σ0=500kpa,Ⅳ；
（19）（20）1-3花岗岩,γδ5,弱风化,σ0=800kPa,V；
3.3水文地质情况
地表水不，主要接受大气降水及地下水补给，受季节或降水影响显著。
地下水主要为基岩全风化层孔隙水或基岩裂隙水，较发育，地下水量受大气降水影响较大，水位深度为1.2⁓9.2m。
地表水具有酸性侵蚀、二氧化碳侵蚀，化学作用等级为H1，无盐类结晶破坏作用，仅根据氯离子含量判定，无氯盐侵蚀性。
地下水主要为第四系覆盖层和全风化层孔隙水及基岩裂隙水，较发育。
地下水具有酸性侵蚀，化学环境作用等级为H1，无盐类结晶破坏作用，仅根据氯离子含量判定，无氯盐侵蚀性。
不良地质及特殊岩土：
场区表层分布有软塑状粉质黏土为软土，层厚约1.3⁓4.5m。
3.2加固措施
DK98+360.000~DK98+602.93段路基、DK106+775.3~DK106+840段路基、DK110+127.38~DK110+157.38段路基、DK110+740~DK110+977.75段路基、DK111+530.88~DK111+580段路基、DK112+070~DK112+287.19段路基、DK113+225.73~DK113+255.73段路基、DK113+631.34~DK113+661.34段路基，长901.69米。
基底采用CFG桩进行加固，布置形式为正方形布置间距1.6m~2.0m。
桩身直径为0.5m，桩长6~15m。
桩顶设置边长为1.0m，高0.3m的钢筋混凝土桩帽，桩帽采用C35钢筋混凝土浇筑。
桩帽混凝土强度达到要求后，桩帽见填碎石垫层，并用小夯机夯实。
在桩顶铺设0.5m厚的碎石垫层夹铺一层高强土工格栅，格栅铺在桩帽顶以上0.2m处，并靠近边坡处回折不小于2.0m。
施工前按规定进行地质核查，若实际地质与设计地质资料不符时，及时报设计院重新检算，调整桩间距或桩长。
路基CFG桩工程数量统计表表3.2-1
序号
里程
长度（m）
桩径
（m）
桩长
（m）
桩间距
（m）
布置形式
根数
（个）
混凝土等级
混凝土方量
延米
（m）
备注
1
DK98+360~DK98+420
60
0.5
8
1.8
正方形
374
C20
587.2
2992
2
DK98+420~DK98+560
140
0.5
10
1.8
正方形
1290
C20
2531.6
12900
3
DK98+560~DK98+602.93
42.93
0.5
15
1.6
正方形
601
C20
1769.2
9015
4
DK106+775.3~DK106+805.30
30
0.5
10
1.8
正方形
493
C20
967.5
4930
5
DK106+805.3~DK106+840
34.7
0.5
6
1.8
正方形
580
C20
683.0
3480
6
DK110+127.38~DK110+157.38
30
0.5
10
2
正方形
186
C20
365.0
1860
7
DK110+740~DK110+860
120
0.5
12
2
正方形
742
C20
1747.
8904
8
DK110+860~DK110+947.75
87.75
0.5
10
2
正方形
539
C20
1057.8
5390
9
DK110+947.75~DK110+977.75
30
0.5
12
2
正方形
218
C20
513.4
2616
10
DK111+530.88~DK111+580
49.12
0.5
12
1.6
正方形
484
C20
1139.8
5808
11
DK112+070~DK112+257.19
187.19
0.5
10
1.6
正方形
1702
C20
3340.2
17020
12
DK112+257.19~DK112+287.19
30
0.5
12
1.6
正方形
340
C20
800.7
4080
13
DK113+225.73~DK113+255.73
30
0.5
12
2
正方形
160
C20
376.8
1920
14
DK113+631.34~DK113+661.34
30
0.5
12
2
正方形
209
C20
492.2
2508
合计
901.69
7918
16371.8
83423
4、试验方案
4.1试验工艺选择
本次试验采用长螺旋成孔管内泵压混合料灌注成桩施工工艺。
4.2试验地点选择
本次成桩试验选择在DK98+550～DK98+560段路基内，路基全长10m。
本次CFG试桩定在红线内进行，但不得在原桩位上。
为确保软基处理的安全，该段路基基础采用CFG桩进行地基加固，准备试桩8根（2*4），正方形布置，桩间距1.8m，桩长10m，桩径50cm，桩顶设置边长1.0m，高0.3m的钢筋混凝土桩帽。
CFG桩的布置形式见图4.2-1。
图4-2-1CFG桩平面示意图（单位：
cm）
4.3试验材料
P.042.5级普通硅酸盐水泥、粉煤灰、碎石、河砂及水均符合现行规范及设计要求。
材料进场前，试验员检测合格后，报试验监理验收，合格后方可用于施工。
4.4试验内容
室内配比试验：
施工前由室内试验室进行配合比试验，以确定混合料的配合比，要求桩体混合料试块（边长15cm立方体）标准养护28天龄期立方体抗压强度平均值不少于20MPa。
成桩工艺试验：
检验施工设备以及施工工艺的适用性，获取混合料泵送速度，钻杆提升速度，混合料坍落度、保水性以及不同深度土层的施工电流等数据，为施工工艺的合理性选择提供依据；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，桩身混凝土强度检测，为优化施工参数和混合料配合比提供依据。
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。
4.5试桩准备工作
4.5.1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；本标段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配合比；
（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，定出桩位并标示；
（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。
4.5.2室内配合比试验
（1）试验目的：
了解加固水泥品种、粉煤灰、砂、碎石的掺入量并对混合料强度的影响，求得龄期与强度的关系，从而为设计计算和施工工艺提供可靠的参数。
（2）试验结论和建议：
中心试验室对试件经过28天龄期抗压强度检测，混合料配合比为水泥225kg、粉煤灰97kg、细骨料779kg、粗骨料1121kg、水158kg、外加剂3.22kg，试配28天后抗压强度为25.6Mpa。
符合设计要求的不小于20Mpa。
4.5.3室外试验
各种试桩参数的选用：
（1）混合料配合比：
水泥225kg、粉煤灰97kg、细骨料779kg、粗骨料1121kg、水158kg、外加剂3.22kg；
（2）施工工艺参数选取：
提升速度2、2.5和3m/min，混合料坍落度160～200mm，混合料搅拌时间不小于120s。
4.5.4主要施工机具的配置
表4.5-1CFG桩试桩仪器设备配置表
序号
设备名称
规格型号
数量（台）
购买时间
新旧程度
设备状态
1
CFG桩机
YTZ26
1
2018
新
良好
2
输送泵
HBT60C
1
2018
新
良好
3
发电机
1
2018
新
良好
4
砼罐车
4
2019
新
良好
5
挖掘机
PC-60
2
2017
旧
良好
4.5.5组织机构
组织机构见图4.5-1。
图4.5-1组织结构图
4.5.6主要管理人员职责
队长负责该项桩基试验的全面领导工作，全面负责桩基施工生产过程中的人员组织、材料计划、施工安排、各环节的协调等。
技术负责人对现场施工技术把关、负责现场技术管理。
技术员负责现场检查、指导试桩的各种技术工作、确保试桩方案进行；
质量员负责施工中及时对混合料的配制、搅拌、输送等工序进行检查、验收，并将检查情况及有关资料及时反映给技术负责人，以便及时处理存在的问题，做到工程施工准确无误。
安全员负责检查施工场地安全用电，杜绝施工机械、消防等方面的隐患。
试验员负责原材料的取样送检，控制混合料的施工配合比。
4.5.7一台桩机的人员配置
①机长1名，负责现场总体指挥与调度工作；
②桩机操作工2名，负责桩机的操作并及时维护，保证其平稳运行，确保桩机能准确定位、钻进、提升及移位工作；
③混合料泵操作手2名，负责混合料泵入；
④技术员1名，负责现场检查、指导试桩的各种技术工作、确保试桩方案进行；
⑤安全员1名，负责试桩过程各种安全、文明检查与指导工作，确保高空、地下及工作场面无障碍物与危险隐患，保证桩机施工环境安全、文明；
⑥专职纪录员1名，负责试桩中需要详细纪录的各种技术参数，确保其真实准确；
⑦发电机组运行与维护人员1名，电工1名、机修工1名，保证机组正常运行，不发生故障。
4.5.8试验时间
试验时间计划安排在2019年4月15日，若受天气原因影响时间顺延。
5、试桩的施工工艺流程
5.1施工工艺流程
做好各项施工准备工作，在施工中安排施工专职记录员负责现场施工记录，收集相关数据资料，在施工中认真及时填写钻进时间、深度记录及混合料浇筑记录。
本次试桩使用长螺旋钻孔泵压混合料的施工方法，工艺流程详见图5.1-1。
5.1.1场地平整
清除施工场地内地表附着物，整平标高=设计桩顶标高+0.5m。
对影响桩基作业的松软土地段采用压实处理，做好场地内的防排水措施。
5.1.2桩位放样
按照设计图纸的桩位在现场进行布桩，使用GPS精确放样出桩位中心，并用一次性系有红绳的筷子打入10cm作为桩位标记。
5.1.3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%，桩位偏差不大于50mm。
垂直度的检查由现场技术人员采用吊锤球的方法或采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度，每根桩施工前由质检员进行桩位对中及垂直度检查，确定满足要求，方可开钻。
5.1.4混合料搅拌
混合料搅拌按照试验室确定的施工配合比进行配料，混合料采用拌合站集中搅拌通过混凝土运输车运输至施工现场，混合料采用C20混合料，配合比为：
水泥225kg、粉煤灰97kg、细骨料779kg、粗骨料1121kg、水158kg、外加剂3.22kg。
每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制，拌和时间不小于120s，坍落度按照试验室配合比确定的数据进行控制，坍落度控制在160～200mm。
5.1.5混合料运输
混合料的运输采用混凝土罐车进行运输，运料及等待过程中混凝土罐必须处于旋转状态。
图5.1-1CFG桩地基处理施工工艺流程图
5.1.6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的水，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。
5.1.7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钻进困难时，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，成孔达到设计标高时，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，造成堵塞爆管事故。
在钻进时，记录每沉1m或者电流表突变时的电流值，作为地质复合情况的参考。
记录每根桩钻孔开始时间和结束时间以及桩长，以便确定最佳钻进速度
5.1.8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，每罐车料到达现场后，试验员做混凝土坍落度试验，确定最佳坍落度。
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2～3m/min，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。
同时保证钻头始终埋入混合料1m左右，以防断桩。
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，吹哨或摇摆旗杆指挥泵机司机开泵和停泵，当钻杆芯管内充满混合料时，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左右混合料已经开始下落，指挥泵机开泵。
在灌注混合料时，采用漏斗计量每根桩混凝土的实际灌注方量。
记录每根桩混凝土灌注开始时间，结束时间以及每车混凝土灌注桩的总延米，以便确定最佳提钻速度和是否串孔。
5.1.9钻机移位
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。
桩机移至下一桩位施工时，应根据轴线或周围桩的位置对施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
5.1.10凿桩头
CFG桩是素混凝土桩，故在处理桩头时全部采用截桩机截桩，桩顶允许偏差为0⁓20mm。
桩身强度大道设计要求后，采用人工配合小挖机清除桩间土，切割机在设计桩顶标高处切环，保证桩头平整，不出现斜茬，严禁采用重锤或者重物横向击打桩头，不影响下部桩身质量。
5.1.11桩帽施工
按照设计尺寸立模、绑扎钢筋、灌注桩帽混凝土。
桩帽采用Φ12＠15cm双层钢筋，C35混凝土浇筑而成。
桩帽施工应在桩身检测合格后进行，灌注前应湿润桩头保证混凝土与桩的结合。
5.1.12现场试验
试验人员对每罐混合料要测试坍落度，合格后方可进行混合料的灌注，现场留置试块，每台班做1组试块，测定其28d抗压强度。
6、试桩注意事项
（1）场地平整：
在机械设备进场前平整好场地，整平标高=设计桩顶标高+0.5m，并开挖合适的排水沟，其位置以不影响CFG桩的施工为原则；
（2）施工位置：
试验桩选在与成桩相同施工工艺和相近地质条件下进行。
（3）机械进场后，检查设备的完好情况和性能；
（4）机械就位时精确对正桩位，机座要平稳牢固，主轴倾斜度控制在1%以内，桩位偏差不大于50mm；
（5）严格遵守操作程序，先压水和压浆检查注浆管路，保证畅通；
（6）注意钻头进入情况和电流变化情况，估算出各土层厚度，以便决定CFG的施做参数；钻孔应先慢后快，成桩过程中，若发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。
（7）CFG桩施打顺序宜采用从路基面中间向两侧顺序进行，必要时可隔桩施工；
（8）混合料应按设计配合比，经搅拌机拌和，搅拌均匀，搅拌时间不得低于120s；
（9）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；
（10）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；
（11）每根桩的投料量不得少于设计灌注量；
（12）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合料泵送量，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔；
（13）长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩施工钻至设计深度后，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，边灌注遍提钻，保证连续灌注，均匀提升，同时保证钻头始终埋入混合料1m左右，以防断桩。
遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；
（14）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；
（15）CFG桩施工完毕在其混合料初凝后，方可进行打桩弃土清运。
（16）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形、断桩。
桩间土清理采用小型机械设备及人工开挖、运输，清土预留至少25cm人工清除、找平，避免断桩及地基土的扰动。
（17）如果在基槽开挖和截桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下，必须接桩至设计桩顶标高，剔平凿毛桩顶并冲洗干净，用C20豆石混凝土接桩，并超出庄周200mm。
7、质量控制及检验
7.1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，检查桩身混合料密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺或桩体材料配合比重新试验直至满足要求并报监理单位确认后方可施工；
（2）CFG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；
（4）CFG桩施工中，每台班混合料均需制作检查试件，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）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；
（6）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；
（7）CFG桩施工属隐蔽工程，施工完毕报监理签认后方可进行下一道工序施工。
7.2试桩质量检验
根据图纸和验标要求，CFG桩施工完成后采取以下方法进行质量检验：
（1）CFG桩的质量控制应贯穿施工的全过程，施工过程中严格按照配合比进行，每台钻机每台班随即抽取混合料试件一组，根据抗压强度作为混合料强度判定标准；
（2）CFG桩的桩身质量、完整性应满足设计要求。
成桩28d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；
（3）在CFG桩完工后28d，在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，取不同深度的6个试样作无侧限抗压强度试验，抗压强度要求不小于20MPa。
钻心后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭；
（4）CFG桩地基完成后，承载力检测应采用单桩载荷试验，单桩承载力不得小于工点设计要求承载力。
成桩28d后，采用单桩载荷试验检验桩体承载力，检验数量为总桩数的0.2%，且均不少于3根。
（5）抽取不少于总桩数10%的桩，且不小于3根进行低应变试验，检测桩身完整性。
8、质量缺陷措施
8.1导管堵塞
由于混合料配合比或坍落度不符合要求，导管过于弯折或者前后台配合不够紧密。
控制措施：
（1）保证粗骨料的粒径、混合料的配合比和坍落度符合要求；
（2）灌注管道避免过大变径和弯折，每次施工完成后，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。
8.2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，地层原因等，造成钻孔时钻杆跑偏。
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主要检查复核。
8.3断桩、夹层
由于提钻太快泵送混合料跟不上提钻速度。
控制措施：
（1）保持灌注的连续性可以采取加大混合料泵送量，配置料罐等措施；
（2）严格控制提升速度，确保中心钻杆内有0.5m以上的混合料，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混合料的初凝时间时，应重新成孔灌桩。
8.4桩身混合料回缩
桩身回缩是一种普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数达到试桩确定系数（充盈系数﹥1）。
控制措施：
（1）及时清除或外运桩口出土；
（2）选择减水效果好的减水剂。
8.5桩头质量问题
多为夹泥、气泡、混合料不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。
（1）及时清除桩口土方，减载避免孔壁坍塌；
（2）保持钻杆顶端气阀开启自如，防止混合料中积气造成桩顶混合料含气泡；
（3）桩顶浮浆多因孔内出水或混合料离析造成，应超灌排除浮浆后方可终孔成桩。
9、质量保证措施
9.1组织保证措施
⑴项目部将推行全面质量管理方法，按《高速铁路路基工程施工技术技术规程》（Q/CR9602-2015）和《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2018）要求进行各项质量检测；
⑵项目分部成立质量管理领导小组，质量领导小组由项目分部经理挂帅，项目分部总工程师主管，成员由项目分部安质部、工程部、测量班、物资部、设备部、计划部、财务部等职能部门负责人和作业班组长等组成；
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