CFG桩长螺旋作业指导书.docx
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CFG桩长螺旋作业指导书
商合杭铁路安徽段站前十七标路基工程
编号：
（ZYZDS-LJ-2016-001）
CFG桩（长螺旋法）施工作业指导书
单位：
编制：
审核：
批准：
2016年06月01日发布2016年07月03日实施
CFG桩（长螺旋）施工作业指导书
1、适用范围
适用于商合杭铁路站前十七标一分部路基CFG桩（长螺旋法）施工。
2、作业准备
2.1材料准备
水泥、粉煤灰、石屑、砂、外加剂
2.2机械设备
长螺旋钻机、高压混凝土泵、混凝土泵管等辅助设施与机具。
2.3作业条件
2.3.1施工场地达到“三通一平”对软弱地面进行碾压或夯实处理。
2.3.2施工范围内的地上、地下障碍物应清理或改移完毕，对不能改移的障碍物必须进行标示，并采取保护措施。
3、技术要求
3.1收集场地工程地质、水文地质资料，编制水泥粉煤灰碎石桩施工方案、施工工艺设计和工序质量控制设计并经审批，对操作人员进行技术交底。
3.2测设水准控制点和路基轴线桩，测放桩位并做好标记。
3.3对材料进行复试、试配。
3.4试桩，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜。
4、施工工艺
CFG桩施工工艺流程图如下图。
测量放线
平整场地
平整效果检验
钻机就位
钻进至设计深度
停钻
泵送混合料
均匀拔钻至桩顶
钻机移位、桩体养护
清桩间土及预留桩头
混合料拌制
CFG桩施工工艺流程图
4.1施工准备
4.1.1平整场地
施工前首先清除路基基底范围内的生活垃圾、工业垃圾、障碍物及表层富含植物根须种植土，标记并处理场地范围内地下构筑物及管线。
对于池塘地段根据设计图纸，将淤泥和水清理完毕后，然后采用细粒土层层夯实，每层不大于30cm。
回填至设计标高后方可进行地基处理。
纵向高差不得大于2m（困难地段），相邻截面高差大于2m的加设一道不少于2m的台阶衔接，从而减少高差再进行CFG桩施工。
4.1.2提前修好施工便道
以施工便道作为混凝土运输通道。
施工便道宽度5m，厚0.6m（底层采用0.5m塘渣，顶层采用0.1m厚泥结碎石，两侧挖0.4×0.5m的排水沟）
4.2施工步骤
4.2.1测量放线
施工前由测量人员放出CFG桩桩位并开钻前复核桩位。
放桩位后应用打入木桩、竹片桩或点白石灰做标记。
4.2.2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。
在钻机双侧校正调整钻杆垂直度，确保垂直度偏差≤1%。
专人检查钻头锥尖对准桩为中心，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。
4.2.3混合料拌制
拌合站严格按选定的配合比拌料，不得任意更改配合比。
现场计量要准确，并保证在成孔前送到施工现场。
每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制，不少于120s，塌落度按照试验室配合比确定的数据进行控制，保证混合料的实测坍落度控制在：
160~200mm。
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。
4.2.4密闭性实验
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。
4.2.5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及地面时，启动马达钻进。
一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，及时纠正。
在成孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔严重偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具扭断或损毁。
根据桩长确定钻孔深度。
当钻头到达预定标高时，在动力头底面停留位置处在钻机塔身上作醒目标注，作为施工时控制桩长的依据。
施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。
4.2.6灌注及拔管
长螺旋钻机钻至设计标高，停止钻进，泵车开始送料，当钻杆中孔充满混合料后，开始提升钻杆、压灌混合料。
一边泵送，一边拔管，严禁先提管后泵料。
设专人指挥协调钻机操作手和混合料泵操作手，保证泵送混凝土和提升钻杆的默契配合，以确保成桩质量。
在正常情况下，钻机的提升速度控制在2～3m/min，在含水砂层段内，适当放慢提钻速度，以防流砂造成塌孔、断桩现象。
提钻的速度与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆内混合料表面高度始终略高于钻杆底出料口15～25cm。
灌注完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。
黏土厚度应能满足防冻和养护的要求，一般不小于50cm。
每根桩的投料量符合设计灌注量。
4.2.7移机
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。
施工时由于CFG桩排出的土较多，经常将邻近的桩位覆盖，有些还会出现钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。
因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位正确。
4.2.8清桩间土及破桩头
桩体达到70%设计强度后，方可开挖，开挖桩头以人工或小型作业机械为主，采用小型机械清除时，要保证桩周围有20cm的保护层，然后再用人工清除。
清理完毕后测量出桩顶设计标高，用混凝土切割机沿设计桩顶切除桩头，桩头切割分为三刀完成，如下图所示。
CFG桩头切割示意图
4.2.9桩体质量检验
成桩7天内，采用低应变检查桩身完整性，抽检率为桩数的10%，且每工点不少于3根。
成桩28天后采用复合地基荷载试验，抽检率为桩数的0.2%，且每一工点不少于3根。
5、技术人员、旁站人员现场质量监控要点
CFG桩质量控制的主要对象是：
桩长；强度；桩底是否到持力层这三项指标，现场管理和监控要点如下：
（1）测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并平整碾压后放出各桩的准确位置，原地面标高控制在±2cm以内（线路纵坡、横坡考虑在内后）。
施工桩顶高程控制在高于设计桩顶标高50cm处（见桩顶标高控制图）。
将施工区域进行划分，并将各桩进行编号，定机定人进行管理。
桩顶标高控制图
（2）布桩时，CFG桩的数量、布置形式及间距必须严格按设计要求。
并遵循从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工的原则。
不宜从四周转向内推进施工。
具体的施工方法和顺序由工程技术部确定。
（3）对进场施工的所有长螺旋钻机在开钻前应由施工技术人员对标尺、刻画进行复核，消除标识误差。
尤其是钻机初始标识要指定专人进行复查，从而有效的控制桩长。
使用反差大的反光贴条每0.5米进行标识，粘贴在钻机导向架上，利于夜间记录人员识别读数。
（4）指派责任心强、懂技术并经严格考核合格的员工对劳务队伍施工的CFG桩进行现场监控和记录。
（5）现场管理人员每根桩都要根据桩机上的垂球用钢尺量测导向架垂直度，以保证桩身垂直度不大于1%，确保桩体的正常受力。
（6）长螺旋钻钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进，一般先慢后快。
在钻进过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺或停机查看地质情况，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。
若地质与设计不符，应及时通知设计单位处理。
（7）判断钻头是否到了持力层的方法：
在桩机驾驶室观测电流的变化。
钻机开始钻孔及软弱地层钻孔时，电流较为稳定，电流量在电机额定电流规定范围之内，当钻头遇到持力层时，瞬间的电流将会增大，同时电压下降，并伴有机身晃动现象。
此时，应判定钻头已达到持力层。
（8）CFG桩成桩过程由现场值班人员指挥，桩机操作手和地泵操作手密切配合，按照先泵料后拔管的原则，防止先拔管后泵料，影响桩身质量。
（9）严格控制拔管速率。
拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。
故施工时，应严格控制拔管速率。
正常的拔管速率应控制在2～3米／分钟。
（10）整个施工过程中，应安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录。
记录的内容主要有桩号、钻孔深度、瞬间电流值、孔深、拔管速度、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。
（11）为控制提钻速度，应购置秒表配发到记录人员，钻孔时间、拔管速度、灌注混凝土时间应记录至秒。
当天的记录每页必须由设备租赁方和项目队现场记录人当天进行相互签字确认。
（12）提钻泵送过程中，旁站人员要经常敲打输送管，确认管内混合料是否充实，以保证桩体密实。
（13）拔管过程避免反插。
在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，施工中应避免反插。
（14）桩顶砼停灰面根据导向架上标识由值班人员判断，控制在桩顶标高以上0.5米位置。
（15）控制好混合料的坍落度。
大量工程实践表明，混合料坍落度过大，会形成桩项浮浆过多，桩体强度也会降低。
坍落度宜控制在160mm～200mm（可根据运送混合料的距离进行调整）和易性好。
（16）设置保护桩长。
在泵送混合料时，比设计桩长多加0.5米的料。
上部用土封项，增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力，避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。
（17）在截取桩头前应准确测量桩顶标高，并在纵横向挂线标示桩头水平位置。
凿除桩头时严禁单边打眼凿桩头，防止桩头成斜面或破损，截取后的桩头面应是水平面。
清理桩间土和截取桩头时，应采取相应的预防措施，防止造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
（18）CFG桩施工中，每台班均须制作检验试件，进行28天强度检验。
成桩28天后应及时进行复合地基承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。
（19）CFG桩施工属隐蔽工程，施工完毕后先进行自检，自检频率为10%。
自检合格后报第三方进行检测，检测合格报监理工程师签认后方可进行下一道工序施工。
（20）CFG桩成桩后,强度达到100%，并检测合格后填筑碎石垫层及土方。
当桩顶覆盖层超过1m后，方可让大型机械进入施工区。
6、质量问题及控制措施
6.1、常见问题预防措施
（1）缩颈：
主要表现为桩体局部桩径小于设计桩径，如下图所示。
缩颈缺陷桩剖面图
原因分析：
1）在饱和软土中成桩，施工顺序顺序不当，如连续施打时，新打桩对已桩的作用主要表现为挤压，使得已打桩被挤成椭圆形或不规则形，产生严重的缩颈、甚至断桩；2）提钻速度太快。
防止措施：
1）根据土层情况选用适宜的施工工艺和设备；2）根据不同土质，在施工中选择合适的成桩顺序，在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打；在饱和的松散粉土中施打，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打的方案；满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周向内推进施工。
施打新桩时与已打桩间隔时间不应小于7天。
3）根据泵送量及地层情况合理控制提钻速度，一般控制在2m/min～3m/min为宜。
（2）扩径：
主要表现为桩体局部桩径大于设计桩径，如下图所示。
扩颈缺陷桩剖面图
原因分析：
1）在饱和的粉土或砂土层中施工时，在剪切作用下，桩周土坍孔形成空洞，由桩体混凝土侧向膨出充填形成桩体扩径；2）桩周土为软土时受混凝土挤压影响导致扩径。
防止措施：
1）施工前充分了解场地地层情况，桩身深度范围内有饱和粉土、砂土或软土时应尽可能降低、减少振动；2）采用小叶片螺旋钻杆成孔，快速钻进，减少剪切能积累并对桩间土具有一定的挤密作用；3）合理控制混凝土压灌压力，使扩径的部位混凝土密实形成有益扩径。
（3）断桩：
桩体断裂一般有下列三种形式。
断桩示意图
原因分析：
1）野蛮挖土，挖掘机械不当，基桩受扰动碰撞，在剪力作用下断裂；2）提钻过高造成断桩，泵送混凝土料与提钻速度匹配不合理造成断桩；3）成品保护不力、冬季冻涨；4）截断桩头施工方法不合理。
防止措施：
1）要严格按不同土层进行配料，搅拌时间要充分，每盘控制在不小于120s。
2）控制拔管速度，一般2～3m/min。
3）混合料应注意做好季节施工。
雨期防雨，冬期保温，都要苫盖，并保证灌人温度5℃以上（冬期按规范）。
4）桩体施工完毕待桩达到设计强度70%（夏季约4～5d、冬季约7～8d，需根据同条件试件确定具体时间），方可进行开槽。
6.2缺陷处理方法
出现桩体缺陷，常用的处理方法有接桩法，钻孔补强法，补桩法等。
（1）接桩法：
当成桩后桩顶标高不足或缺陷深度不大时，常采用接桩法处理，方法有以下两种：
1）开挖接桩：
采用锹或小型人工洛阳铲开挖桩周土至正常桩径截面以下不小于200mm，将异常桩头凿除，桩顶水平、凿毛并清理干净，桩壁清理干净，采用高一标号混凝土补加至桩顶设计标高，补加部分桩直径宜大于原桩直径200mm。
开挖接桩示意图
2）嵌入式接桩：
当基桩缺陷较小，清除已浇混凝土有困难时，可采用此法。
开挖缺陷桩桩周土，范围不少于桩周以外100mm，深度不小于缺陷部位以下200mm，桩体表面清理干净，采用高一标号混凝土混凝土补加至桩顶设计标高。
嵌入式接桩示意图
（2）钻孔补强法：
此法适应条件是桩身混凝土严重蜂窝，离析，松散，强度不够及桩长不足等事故，常用高压注浆法来处理。
桩身混凝土局部有离析，蜂窝时，可用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处，进行清洗后高压注浆。
桩长不足时，采用钻机钻至设计持力层标高；对桩长不足部分注浆加固。
（3）补桩法：
在路基填筑施工前，可在桩与桩之间补桩。
7、质量控制及检验
7.1质量控制
（1）桩长和直径要加强控制，保证符合设计要求。
桩顶标高应按《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》规定高出设计标高50cm。
（2）CFG桩施工中，每台班做一组（3块）试块，进行28d标准养护试件抗压强度检验。
（3）桩身每方混合料掺加粉煤灰量应严格按配合比施工。
（4）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，记录钻孔及灌注混凝土的起至时间、混凝土坍落度、拔管速度、孔深、单孔混合料灌入量等。
（5）摩擦桩以桩长控制为主，瞬间电流值控制为辅；端承桩按照瞬间电流控制为主，桩长控制为辅的原则控制桩长。
7.2检验
（1）原材料的检验
同一产地、品种、规格且连续进场的水泥，袋装水泥200t为一批、散装水泥500t为一批，当袋装水泥不足200t或散装水泥不足500t时也按一批计。
同一产地、品种、规格且连续进场的粗、细骨料，分别每400m3为一批，当不足400m3时也按一批计。
各种原材料施工单位每批抽样检验1组。
（2）混合料坍落度及强度应符合要求，每个台班均应对坍落度进行检验，并必须制作混合料检查试件，进行28d强度检验。
检验数量：
施工单位每台班抽样检验3次。
检验方法：
现场坍落度试验。
（3）桩身完整性检测方法、数量及标准见《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）。
检测数量：
检验总桩数的10%。
检测方法：
低应变检测。
（4）CFG桩按复合地基设计时，处理后的复合地基承载力、变形模量应满足设计要求；按柱桩设计时，处理后的单桩承载力应满足设计要求。
检验数量：
总桩数的2‰，且每检验批不少于3根。
监理单位见证检验，勘察设计单位现场确认。
检验方法：
平板载荷试验。
（5）CFG桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表规定。
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
8、人员及机械配置
8.1人员配置及分工情况
（1）配置机手7名，工人24名。
分两个班组进行作业。
负责现场机械操作、混合料灌注等作业。
（2）现场技术员、安质员、试验员各1名。
负责监控每道工序按标准化作业，并做好施工记录。
（3）现场生产负责人1名。
负责指挥现场生产。
8.2机械配置
序号
设备名称
型号和功率
单位
数量
备注
1
长螺旋钻机
JZL-60
台
2
2
混凝土输送泵
HBT-60
台
2
3
砼输送车
台
5
4
挖掘机
台
4
5
混凝土切割机
台
4
9、环境保措施
（1）在机械施工过程中，要尽量减少噪音、废气、废水及尘埃等污染。
以保障当地居民和施工人员的健康。
（2）对清理场地的表层腐植土，砍伐的荆棘等废料，要及时运到指定的地点进行废弃。
在弃土场不具备条件时，可临时堆放在施工场地。
（3）清理输送管、输送泵和其他机械设备的废水、废油等有害物质以及生活污水，不得直接排放到河流、池塘或其他水域中，也不得倾卸在饮用水源附近的土地上，防止污染水源和土壤。
（4）施工前做好场地临时排水系统，确保排水通畅并保证遇雨水时不浸漫农田。
10、安全保证措施
（1）以项目经理为首，由安全、工程、技术质量、专职安全员等各方面的管理人员组成安全保证体系，建立项目经理部安全工作委员会，领导和组织实施安全工作。
（2）分析安全难点,确保安全管理重点，在施工现场设置安全标识牌。
（3）现场电气设备均作漏电保护装置，配电线采用三相五线制。
（4）施工机械的使用严格按照有关规定执行，无关人员严禁使用。
（5）建立严格的安全教育制度，坚持入场教育、坚持每周按班组召开安全工作教育研讨会，增强安全意识，使安全工作落到广大群众基础上。
（6）编制安全技术交底，设计和购置安全设施。
（7）强化安全法制观念，严格执行安全工作文字交底，双方认可，坚持特殊工种持安全操作证上岗制度等。
（8）加强施工管理人员的安全考核，增强安全意识，避免违章指挥。
（9）钻机应放置平稳，安装后钻杆中心线的偏斜应小于全长的1%。
（10）钻孔中如遇卡钻，应立即切断电源、停止下钻，在未查明问题前不得强行启动。
（11）钻孔过程中遇有机架晃动、移动、偏斜应立即停钻。
（12）清洗泵管时，出口方前方10m内不得有人。
（13）钻机作业中，施工人员必须佩戴安全帽。
（14）钻机作业中，应有专人负责电缆的收放。
（15）钻孔时，严禁用手清除螺旋片上的泥土。
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