水泥粉煤灰碎石桩施工作业指导书.docx
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水泥粉煤灰碎石桩施工作业指导书
中铁十三局集团有限公司
施工过程控制标准化管理手册（路基分册）
水泥粉煤灰碎石桩施工作业指导书
编制：
审核：
批准：
目录
1.目的1
2.编制依据1
3.适用范围1
4.施工准备1
4.1技术准备1
4.1.1内业准备1
4.1.2外业准备1
4.2工程准备2
4.3材料、设备准备2
5.劳力组织2
5.1劳动力组织方式2
5.2施工人员配置2
6.材料要求2
7.设备机具配置2
8.施工工艺流程图3
9.施工作业方法及要求3
9.1施工作业方法4
9.1.1振动沉管灌注成桩施工4
9.1.2长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工4
9.2技术要求4
10.质量控制及检验标准5
10.1检验标准及方法5
10.2质量控制6
10.2.1选用合理的施工机械设备6
10.2.2深入了解地质情况，采用合理的施工工艺6
10.2.3加强施工过程中的监测7
10.2.4加强成品保护7
11.安全及环保要求8
11.1安全要求8
11.2环保要求8
水泥粉煤灰碎石桩施工作业指导书
1.目的
明确水泥粉煤灰碎石桩施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范水泥粉煤灰碎石桩施工作业。
2.编制依据
《建筑地基基础设计规范》（GBJ79-2002）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）
《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）
施工图设计
3.适用范围
水泥粉煤灰碎石桩，简称CFG桩，是英文CementFly-ashGrave的缩写，意为由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。
通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。
CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基进行工程设计。
CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。
CFG桩的适用范围很广。
在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。
CFG桩对公路、铁路、市政工程的地基处理和房建工程等的独立基础、条形基础、筏基都适用。
4.施工准备
4.1技术准备
4.1.1内业准备
⑴开工前组织技术人员认真审核施工设计图纸和有关设计资料，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准，编制实施性施工组织设计，制定施工安全保证措施，提出应急预案。
⑵桩机操作人员、机动车辆驾驶人员必须持证上岗。
对所有施工人员进行岗前技术、安全培训，作业前进行技术交底。
⑶根据设计要求，进行室内配合比试验，选定合适的配合比。
⑷按设计要求布置桩位，绘出布桩平面图，确定施打顺序及桩机行走路线，标明桩位编号。
4.1.2外业准备
完成现场水准控制点、平面控制点布控测量工作；完成CFG桩的轴线定位及测量基线，测放桩位、并报监理、业主复核。
4.2工程准备
⑴场地邻近的高压电缆、电话线、地下管线、地下构筑物及障碍物等的详实调查工作，完成拆除工作，或与业主、设计单位沟通采取变更避让措施。
⑵完成施工场地“三通一平”工作。
⑶试桩≥2个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。
4.3材料、设备准备
⑴对施工所用的水泥、粗细骨料、粉煤灰和水等进行调查，选用供货商，确定料源，并对其质量进行试验和检验，确保工程材料的质量和数量满足设计、规范和施工的要求。
⑵对水泥粉煤灰碎石桩施工所用的拌合、运输、起吊、成桩等机械设备本着先进、适用和配套的原则进行配置，对到场的机械设备必须经过检查合格方可以投入使用。
必要时，先试运转后使用。
在施工机具上做好进尺标志。
5.劳力组织
5.1劳动力组织方式
采用架子队组织方式
5.2施工人员配置
每个作业工班人员配置见表1。
表1每个作业工班人员配置表
序号
人员名称
数量
备注
1
工班长
1
2
技术负责人
1
3
安全员
1
4
机械工
4
5
普工
5
小计
12
6.材料要求
水泥：
选用强度32.5R及以上的水泥
粉煤灰：
选用3级及以上等级的粉煤灰。
砂：
宜选用中、粗砂，含泥量小于5％。
碎石：
选用粒径5～30mm的碎石，含泥量小于2％。
水：
一般选用饮用水。
若使用其它水源时，应符合《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的要求。
7.设备机具配置
设备机具配置见表2。
表2设备机具配置表
序号
设备机具名称
规格型号
单位
数量
备注
1
长螺旋钻机
TS-22
台
1
2
振动沉管机
DZ90
台
1
3
混合料输送泵
台
1
4
装载机
ZL50
台
1
5
拌合设备
WCB700
台
1
6
振动捣固器
台
2
7
串筒及漏斗
套
1
8.施工工艺流程图
CFG桩施工方法：
主要采用振动沉管灌注施工，或采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工。
振动沉管灌注施工适用于粉土、黏性土及素填土地基；长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工适用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等结实以上的砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。
也有两种施工方法配合使用的，其施工工艺流程见图1和图2。
图1振动沉管成孔水泥粉煤灰碎石桩施工工艺流程图
注1：
刚制活瓣桩尖振动沉管灌注成桩钻机无此工序。
注2：
如设计有配筋，则需增加预制钢筋笼工序，在混合料入管前增加安放钢筋笼工序。
图2长螺旋钻钻孔水泥粉煤灰碎石桩施工工艺流程图
9.施工作业方法及要求
9.1施工作业方法
9.1.1振动沉管灌注成桩施工
在已经平整好的施工场地上进行测量放样，用白灰标出桩位。
检查调试钻机电力设备等后，移动机架到待施工区段上。
采用振动沉管成桩加预制桩头方式施工时，在灰点挖出锥型坑竖直放入预制桩头，移动钻机，使沉管对正并套住桩头，使用钢活瓣尖式沉管成孔时直接将钢活瓣尖竖直与灰点对正，然后开机、振动下压沉管、到设计深度或达到设计持力层后成孔。
在机架钻孔成孔施工的同时，搅拌场区生产成桩混合料，并运抵施工区。
在机架钻孔成孔后，用料斗将混合料导入孔内或沉管内，然后边填料，边振动提升沉管，直至填料达到并超过设计桩顶50cm左右，即为成桩。
9.1.2长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工
采用长螺旋钻成孔，使长螺旋钻轴竖直与灰点对正然后开机钻孔。
旋转成孔后，将运输到施工场地的混合料灌注入孔内，然后边填料，边振动提升沉管，直至填料达到并超过设计桩顶50cm左右，即为成桩。
9.2技术要求
⑴施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料,用搅拌机拌合水泥、粉煤灰、碎石混合料，拌合时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌合时间不得少于1min。
向管内一次投放混合料，投放数量按试桩时确定的数量进行，投料后留振5～10s。
⑵桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%；对于满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径；对于条基，桩位偏差不应大于0.25倍桩径，对于单排布桩桩位偏差不应大于60mm。
⑶钻孔过程中保持机架稳固不会因钻机工作震动在机架轨道上滑动，保证成孔、成桩过程中钻机的钻杆或沉管竖直，确保成孔成桩竖直，防止出现斜桩甚至交错桩的情况。
⑷控制钻孔沉管入土深度，确保桩长偏差在+100mm范围内。
⑸长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm，振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为50～70mm，。
⑹长螺旋钻孔、管内泵压混合料成孔施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料。
⑺拔管速率应按试桩确定参数进行控制，拔管过程中不允许反插，如上料不足，须在拔管过程中加料，不允许停拔再投料，拔管至桩顶。
施工桩顶标高宜高于设计标高，高出长度根据桩距、布桩形式、现场地质条件和施打顺序等综合确定，一般不应小于0.5m。
振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度小于200mm。
⑻沉管灌注成桩施工，向管内一次投放混合料，投放数量按试桩时确定的数量进行，投料后留振5～10s。
拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥土或淤泥质土，拔管速度可适当放慢。
⑼机架施工粉煤灰桩过程中应分段按顺序施工，有时为防止出现连续施工造成对地基剪切的连续叠加，可根据局具体情况进行跳跃间隔式施工。
⑽成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块）试块（边长150mm立方体），标准养护，测定其立方体28d抗压强度。
⑾冬期施工时混合料入孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。
⑿清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
⒀褥垫层厚度宜为150～300mm，由设计确定。
施工时虚铺厚度（h）：
h=ΔH/λ其中λ为夯填度，一般取0.87～0.90。
虚铺完成后宜采用静力压实法至设计厚度；当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法。
对较干的砂石料，虚铺后可适当洒水再进行碾压或夯实。
10.质量控制及检验标准
10.1检验标准及方法
⑴水泥、粉煤灰、砂及碎石等原材料应符合设计要求。
⑵施工中应检查桩身混合料的配合比、坍落度和提拔钻杆速度（或提拔套管速度）、成孔深度、混合料的灌入量等。
⑶施工结束后，应对桩顶标高、桩位、桩体质量、地基承载力以及褥垫层的质量做检查。
⑷CFG桩质量检验标准及方法见表3的规定。
表3CFG桩质量检验标准及检验方法
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
主控项目
1
原材料
设计要求
查产品合格证书或抽样检查
2
桩径
－20mm
用钢尺量或计算填料量
3
桩身强度
设计要求
查28d试块强度
一般项目
1
桩身完整性
按桩基检测技术规范
按桩基检测技术规范
2
桩垂直度
≤1％
用经纬仪测桩管
3
桩位偏差
满堂布桩≤0.40D
条基布桩≤0.25D
用钢尺量，D为桩径
4
桩长
＋100mm
测桩管长度或垂球测孔深
注：
桩径允许偏差负值是指个别断面。
10.2质量控制
10.2.1选用合理的施工机械设备
CFG桩多用振动沉管机施工，也可用长螺旋钻机。
而选用哪一类成桩机和什么型号，要视工程的具体情况而定。
对北方大多数地区存在的夹有硬土层地质条件的地区，单纯使用振动沉管机施工，会造成对已打桩形成较大的振动，从而导致桩体被震裂或震断。
对于灵敏度和密实度较高的土，振动会造成土的结构强度破坏，密实度减小，引起承载力下降。
故不能简单使用振动沉管机。
此时宜采用螺旋钻预引孔，然后再用振动沉管机制桩。
这样的设备组合避免了已打桩被震坏或扰动桩间土导致桩间土的结构破坏而引起复合地基的强度降低。
所以，在施工准备阶段，必须详细了解地质情况，从而合理地选用施工机械。
这是确保CFG桩质量的有效途径。
10.2.2深入了解地质情况，采用合理的施工工艺
在施工过程中，成桩的施工工艺对CFG桩复合地基的质量至关重要，不合理的施工工艺将造成重大的质量问题，甚至导致质量事故，而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况。
只有在深入了解地质情况的基础上，才能确定合理的施工工艺，并在施工过程中加强监测，根据具体情况，控制施工工艺，发现特殊情况，做出具体的改变。
⑴在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，但当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压已打桩，形成椭圆或不规则形态，产生严重的缩颈和断桩。
此时，应采用隔桩跳打施工方案。
而在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后，土体密度会有显著增加。
而且，打的桩越多，土的密度越大。
在补打新桩时，一是加大了沉管难度，二是非常容易造成已打桩断桩，此时，隔桩跳打亦不宜采用。
满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。
但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对已结硬的已打桩产生影响。
此时，应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。
⑵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，桩项浮浆过多，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1．2～1．5m／miu。
⑶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。
坍落度控制在3～5cm，和易性好，当拔管速率为1．2～1．5m／miu，一般桩顶浮浆可控制在10cm左右，成桩质量容易控制。
⑷设置保护桩长。
使桩在加料时，比设计桩长多加0．5m，将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5s，提高桩顶混合料密实度。
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。
⑸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，应避免反插。
10.2.3加强施工过程中的监测
在施工过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施，有效控制成桩质量，重点应做好以下几方面的监测：
⑴施工场地标高观测。
施工前要测量场地的标高，并注意测点应有足够的数量和代表性。
打桩过程中则要随时测量地面是否发生降起。
因为断桩常和地表隆起相联系。
⑵已打桩桩顶标高的观测。
施工过程中注意已打桩桩顶标高的变化，尤其要注意观测桩距最小部位的桩。
因为在打新桩时，量测已打桩桩顶的上升量，可估算桩径缩小的数值，以判断是否产生缩径。
⑶对有怀疑的桩的处理。
对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看，并做出必要的处理。
10.2.4加强成品保护
⑴CFG桩施工时，应调整好打桩顺序，以免桩机械碾压已施工完成的桩头。
⑵CFG桩施工完毕后，待桩体达到一定强度后（一般为3～7d），方可进行开挖，宜采用人工开挖，如基坑较深、开挖面积较大，可采用小型机械和人工联合开挖，应用专人指挥，保证铲斗离桩边应有一定的安全距离，同时应避免扰动桩间土和对设计桩顶标高以下的桩体产生损害。
⑶挖至设计标高后，应剔除多余的桩头，剔除桩头时应采取如下措施：
①找出桩顶标高位置，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。
桩头截断后，再用钢钎、手锤等工具沿桩周向桩心逐渐剔除多余的桩头，直至设计桩顶标高，并在桩顶找平。
②不可用重锤或重物横向击打桩体。
③桩头剔至设计标高，桩顶表面应凿至平整。
④桩头剔至设计标高以下时，必须采取补救措施。
如断裂面距桩顶标高不深，可接桩至设计标高，方法如图（1-3）。
同时保护好桩间土不受扰动。
⑷保护土层和桩头清除至设计标高后，应尽快进行褥垫层的施工，以防桩间土被扰动。
⑸冬期施工时，保护土层和桩头清除至设计标高后，立即对桩间土和CFG桩采用草帘、草袋等保温材料进行覆盖，防止桩间土冻涨而造成桩体拉断，同时防止桩间土受冻后复合地基承载力降低。
11.安全及环保要求
11.1安全要求
⑴机械设备操作人员（或驾驶员）必须经过专门训练，熟悉机械操作性能，经过专业管理部门考核取得操作证或驾驶证后上机（车）操作。
⑵机械设备操作人员和指挥人员严格遵守安全操作技术规程，工作时集中精力，谨慎工作，不擅离职守，严禁酒后驾驶。
⑶机械设备发生故障后及时检修，绝不带故障运行，不违规操作，杜绝机械和车辆事故。
⑷所有现场 施工人员佩带安全帽，特种作业人员佩带专门的防护工具。
⑸施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。
各孔用电必须分闸，严禁一闸多用。
孔上电缆必须架空2.0m以上，严禁拖地和埋压土中，电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等保护措施。
照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。
并遵守《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）的规定。
11.2环保要求
⑴易于引起粉尘的细料或松散料运输时用帆布、盖套等遮盖物覆盖。
⑵施工废水、生活污水不直接排入农田、耕地、灌溉渠和水库，不排入饮用水源。
⑶受工程影响的一切公用设施与结构物，在施工期间应采取适当措施加以保护。
⑷使用机械设备时，要尽量减少噪声、废气等的污染；施工场地的噪声应符合《建筑施工场地界噪声限值》（GB12523-1990）的规定。
⑸运转时有粉尘发生的施工场地，如水泥混凝土拌和机站等投料器应有防尘设备。
在这些场地作业的工作人员配备必要的劳保防护用品。
⑹驶出施工现场的车辆应进行清理，避免携带泥土。
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