CFG桩基础处理专项施工方案.docx
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CFG桩基础处理专项施工方案
地基加固CFG桩施工专项方案
1.编制说明
1.1编制制依据
(一)国家的法律、法规和原铁道部、湖南省的相关管理制度规定。
(二)本项目采用的标准、指南、验标、施工设计图、通用图、标准图等。
(三)黔张常铁路施工组织设计(专项方案)及开工报告编制报审实施细则。
(四)沪昆客专湖南公司关于项目建设管理的规章制度。
(五)本项目招标文件、施工承发包合同文件、补遗书等。
(六)本项目可用的材料、机械设备、机具等相关规程、标准、质量文件。
(七)我公司相关类似工程师施工经验。
1.2编制范围
施工设计图纸所规定的DK322+578.11——DK325+859.22(包括陬市车站)地基处理工程CFG桩施工内容。
1.3编制原则
(一)严格遵守国家、地方的技术规范、施工规程和质量评定与验收标准。
(二)坚持“高标准、讲科学、不懈怠”,施工全过程实施标准化管理,建设一流客运专线的原则。
(三)坚持高起点规划、高标准要求、高质量落实,全面实现管理目标的原则。
(4)坚持以人为本,安全生产的原则。
(5)坚持文明施工,保护环境的原则。
2.工程概况与现场施工条件
2.1、工程简介
工点起止里程为DK322+578.11~DK325+859.22(包括陬市车站),全长3281.11m,位于常德桃源县陬市镇辖区内,属沅江一级阶地,为冲湖积平原区,地形平坦开阔,相对高差约5m,地面高程37~42m。
线路在此段主要为填方形式通过,线路中心最大填方高度约15.4m。
工点区农田和水塘众多,乡村道路与省道相连,交通条件较好。
为了确保该段线路地基承载力符合设计要求,本段路基路基基底采用长螺旋法CFG桩加固。
桩采用正方形布置,桩径0.5m,桩距1.8m,桩端伸入持力层不小于0.5m,处理宽度为路堤坡脚范围内;地基处理后需满足:
复合地基承载力不小于150kPa,桩身28天龄期的无侧限抗压强度不小于15Mpa,单桩承载力不小于259KN。
2.2线路资料
DK322+578.11~DK325+859.22段由两段区间路基和车站路基组成,其中DK322+578.11~DK323+550、DK325+200~DK325+859.22为区间路基,长度共1631.11m,DK323+550~DK325+200为陬市车站,长度1650m。
线路设计时速为200Km/h,正线2条,车站到发线2条,均为填方路基通过。
2.3地质资料
2.3.1地质情况
本工点所处地层主要为第四系全新粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉砂、细砂、细圆砾石、粗圆砾石等,下伏白垩系砂岩夹泥岩等,详细述如下:
1、第四系全新统(Q4)
粉质黏土(Q4all):
主要分布于地表,厚度2.6-13m,黄褐色,灰褐色,成份以黏粒为主,黏性较好,硬塑为主,Ⅱ级普通土,σ0=120kpa。
淤泥质粉质黏土(Q4all):
呈透镜状分布于表层粉质黏土层之下,厚度0-6m,个别水塘浅表也分布有淤泥质粉质黏土,一般厚度0.3-1m,灰黑、灰褐色,软塑-流塑,Ⅱ级普通土,σ0=40-80kpa。
粉土(Q4al2):
局部段落呈层状分布于表层粉质黏土、淤泥质粉质黏土层之下,最大厚度约7.2m,也以透镜体状分布于粉砂、细砂层中,黄褐色,稍密,饱和,Ⅱ级普通土,σ0=100kpa。
粉砂(Q4al4):
浅灰色,层状分布于场地上部,最大厚度约5m,成份以石英、长石为主,颗粒不均,砂质不纯,局部含少量黏性土,饱和,松散,Ⅰ级松土,σ0=100kpa。
细砂(Q4al4):
浅灰色,层状分布于场地上部,最大厚度约4,。
7m,成份以石英、长石为主,颗粒不均,砂质不纯,局部含少量黏性土,饱和,松散,Ⅰ级松土,σ0=100kpa。
细圆砾石(Q4al6):
灰色,灰黄色,为桥址区主要地层,钻探揭示最大厚度约11m,成份以砂岩为主,磨圆度较好,中密为主,饱和。
Ⅱ级普通土σ0=400kpa。
粗圆砾石(Q4al6):
灰色,灰黄色,层状夹于细圆砾土层中,局部透镜体状分布,最大厚度约5.1m,成份以砂岩为主,磨圆度较好,中密为主,饱和,Ⅲ级硬土,σ0=550kpa。
2、白垩系上统上组(K22)
砂岩夹泥岩(K22Ss+Ms):
棕褐色为主,砂岩为主局部夹薄层泥岩,泥质胶结,中厚层状构造,节理较发育,岩体较完整,岩质较软,锤击声闷。
风化层厚0.3-4.7m,Ⅳ级软石,σ0=400kpa,弱风化,Ⅳ级软石,σ0=500kpa。
2.3.2地质构造
工点范围未发现有重大地质构造。
1、不良地质:
地震液化:
该段地震动峰值加速度分区为0.10g(相当于地震基本烈度七度)。
根据《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006),应进行饱和砂类土的地震液化判定。
根据标贯试验结果判定,DK322+650-803饱和粉砂,标高26.4-36.8m,DK322+860-323+042饱和粉、细砂,标高29.2-36m,DK323+062-092饱和细砂,标高34.2-35.6m,为可液化地层。
经计算粉土没有液化现象。
2、特殊岩土:
软土:
DK322+650-857、323+200-288、323+500-600段分布的淤泥质粉质黏土及水塘浅表的淤泥质粉质黏土,多为软塑=流塑状态,承载力极地,设计按软土考虑。
松软土:
工点区地表广泛分布的粉质黏土、粉土及粉、细砂层,其承载力低,压缩变形量大,设计按松软土考虑。
膨胀岩:
下伏白垩系泥岩,呈薄层-中厚层状、透镜状分布,具弱膨胀性。
本地区地震动峰值加速度0.10g,相当于地震基本烈度七度,地震动反应谱特征周期0.35s.
2.4水质情况
根据勘察报告反应:
工点范围内地表水发达,主要为稻田及水塘,水质良好,对圬工不具侵蚀性。
地下水主要为第四系潜水,水位埋深1.5-10m,其补给来源主要为地表水及大气降水,水位随季节变化而变化,旱季时水位低,雨季时水位高,水质良好,对圬工不具侵蚀性。
2.5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)。
2.6既有构筑物情况
根据前期施工调查统计,该工程范围内既有构筑物情况如下:
主要工程构筑物拆迁数量表
序号
项目
单位
工程量
辖区
备注
1
房屋
栋
57
陬市镇
2
三电
处
11
陬市镇
3
道路改移
处
7
陬市镇
4
沟渠
处
4
陬市镇
5
坟墓
处
82
陬市镇
2.7主要工程量
根据CFG桩基础处理设计方案:
CFG桩采用正方形布置,桩间距1.8m,桩径500mm,桩长见设计图,桩端进入持力层0.5m,处理宽度为路堤坡脚范围,处理面积182865m2。
桩数量:
DK322+578.11-DK323+550段15266根,长度174597m,DK323+550-DK325+200段29826根,长度341766m,DK325+200-DK325+859.22段11036根,长度111106m;。
本工程主要工程数量见表2-1
主要工程量一览表
项目
单位
数量
DK322+578.11-DK323+550CFG桩施工
根
15266
DK323+550-DK325+200CFG桩施工
根
29826
DK325+200-DK325+859.22CFG桩施工
根
11036
碎石垫层
立方米
94839
双向土工格栅80KN/m
m2
208646
清除回填土及桩间土
m3
85923
凿除桩总长
m
28064
桩扩大头C25混凝土
m3
13807
3.施工部署与资源配置计划
3.1总体施工原则
依据“线下工程进度不触碰铺轨线”原则,按照“46个月内完成全部线下工程”目标,并确保路基施工完成后不小于6个月的工后沉降观测要求,进行倒排工期,争取早日实现开工,早日完成生产任务为主要原则组织施工。
3.2施工场地布置
根据工点现场实际情况,做到多作业面同时平行施工,该工程共划分为2个区间路基段和1个车站段同时组织施工,每段拟投入设备4台。
为了减少多作业面同时施工相互影响,采取在红线边修筑临时便道与多条乡道相连,实现各区段车辆分流,互不影响,确保现场施工施工组织顺利进行。
3.3资源配置计划
3.3.1机械设备投入数量
机械设备投入数量表
序号
设备名称
单位
数量
备注
1
长螺旋钻机
台
12
2
发电机组
台
12
3
挖掘机
台
6
P60型
4
推土机
台
1
场地平整
5
压路机
台
1
场地平整
6
自卸汽车
台
5
运土
7
地泵
台
12
8
混凝土罐车
台
18
3.3.2人员投入计划
主要人员投入计划表
序号
工种
人数
备注
1
副经理
1
2
施工员
3
3
技术旁站人员
12
4
质检员
3
5
安全员
3
6
材料员
2
7
试验员
3
8
电工
2
9
钻机操作员
12
10
罐车司机
18
11
挖机司机
6
12
压路机、推土机司机
2
13
普工
48
3.3.3测量试验仪器
为了满足现场生产及材料检测需要,我项目部在2#拌和站内设置试验室,试验室内配备各种试验检测仪器供原材检测使用。
现场配备GPS、水准仪、全站仪、垂球、钢尺等测量仪器。
3.3.4材料配置使用计划
根据综合分析、设备的工效指标综合评定,本工程共需要工期约4个月,材料配置使用计划见下表:
材料配置使用计划表
序号
材料名称
2015年
5
6
7
8
9
1
C15砼(方)
4000
42000
42000
38000
2
C25砼(方)
2000
8000
12000
6000
3.4临水临电方案
施工用水采用就近打井取水,经检验合格使用,生活用水从城市自来水管网中接出取水。
施工用电采用发电机组供电,所有接电全部采用“T”接。
3.5施工准备
3.5.1技术资料准备
1、设计图纸,技术要求及图纸会审纪要;
2、内部技术交底及会议纪要;
3、做好桩位轴线控制网及高程水准点。
3.5.2施工现场准备
1、现场碾压平整,修筑现场施工便道。
2、搭设临时工棚,规划临时用地。
3、布置钻机、辅助设备进场、组装,并安排好施工顺序。
4、组织合格的原材料进场并按场地要求堆放,所有材料均应有合格证、质保书或试验报告,并经监理单位认可。
3.3.3技术准备
1、项目工程师组织有关施工人员、质检员、安全员以及工程主要施工人员进行技术资料和施工图纸的阅读,详细了解工程地质情况,工程特点、设计要求及相关的规范要求,做好各工种技术交底和安全交底,形成书面记录。
并详细编制各分项的施工作业计划。
2、准备好各种施工所需的记录表格,按公司质量体系,建设方、监理方的要求,做好各道工序的质量记录并及时签证。
4.主要施工方案、方法
4.1场地要求
首先做好与CFG桩施工相关的水、电管线的布置工作,修筑好施工便道。
施工现场内道路、基坑坡道符合设备运输车辆和起吊设备的行驶要求。
清除地表腐殖土和软土层,再回填B类土,采用压路机压实,要求压实系数不小于0.8,场地压实完成后,在四周做好排水设施,防止雨水浸泡。
4.2材料要求
1、本工程拌合料采用自拌砼进行施工,桩身砼强度等级为C15,桩帽砼强度等级为C25.
2、砼采用二级配,砼配合比在施工前由试验室提供。
4.3主要机具
长螺旋钻机、挖掘机、混凝土运输车等。
设备组装时应设置隔离区,专人指挥,严格按程序组装。
4.4作业条件及相关要求
1、按地基加固平面图确定加固宽度,采用推土机和挖机清除加固范围内的腐殖土和软土。
2、按照桩位布置图要求,根据桩的布置形式将桩位准确位置放到地面,为了在施工时便于找点可以在放点时采用滑石粉加¢10--¢20钢筋(长200-300mm)在桩位处扎入深度小于500mm的孔,填入白灰标识桩位。
场地外设2~3个水准点,白线拉出轴线位置,经纬仪以便控制桩顶标高和随时检查之用;
3、学习、熟悉桩基础施工图纸,并进行会审;
4、做好技术交底,特别是地质情况、设计要求、操作规程和安全措施的交底;
5、做好桩基工程施工记录和隐蔽工程验收记录;
6、开工前应对施工人员进行质量、安全技术交底,并填写《技术交底记录》和《安全技术交底记录》,并对设备进行可靠性检查,确保施工安全。
4.5施工工艺
CFG施工采用长螺旋钻成孔,在施工前按设计要求进行室内配合比试验,施工时按配合比配置桩体材料。
泵压桩体材料成桩施工的坍落度宜为160-200mm。
现场应进行工艺性试验,以复核地质资料,以及设备、工艺、施工顺序适宜,确定桩体的混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数。
同时检验设计参数和地基处理效果。
4.5.1施工工艺流程
1、测量放样:
测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量,将地面碾压后放出各桩的准确位置。
施工桩顶高程控制在高于设计碎石垫层底标高处。
根据设计图纸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。
2、桩位放点:
桩位放点根据桩位平面布置图及设计图纸施工放样,用钢钎在桩位处打孔并填满石灰做出标记。
桩位偏差控制在50mm以内。
放点工作完成以后,报请现场监理工程师进行检查验收。
3、钻机就位:
桩位点经检验合格后,钻机开始就位,使钻杆垂直对准桩位中心,确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。
现场控制采用钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度。
每一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,满足要求后方可开钻。
4、钻机就位稳定后,开始钻孔,关闭钻头阀门,向下移动钻杆至钻头触及地面,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,以便及时纠正。
在成孔过程中,如发现钻杆摇晃或难钻时,应放慢进尺,否则较易导致桩孔偏斜、位移,甚至使钻杆、钻具损坏。
钻进的深度取决于设计桩长,当钻具钻至设计深度后,空转清土,以便使孔底虚土被钻出。
5、在钻进过程中,当遇到圆砾层或卵石层时,会发现进尺明显变慢、机架出现轻微晃动,电流突然加大。
在施工时可根据这些特征来判定钻杆进入圆砾层或卵石层的深度。
6、钻至设计深度后,用混凝土泵通过管路把坍落度为16-20cm的高流动的混凝土打入孔底,与此同时提钻,孔底单向活门自动打开,使混凝土流出,并使钻具在混凝土内埋深0.3-0.5m左右。
提钻速度必须与混凝土的泵入速度相匹配,一般控制在2m~2.5m/min,即混凝土的灌入量使孔内混凝土面抬升高度比钻头的位置始终高出0.3~0.5m,以防止出现断桩。
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,经常将临近的桩位覆盖,有时还会因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,保证桩位准确。
8、桩顶处理:
CFG桩应施工到地面下0.5m,当CFG桩体达到一定设计强度后,用胶轮挖掘机将桩间土挖至地面下0.5m,将质量较差的0.5m桩顶端人工清除,浇筑扩大头,再施工碎石垫层。
4.5.2质量检测
1、CFG桩的桩身完整性、均匀性、桩身强度、单桩或复合地基承载力可采用以下方法检验:
成桩7天内,采用低应变检查桩身完整性,检查数量为施工总桩数的10%,且不少于3根;成桩28天后,在桩体中心处、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,检验数量为施工总桩数的0.2%,且不少于3根。
2、CFG桩承载力检验宜在成桩28天后进行,采用单桩复合地基荷载试验,检验数量为总桩数的0.2%,且不少于3根。
3、CFG桩桩体混合料试块(边长150mm立方体)标准养护条件下28d立方体抗压强度平均值不小于15Mpa。
4.5.3垫层施工
1、复合地基质量检测合格后,方可进行桩顶垫层的施工。
2、垫层材料采用厚度不小于0.5m厚的碎石,垫层中铺设双向土工格栅,其8%应变时双向抗拉强度不小于80KN/m。
3、垫层压实标准与基床底层相同。
4.5.4施工注意事项
1、施工前应先平整施工场地并做好临时排水设施。
2、注意查清施工范围内的管线及其它可能产生影响的设施,并及时拆改,确保施工安全。
3、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。
4、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,混合料的泵送量按试桩确定的数量进行,泵送时不得停泵待料。
5、拔管速率应按试桩确定参数进行控制,拔管速度均匀,拔管至桩顶。
6、冬季施工时混合料入孔温度不得低于5℃,否则应对桩头和桩间土应采取保温措施。
7、不同桩长之间采用渐变方式进行过渡。
4.5.5施工中常遇问题的分析和解决
4.5.5.1堵管
1.原因分析
1)混凝土配合比不合理。
2)混凝土搅拌质量又缺陷。
3)施工操作不当。
4)冬季措施不当。
5)设备缺陷。
2.预防措施
1)混凝土拌合时,严格按照配合比进行配料,将计量偏差控制允许范围内。
2)严格混凝土拌合过程控制,按照混凝土拌合上料顺序,拌合时间控制在设计拌合时间内。
3)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)冬季施工时,注意混凝土的入模温度,必要时采取保温措施。
5)经常检查、保养设备,确保设备使用状态良好。
4.5.5.2串孔
1.原因分析
1)被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;
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,足以使土体发生液化。
2.预防措施
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。
4.5.5.3桩头空芯。
1.原因分析
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。
2.预防措施:
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。
4.5.5.4桩端不饱满。
1.原因分析
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。
2.预防措施:
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。
4.5.5.4桩体强度不均匀。
1.原因分析
桩机卷扬系统提升沉管线速度太快时,为控制平均速度,一般采用提升一段距离,停下留振一段时间,非留振时,速度太快可能导致缩颈断桩。
成桩后有时会出现桩的端部桩体水泥含量少,浮浆过多或混合料产生离析,桩体强度不均匀,这主要是因为提升沉管线速度太慢和留振时间过长引起的。
2.预防措施:
在施工过程中要将拔管速度控制在1.2m/min~1.5m/min,且保持速度均匀一致,还要很好地控制留振时间。
5.施工进度计划
5.1施工总体进度安排
施工准备(平整场地、进场建点、测量放线、材料进场):
2015年4月15日~2015年5月15日
工艺性试验:
2015年5月15日~2015年5月18日。
CFG桩施工:
2015年5月25日~2015年8月31日。
桩帽施工:
2015年7月1日~2015年9月30日。
碎石垫层:
2015年8月1日~2015年10月15日。
5.2工效指标
根据我公司以往类似工程的施工经验和资源配置,CFG桩工效指标为150~200m/台班,我项目为确保按期完成施工任务,拟备12台钻机,3班倒进行作业。
桩帽和碎石垫层按完成一段合格后,就立即组织施工一段,确保按流水作业方式组织施工。
5.3工期保证措施
5.3.1科学计划
进场后,立即组织精干人员进场进行全面的施工现场调查,在获取现场详细第一手资料的基础上认真编制实施性施工组织设计。
密切结合本工程设计、现场环境、气候、资源条件等实际情况,科学比选,制订更加科学的施工方案,合理安排工序的衔接关系,均衡有序组织施工,确保总工期目标实现。
5.3.2做好施工准备
严格按照施工组织设计合理布置临时工程设施,做好水、电、路、通讯和场地内“四通一平”工作,按计划组织人员、机械设备进场。
积极参加甲方、设计或监理单位对水准点与坐标控制点的移交工作,并做好加密和复测工作。
办理施工范围内施工临时用地,及时修建临时设施和施工场地,项目分部总工程师组织相关技术人员,认真审核设计图纸,学习相关标准、规范,保证工程按期开工。
5.3.3搞好物资供应工作
由项目部物资部门根据甲方制定的物资采购供应办法,结合实施性施工组织设计中的进度计划安排,及时办理合同签订、采购定货、发货运输、仓储、保管和材料的现场发放等工作,并做好材料检验和试验,把好材料数量、质量关。
在冬季、雨季等特殊季节,做好材料、物资储备工作,保证施工生产连续进行。
5.3.4确保机械设备完好率和使用率
认真落实机械设备配置计划,分别按照计划组织好设备配置、整修、保养、调运、安装、调试和维修人员的培训等工作,保证为本工程及时提供精良充足的机械设备,施工过程中,加强机械设备维修保养,落实“清洁、润滑、紧固、调整、防腐”机械现场保养“十”字作业法,提高机械设备、车辆的完好率、使用率,使机械状况满足施工质量和进度要求。
5.3.5实行目标管理
施工过程中,坚持实行目标计划管理,项目分部的施工进度计划考核到月和旬,施工作业单位考核到周和日。
各级调度员加强协调和进度反馈,对于计划执行过程中的偏差,及时分析原因,采取补救措施,保证施工作业动态平衡,进而保证总工期目标实现。
5.3.6精心组织、合理安排
精心组织施工,强化现场人员、工序、工艺管理,认真编制实施性施工组织设计、施工生产计划和施工方案,优化作业程序,提高效率,坚持每日的碰头会和交接班制度,及时解决施工中的关键问题,动态设置工序生产要素,搞好工序衔接,合理压缩单一工序和控制工序的循环作业时间,确保工程的施工工期。
施工中密切注意气候变化,注意天气预报,做好防雨、防潮、防锈工作。
准备必要的排水和防雨设施,主要的原材料、半成品、火工品等进库入棚。
混凝土施工做好现场混凝土配合比试验工作,防止雨水直接淋到新浇混凝土表面造成外观质量缺陷,做好预埋件、钢筋等原材料的检验、试验及防雨遮蔽工作,防止钢构件锈蚀造成内在质量隐患。
5.3.7加强施工中安全、质量、环保工作管理
保证施工有序进行建立健全安全、质量、环保工作体系,严格遵守各项行之有效的规章制度,严把安全、质量、环