CFG桩试验方案.docx
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CFG桩试验方案
南水北调中线一期工程总干渠沙河南～黄河南
（委托建管项目）郑州2段第三施工标段
CFG桩试验方案
（沉管法）
批准：
审核：
编制：
河南省水利第二工程局
南水北调中线工程郑州2-3项目部
二O一O年三月
南水北调中线一期工程总干渠郑州2段第三施工标段
CFG桩试验方案
1、工程概况
本工程为郑州2段第三施工标段，是沙河南～黄河南郑州2段工程的重要组成部分。
本工程设计桩号为SH（3）190+688.1～SH（3）197+408.1，全长6.72km。
该段内共有各类建筑物6座，其中河渠交叉建筑物1座；左岸排水建筑物4座；节制闸1座（与金水河渠道倒虹吸结合布置）。
金水河渠道倒虹吸工程位于郑州市二七区齐礼阎乡黄岗寺村西约300m处，属沙河南～黄河南郑州2段设计单元中的河渠交叉工程，也是郑州2段第三施工标段工程的重要组成部分。
主要包括进口渐变段、进口检修闸、倒虹吸管身段、出口节制闸和出口渐变段五部分。
倒虹吸进口起点桩号为总干渠SH（3）195+721.2，出口终点桩号为总干渠SH（3）196+085.2，建筑物总长364m，其中管身水平投影总长195m。
倒虹吸设计流量295m3/s，加大流量355m3/s。
倒虹吸管身横向为4孔箱形钢筋混凝土结构，单孔孔径7m×6.75m（宽×高）。
场区地层划分为6个工程地质单元，分别为：
砂壤土（alQ24），最大厚度5.0m，土质不均，顶部有0.4m厚的灰色粉煤灰，呈松散状，距地表0.4～0.8m有褐黄色中粉质壤土夹层；
砾石（alQ14），厚度1.3～1.5m，松散，局部泥质微胶结；
黄土状轻粉质壤土（alplQ3），层厚2.3～3.5m，土质较均，垂直节理发育，分布于右岸表层；
黄土状砂壤土（alplQ3），层厚2.0～11.0m垂直节理发育，岩性不均，局部夹壤土，分布于两岸；
黄土状轻粉质壤土（alplQ3），层厚4.0～15.6m，土质不均，局部夹有中砂薄层和粉细砂薄层；⑥中粉质壤土（dlplQ2），未揭穿，钻孔揭露最大厚度13.0m。
场区地下水为第四系孔隙潜水，主要赋存在河槽冲积砾石（alQ14）层和上更新统黄土状轻粉质壤土（alplQ3）层中，特别是砾石层厚1.3～1.5m，结构松散，构成本区富水层，而中粉质壤土（dlplQ2）为相对隔水层。
勘察期间测得水位高程分别为116.04～117.83m。
场区砾石（alQ14）属强透水层；中粉质壤土（dlplQ2）属微透水层，其余各土体均属中等透水地层。
场区地下水化学类型为HCO3-Ca-Mg型和HCO3-Ca型，对混凝土无腐蚀性。
金水河倒虹吸CFG桩基础处理主要位于进口渐变段扭曲墙基础、进口检修闸室段基础和管身段（1#、2#管节）基础范围内.
2、CFG桩现场试验
2.1试验目的
（1）、成桩工艺试验。
检验施工设备以及施工工艺的适用性；获取混凝土输送速度，混凝土坍落度等数据，为施工工艺的合理选择提供依据；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。
（2）、桩身质量检测。
进行桩身完整性检测，桩身混合料强度检测，为优化施工参数和混凝土配合比提供依据。
（3）、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。
（4）、试桩现场地质勘察。
了解土层的分布情况以及各个土层的力学性能，为持力层的选择和复合地基承载力与沉降分析提供依据。
（5）、复合地基承载力试验。
获得不同桩长CFG桩复合地基的承载力和沉降量数据；评价不同方案的加固效果，为确定工程施工方案和质量控制标准提供依据。
（6）、通过CFG桩试桩施工，进行成桩工艺试验，以复核地质资料以及设备、工艺，等是否适宜，确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度、充盈系数等各项工艺参数，通过对试桩试件28d抗压强度、复合地基承载力、单桩竖向承载力的检测，进而进行CFG桩施工。
2.2编制依据
（1）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
（2）《南水北调中线一期工程郑州2段工程第三施工段倒虹吸基础处理图》；
（3）招标文件《南水北调中线一期工程总干渠郑州2段第三施工标段技术条款》
（4）《南水北调中线一期工程郑州2段金水河渠道倒虹吸工程水泥粉煤灰碎石桩基础处理技术要求》
（5）有关施工图纸
2.3试验段的选定
试验段计划选取进口渐变段SH（3）195+760～SH（3）195+770、进口闸室段SH（3）195+790～SH（3）195+796.2、管身段SH（3）195+811～SH（3）195+820三段作为试桩区段（每段各取4根工程桩作为试验用桩）。
CFG桩采用矩形型式布置，根据设计要求，桩长拟为7m、6.2m、12m，桩径500mm，桩间距为1.8m、2.0m、1.6m，桩身混合料强度设计等级为10N/mm2。
桩孔布置平面示意图如下：
桩孔布置平面示意图（仅以桩间距1.8m示意）
2.4工艺流程
振动沉管灌注混合料成桩工艺流程见下图：
2.5施工方法及施工工艺
2.5.1施工准备
1）测量准备：
施工前测量人员根据设计图纸放出试验桩位，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰圈出明示。
2）技术准备：
根据设计图纸绘制桩位平面布置图，制定合理的施工工艺，选定合理的施工机械和技术人员。
3）材料准备：
CFG桩体材料：
水泥：
采用425号普通硅酸盐水泥；
碎石：
采用级配碎石；
砂：
含泥量小于5%；
粉煤灰：
袋装II级或III级粉煤灰；
褥垫层材料：
水泥：
425号普通硅酸盐水泥；
土料：
重粉质壤土；
碎石：
碎石采用级配碎石，粒径不大于20mm。
2.5.2桩体施工
1）钻机就位：
设备就位前根据测量放样控制桩仔细复核桩位，保证桩位准确；设备就位后检查钻杆长度是否满足设计深度要求，同时做好设计桩深标记。
钻机机架及钻杆应与地面保持垂直，用吊线或经纬仪检测钻杆是否满足规范要求，垂直度误差≤1%。
2）沉管：
根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。
桩机就位，保持桩管垂直，垂直度偏差不大于l％。
开始沉管时应轻击慢振，在振动沉管过程中，不得有偏心，并随时检查桩管有无偏移或倾斜，若有上述情况应立即纠正。
桩管内不允许进入水或泥浆，当有水或泥浆进入时，应灌入1.5m高的封底混凝土后再开始沉桩。
在沉管过程中，如出现套管快速下沉或套管沉不下去的情况，应及时分析原因，进行处理。
如快速下沉是因桩尖穿过硬土层进入软土层引起的，则应继续沉管作业。
如沉不下去是因桩尖顶住孤石或遇到硬土层引起的，则应放慢沉管速度（轻锤低击或慢振），待越过障碍后再正常沉管。
3）混合料搅拌及投料：
按批复的试验配合比进行配料，采用本工程混凝土拌和站集中拌制。
混凝土坍落度控制在30～50mm，成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。
灌注前试验人员对拌和料进行检查。
待沉管下设至设计标高且停机后须尽快完成投料，直至管内混合料顶面与钢管料口平齐。
4）灌注混凝土：
每次向管桩内灌注混凝土时应尽量多灌，混凝土可一次灌足；第一次拨管高度应控制在能容纳第二次所需要灌入的混凝土量为限，不宜拔得太高。
在拔管过程中设专人用测锤检查管内混凝土面得下降情况。
开始拨管时，应测得混凝土确已流出桩管后，才可进行继续拨管。
拔管时应先振5～10秒再开始拨管，边振边拔，每上拔0.5m，应停拔并振动5～10秒，如此反复操作至桩管全部拨出，拨管速度应控制在1m/min以内。
成桩后桩顶标高应高出设计标高0.5米，成桩后浮浆高度不超过200mm。
5）拔管时第一次不宜过高，控制在能容纳第二次所需要灌入的混合料量为限，加灌混合料时控制管内混合料面不低于自然地面。
灌注混合料过程中按规定制作和养护混凝土试块。
成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天做一组（3块）标准试块并及时进行标准养护，到达28天龄期后测定其立方体抗压强度。
6）沉管上拔至距地面2m左右时要特别放慢速度，以保证该段桩身直径符合要求，沉管拔出地面后若发现桩身混合料低于设计桩顶标高时，应立即将桩顶浮土清理干净，补灌混合料至设计标高并用振捣器振实。
7）施工结束后注意保护桩头，在未到设计龄期之前，严禁重型机械局部碾压，并不得填土加载。
2.5.3水泥土碎石褥垫层施工
桩体检测并验收合格后，即对水泥粉煤灰碎石桩复合地基进行清理，经现场监理人员验收合格后，按施工图纸要求铺设20cm水泥土碎石褥垫层。
（1）拌制：
按水泥：
土：
碎石＝1：
5.7：
3.3（质量比）的混合比例，采用拌合机械集中拌制，将三种材料拌合成均匀的混合料。
（2）铺设范围：
铺设面积与荷载板面积相同，褥垫层周围要求有原状土约束。
（3）铺筑：
采用人工摊铺、平整，虚铺厚度按22~23cm控制，压实后厚度为20cm。
（4）压实：
采用小型机具人工夯实，或采用轻型碾压机械静力压实。
2.6质量检测
施工质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。
水泥粉煤灰碎石桩施工完毕28d后，对水泥粉煤灰碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩复合地基进行检测，检测包括低应变对桩身质量的检测和静载试验对承载力的检测。
检测数量：
静载荷试验分部位进行，每部位不少于3点；低应变检验数量取1根。
选择试验点随机选择。
⑴、静载荷检测
①选桩：
现场任意选取5根桩做静载试验；
②试验方法：
采用慢速加载维持荷载法，确定单桩、桩间土及复合地基的承载力标准值。
试验加载装置采用重压平台反力装置。
但桩检测的最大荷载加至1320kN；桩间土最大荷载加至600kPa。
③单桩检测的具体步骤如下：
试验荷载分十一级，每加一级荷载Q（110kN），在加载前后计压板沉降一次，以后每15min、15min、30min读记一次，稳定标准为每h沉降≤0.lmm。
④桩间土检测具体步骤如下：
试验荷载分十级，每加一级荷载Q（60kPa），在加载前后计压板沉降一次，以后每15min、15min、30min读记一次，稳定标准为每h沉降≤0.25mm。
采用公式法和拟合法计算复合地基承载力检测值和变形模量。
⑵、桩身完整性检测
①选桩：
由专业检测单位现场任意选取4根桩做桩身完整性检测。
②检测方法：
采用反射波法检测桩身混凝土的完整性，推断缺陷类型及位置。
③结果分析：
根据检测结果，对桩身完整性进行分类（A、B、C、D四类标准）。
⑶、清理桩间土和桩头
①检测合格后，人工清除预留的500mm厚土层；
②采用钢钎凿除预留桩头至设计标高。
③混合料浇注3～7天后，开始剔除桩头，用两根钢钎在同一水平面、同一角度对称放置，同时钻凿。
截断后，再由外向里逐渐剔除多余的混凝土，将桩顶凿平。
④斜面按实际坡度剔除预留桩头。
⑤凿除桩头后，及时清运平整到位，保证场地平整度偏差≤±1.5mm。
2.7施工技术要求
（1）施工前按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按照试验室确定的配合比进行配料，混合料的坍落度严格控制在3～5cm。
（2）钻孔至设计深度后，准确掌握提拔钻杆的时间，混合料泵送量与拔管速度相配合，遇到饱和沙土或饱和粉土层时，不得停泵待料，控制拔管速度。
（3）施工桩顶标高高出设计桩顶高程0.5m以上。
（4）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。
（5）褥垫层铺设采用静力压实法，夯填度（夯填后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。
（6）桩孔施工垂直度偏差不应大于1％；桩位偏差不应大于0.4倍桩径。
2.8施工注意事项
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，防止排气阀被水泥浆堵塞。
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。
每根桩的投料量不得少于设计灌注量。
施工中应严格控制钻杆提拔速度，并保证连续提拔，在离地面2米时，应严格控制拔管速度，严禁出现超速提拔和反插。
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。
同时桩顶采用湿黏土封顶。
上料不足时，禁止停拔，应再投料。
施工时调配好各单桩的施工顺序，以免桩机碾压已完成的桩头造成损坏。
CFG桩施工完毕后，待桩体达到一定强度后（一般为3～7d）再开挖桩间土。
开挖宜采用人工方法。
如采用小型机械配合开挖，注意保持一定的安全距离，避免损坏桩体和扰动桩间土。
保护层土和桩头清除至设计高程后，及时铺设褥垫层，防止桩间土扰动。
当桩顶高程不够或断桩位置深度不大时，将该桩桩顶凿毛并清洗干净后，用相同材料接桩至设计桩顶高程。
接桩直径大于原桩直径200mm，并与原桩搭接100mm长度。
2.9拟投入的主要人员和仪器、设备
为确保现场试验顺利进行，计划成立CFG桩试验小组，由技术负责人任现场总指挥，小组成员由质量检查部、工程技术部等相关人员组成。
拟投入的主要人员表
序号
工种
数量
备注
1
管理人员
2
2
技术人员
3
3
机械工
4
4
技术工人
6
5
普工
8
6
安全员
拟投入的主要测量仪器、机械设备表
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
全站仪
NTS352
套
1
2
水准仪
DSZ2
套
1
3
振动沉管钻机
台
1
4
混凝土拌和机
HZS75
套
1
混凝土拌和
5
罐车
台
1～2
运料
6
电控柜
套
1
自动控制加固电流
7
平板夯
个
1
2.10进度计划安排
试验计划安排：
2010年3月7日～2010年3月15日
2.11试验中的安全防护措施
1.在施工现场设置安全标识牌、警戒线、安全标语等措施。
2.进入施工现场必须佩戴安全帽。
3.严格执行安全操作规程，安全员负责安全教育和检查，有权制止存在安全隐患的施工操作或不适当的操作。
施工现场必须有专人指挥，杜绝违章操作。
4.机械设备运行时，所有操作上岗人员必须坚守岗位，夜间作业加强照明，高空作业要系安全带。
5.建立机械设备的定期检查、保养制度。
6.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》（JCJ46-88）的规定。
7.电器设备必须安装漏电保护器。
8.振动沉管时，可用收紧钢丝绳加压或加配重，提高沉管效率，用收紧钢丝绳加压时，应随桩管沉入深度调整离合器，防止抬起桩架造成事故。
9.钻机作业中，施工人员必须佩戴安全帽，专人负责电缆的收放。
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。
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