CFG试桩方案.docx
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CFG试桩方案
CFG桩试桩方案
一、编制依据
（1）《新建铁路沪昆铁路客运专线杭州至长沙段路基设计图》。
（2）《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》[2005]160。
（3）《客运专线铁路路基工程施工技术指南》TZ212-2005。
（4）《铁路工程桩基无损检测规程》TB10218-99。
（5）杭州至长沙客运专线首次设计技术交底资料。
（6）铁道部、交通部颁布的现行设计、施工规范及其他相关文件。
（7）建设单位、设计单位及监理单位的有关发文。
二、CFG桩试桩的目的
通过CFG桩试桩施工，从而进行成桩工艺试验，以复核地质资料以及设备、工艺，施工顺序是否适宜，试桩应取得的具体指标：
（1）确定不同型号钻机正常钻进的电流区间值以及钻进持力层的电流变化值。
（2）施工参数：
配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等。
（3）成孔质量控制的措施（孔径、倾斜度、中心偏位等）。
（4）摸索并确定最佳的人员、机械组合和施工组织。
（5）通过本次试桩施工，收集相关数据，指导全面路基工程施工并达到技术质量标准。
三、施工安排
3.1试桩的范围、位置
本次试桩的数量为3根，桩径为0.5m，桩长12m，位于DK479+080.7～DK479+087.0管段，具体桩位编号为：
502-16#、503-14#、504-12#。
试桩参数一览表
桩号
桩长
间距
桩顶标高
碎砾石垫层厚度
碎砾石垫层密实度
中心坐标
X
Y
502-16#
12m
1.6m
67.047m
0.5m
（双层）
0.95
3128315.303
517472.506
503-14#
3128310.536
517473.069
504-12#
3128305.769
517473.631
注：
表来源于铁四院路基咨询图
3.2试验内容
试桩以工艺试桩为基础，检验和确定CFG桩的施工工艺，包括钻进工艺及成桩质量等。
试桩配合比采用的是C15混凝土，混凝土配合比必须经过试验监理工程师批准方可使用。
3.3施工工期安排
本次试桩时间拟定在2010年9月1日～2010年10月20日。
2010年9月１日～2010年9月5日：
CFG桩施工。
2010年10月5日～2010年10月6日：
CFG桩身低应变检测。
根据铁四院设计交底，混凝土达到28天强度后方可进行静载试验检测。
2010年10月6日～2010年10月20日：
静荷载试验。
四、工程概况及地质水文情况
4.1工程概况
沪昆客专江西段HKJX-3标第三分部，起讫里程DK478+165.28～DK497+218.50，其中路基长6.079km。
全线松软土路基采用CFG桩与预应力管桩加固，CFG桩径0.5m，桩长3.8～27.5m，正方形布置。
桩间距1.4m～1.7m，桩顶设C25混凝土扩大桩帽，桩帽顶面设碎砾石垫层厚0.5m，内铺设一层双向土工格栅，CFG桩基平面布置图附后。
全线CFG桩工程数量汇总表
序号
桩号
长度
（延米）
根数
（根）
砼方量
（m3）
1
DK478+165.28～DK479+120.50
107389.97
9828
21085.97
2
DK480+279.01～DK480+975.995
61454.77
5198
12066.62
3
DK484+205.435～DK484+700
30860.19
3811
6059.38
4
DK484+700～DK486+400
245378.02
29542
48179.86
5
DK486+400～DK486+800
29203.91
3881
5734.17
6
DK487+010.281～DK487+287.562
38494.95
3032
7558.46
7
DK495+110.00～DK495+227.13
2553.60
240
501.40
8
合计：
515335.40
55532
101185.87
注：
表来源于铁四院路基施工图
4.2工程地质水文情况
本单位工程内所经地区地形地貌主要有丘陵低山、河流及其冲积阶地、冲海积平原地区。
线地势起伏，总体上呈丘陵低山地貌；丘陵低山区大多相对高差不大，一般<200m；丘陵区内镶嵌一连串中新生代红色盆地，呈长条或椭圆状，盆地内地势较低，多呈缓丘状，相对高差一般<50m。
沿线水系发育，受水系的切割，发育有条带状河流积沉积阶地；一级阶地平坦开阔，高阶地受后期剥蚀，地形波状起伏，垄岗和坳谷相间。
本单位工程所经地区的地下水主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。
岩溶在进贤地区零星分布，其中低山丘陵区岩溶发育，通过加强调查和超前预报预警，对工程危害不大。
地表层软质岩风化剥落：
红层以及变质岩类软质岩易风化，边坡风化剥落现象常见。
沿线河流洪峰一般均由雨季的长历时暴雨形成，其余中小河流除受雨季的影响外，也间或遭受热雷雨和风雨的袭击。
五、资源组织及准备
5.1主要施工管理人员
（1）管理、技术、质检、检测人员已全部到位，试验段填筑由第七架子队具体实施，人员名单见下表。
主要施工管理人员及操作人员
序号
姓名
职务
职责
1
冯海军
项目经理
全面管理
2
朱宏峰
副经理兼架子七队队长
组织施工
3
曹伟
总工程师
技术管理
4
何勇飞
架子七队技术负责人
技术管理
5
常来
工程部部长
指导施工
6
肖焕军
安质部长
安全管理
7
杨东升
试验室主任
组织试验
8
梁秋田
测量班班长
组织测量
9
龙泳涛
物资设备部部长
供应原材料、生产设备
10
贾志刚
架子七队质检工程师
质量检测
11
张明
架子七队路基工程师
指导施工
12
2人
长螺旋钻机操作人员
13
5人
运输车司机
14
2人
挖机司机
15
1人
电工
5.2机械设备
试验段路基填筑主要采用挖掘机开挖土方，自卸车装运土方，推土机初步平整，振动式压路机碾压，平地机修整填筑表面。
所需机械设备见下表。
拟投入施工机械表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
状态
备注
1
长螺旋钻机
CFG21、CFG26
台
各1
良好
2
砼运输车
SY5250GJB08
台
5
良好
3
挖掘机
PC-200
台
2
良好
4
砼输送泵
HBT60A-1406
台
4
良好
5
发电机
GF200
台
2
良好
5.3测量及检测设备
拟投入测量仪器设备的配备见下表，测量CP1、CP2控制点见附表。
拟投入测量仪器表
序号
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
检定状态
备注
1
全站仪
LeicaTC2003
台
1
合格
2
电子水准仪
DINI03
台
1
合格
3
水准尺
5m铝合金尺
把
1
合格
六、试验段工艺性试验
6.1CFG桩工艺性试验
6.1.1试桩的准备工作
测量放样，平整场地，清除障碍物。
场地平整，地表处理采用人工配合挖掘机、推土机按进行，处理后的基底要求平整，无草皮、树根等杂物，且无积水、无软土地带，确保桩机在施工过程中不下沉、不倾斜。
根据设计文件要求，场地整平至高出设计标高不小于50cm后，应用压路机碾压至地基系数K30≥60MPa/m。
施工用水、用电、道路及临时设施均已就绪。
现场已设置测量基准线、水准基点,并妥加保护。
长螺旋钻机、混凝土输送泵、混凝土输送管路等设备运转正常，能保证浇筑过程顺利进行。
配齐所有管理人员和施工人员，并已对所有人员进行技术交底、安全交底。
对路基范围内的管线进行调查核实和迁改，并对可能对其造成影响的管线，加强施工防护。
CFG桩施工前进行室内配合比试验，要求桩体混合料试块（边长15cm立方体）标准养护28天立方体无侧限抗压强度不小于15MPa。
CFG桩原材料已经准备充分，选用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合设计要求，并按照规定进行检验。
有关原材料情况及配合比的选择见附件《混凝土配合比送审单》。
6.1.2拟采用的施工工艺
CFG桩根据现场地质条件，拟采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注成桩方法施工。
CFG桩施工工艺流程图
（1）地面处理
按照设计图纸要求，对一般地段，清表50cm以后平整场地，适当留出CFG桩的混合料超灌量位置（一般为30～50cm）。
当地基表层有淤泥或软弱层时，清瘀后回填普通土，地面低洼地段，回填土并碾压平整后即可进行CFG桩施工。
水塘地段排水疏干后基底填2.0m普通土，填土顶面设置4%横向排水坡，旱地及旱田地段挖除地表植物根系，并用土回填至原地面。
回填土需进行碾压至规定密实度。
（2）测量放样
场平工作完成后按照设计的CFG桩平面布孔图放样，在桩位处撒白灰并在地面钉设不易更改的标记（现场一般采用竹签），方便在施工中迅速确定桩位。
（3）钻机就位
钻机就位对准桩位中心后，采用在钻架上挂垂球的方法，在钻架上刻上明显的对照位置线，每根桩施工前须进行对中及垂直度检查，确保CFG桩垂直度不大于1％。
（4）钻进成孔
钻孔开始时，首先关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。
先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。
在成孔过程中。
发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具的损坏。
根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达持力层时，停止钻进。
为加强CFG桩施工地质核查，可利用长螺旋钻机沿线路方向至少每25m核对1个断面，每个断面做3个长螺旋钻孔，利用长螺旋钻提出的芯样核对每个地层，同时要注意是否有软弱夹层。
在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位置的电流值。
（5）泵送混凝土
钻孔至设计高程后，停止钻进，开始混合料灌注，每根桩的投料量应不少于设计灌注量。
（6）拔管
钻杆芯管充满混合料后开始拔管，施工桩顶高程宜高出设计高程50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。
在灌注混合料时，对于混合料的控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量。
灌注时采用静止提拔钻杆，在特殊情况下采用边转边提进行灌注，拔管速度控制在2.5～3.5m／min。
（7）钻机移位
成桩后，移机到下一根桩继续施工。
在同一排桩施工时，纵向、横向平移钻机采用钻机机座的导轨自动平移。
横向移机操作：
把钻杆落位放好，机塔和底盘加固稳定，启动转盘和导轨，使机头左右转向，利用四个支撑腿把钻杆移到指定的桩位，整个操作熟练时2分钟完成。
纵向移机操作：
把钻杆落位放好，机塔和底盘加固稳定，启动导轨和支腿，使机头前后移动，利用四个支撑腿把钻杆移到指定的桩位，整个操作熟练时3分钟完成。
钻机到位后，技术人员要重新做“桩机就位”的各项工作，保证桩位准确。
（8）养护及桩头截除
待混凝土强度达到70％后，人工对CFG桩超灌部分（约50cm）进行凿除，并清运现场余土，确保达到场地平整要求。
桩头截除采用专用截桩机器在设计标高处按弦长呈等边三角形的三个半圆弧切割缝进行切除，然后人工配合空压机凿除超灌部分混凝土。
截桩时不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
（9）扩大桩帽施工
按照设计图纸要求，CFG桩桩头设置1米直径，高度为50cm的圆台形扩大桩头，如下图。
1、桩间土处理
采用小型挖掘机挖除桩帽顶部施工余土，为减小对桩间土的干扰，挖至褥垫层底部标高以上10cm后人工清理桩帽顶部余土。
清至桩帽顶标高后，用小型蛙式夯机夯实桩间土。
按照设计要求，桩间土压实标准如下：
①基床底层：
孔隙率n≤28％，压实度k≥0.95，Evd≥40MPa；
②基床底层以下：
孔隙率n≤31％，压实度k≥0.92，Evd≥40MPa。
2、桩头处理
直接开挖桩帽土，采用环切机切割到设计桩帽底标高，施工中注意保持桩间土的稳定性及桩帽模板的形状。
3、桩基检测
低应变检测总桩数的10%，复合地基荷载试验检测总桩数的2‰且每检验批不少于3根。
4、桩帽施工
为确保桩帽顶部圆顺，制作10cm高直径100cm的钢模板做为桩帽顶模。
模板定位后人工灌注混凝土，小型振动棒振捣密实，人工用钢抹子抹平。
桩帽顶面设碎砾石垫层厚0.5m，内铺设一层双向土工格栅，每侧回折不小于2.0m，抗拉强度不小于110kN/m。
6.2质量控制及成桩检验
（1）质量控制
A、为检验CFG桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，在工程桩施工前，应先做不少于2根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺。
B、CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。
横纵向桩位偏差不得大于50mm，有效桩径不得小于设计值。
C、桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。
D、CFG桩施工中，每台班均须制作检查试件，进行28d强度检验，成桩28d后应及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。
E、通常桩顶混凝土密实度差，强度低，对此采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。
F、为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采取强制式搅拌机。
G、桩身每方混合料掺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经监理工程师批准的参数进行控制。
H、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。
E、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。
J、跳打施工时应及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。
K、整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录，记录钻压电流值、孔深、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。
L、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。
（2）成桩检测
本单位无试验检测资质，所以CFG桩的质量检测委托具有甲级资质的山东铁正工程试验检测中心有限公司检测。
①荷载试验
现场单桩载荷试验采用慢速维持荷载法,按单桩竖向承载力设计值的2倍1180KN加载,承压板为钢质φ500mm圆板,见图1。
现场单桩复合地基试验按承载力设计值2倍加载,承压板为1.5m×1.5m钢质方板。
采用堆载、液压油泵加载、百分表量测。
根据量测结果做Q-S曲线、s－lgt曲线、单桩承载力特征值对应沉降分布图，判断单桩承载力特征值及沉降是否达到设计要求。
图1荷载试验示意图
复合地基载荷试验要点：
复合地基承载力特征值：
由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。
基于复合地基是由竖向增强体和地基土通过变形协调承载的机理，复合地基的承载力目前只能通过现场载荷试验确定。
复合地基载荷试验要点如下：
（1）复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。
单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。
桩的中心（或形心）应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。
（2）承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。
承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度取50～150mm，桩身强度高时取大值。
试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。
基准梁的支点应设在试坑之外。
（3）试验前应采取措施，防止因气候变化、施工及降低地下水位等原因，造成试验场地地基土含水量的变化及土体扰动，以免影响试验结果。
（4）加载等级可分为8～12级。
最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。
（5）每加一级荷载前后均应各读记录压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。
当一小时内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载。
（6）当出现下列现象之一时可终止试验：
①沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；②承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6％；③当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。
（7）卸载级数可为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间隔半小时，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔三小时读记总回弹量。
（8）复合地基承载力特征值的确定：
第一，当压力—沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于直线段比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；
第二，当压力—沉降曲线是平缓的光滑曲线时，按相对变形值确定：
①对砂石桩或振冲桩复合地基或强夯置换墩：
当以黏性土为主的地基，可取s／b或s／d=0.015所对应的压力（b和d分别为承压板宽度和直径，当其值大于2m时，按2m计算）；当以粉土或砂土为主的地基，可取s／b或s／d=0.01所对应的压力。
②对挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取s／b或s／d=0.012所对应的压力。
对灰土挤密桩复合地基，可取s／b或s／d=0.008所对应的压力。
③对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s／b或s／d=0.008所对应的压力；当以黏性土、粉土为主的地基，可取s／b或s／d=0.01所对应的压力。
④对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s／b或s／d=0.006所对应的压力。
⑤对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。
按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。
试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30％时，可取其平均值为复合地基承载力特征值。
②低应变反射波法检测
反射波法是以一维波动方程为理论基础的桩基检测方法。
波在桩体传播过程中遇到桩身内存在的明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩、离析、夹泥等）,或桩身截面变化（如缩颈、扩颈）,将产生反射波,见图2。
桩顶的加速度传感器接收来自桩身不同部位的反射信号,通过滤波及分析处理后,得到速度时程曲线,即可计算平均波速。
根据被测波型、波速、结合工程地质及施工记录,就能综合判断桩身的完整程度。
根据测试数据、图形，判断桩是否完整、属于几类桩。
（3）质量标准
试桩过程中要对每一根桩基进行偏差检测并进行比较，并把结果及优化方案写入总结报告中。
CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法
序号
检验项目
允许偏差
1
桩位（纵横向）
50mm
2
桩体垂直度
1%
3
桩体有效直径
不小于设计值
注:
表来源TZ212-2005
七、质量保证措施
（1）树立“百年大计，质量第一”思想，贯彻执行ISO9000系列标准，加强对施工过程的控制和记录。
（2）加强对施工人员的专业技术培训，健全岗位责任制，由技术熟练、经验丰富的职工从事技术复杂、难度大、精度高的工序或操作。
（3）根据不同工艺特点和技术要求，选用满足施工要求的机械设备，健全各项机械管理制度，确保机械设备处于最佳使用状态。
（4）专职技术人员应经常深入现场，对施工现场操作质量进行巡视检查，现场技术人员以施工全过程跟踪检查。
（5）技术保证措施
①在施工钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混凝土泵送量应与拔管速度相配合，边灌注边提钻，保持连续灌注，均匀提升，做到钻头始终埋入混凝土内1m左右。
严禁采用先提钻后灌注混凝土，形成往水中灌注混凝土的错误作法。
遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料，避免造成混合料离析、桩身缩径、断桩和夹泥等。
②为保证质量，CFG桩施工顺序采取由中央向四周，由线路中心向两侧坡脚施打顺序施工。
为了避免造成相邻桩断桩，应采用跳桩法施工，一般跳桩1-3根。
为保证施工中混合料的顺利输送，施工中应采用强制式搅拌机，坍落度控制标准为：
长螺旋钻管内泵压混合料灌注法为160～200mm。
施工中桩长不应小于设计值，桩径允许偏差不大于20mm，垂直度允许偏差不大于1%。
CFG桩施工完成待其混合料初凝后，人工将桩顶松散部分和浮浆清除，清理地基表面，填筑碎石垫层并碾压密实、平整后，铺设土工格栅，再填筑一层碎石垫层。
八、安全保证措施
（1）本着“安全第一、预防为主”这一原则，提高安全意识，建立施工现场意外伤害应急预案，认真学习岗位全职责和安全操作规程，提高业务水平和劳动技能，树立安全生产、规模操作的思想，以防患于未然。
（2）确保机械设备安全使用，机械设备操作人员必须遵循设备的操作规程，机械操作人员机动车驾驶人员必须有相应的特殊工种上岗证书，严禁无证上岗，严禁机械、设备带病和违章作业。
九、环保措施
（1）天气干燥时配备洒水车对施工便道、路基作业区进行洒水固尘。
在土石方运输过程中，要跨越地方沥青（混凝土）路面时的，对运输车辆必须限速行车；对车辆碾压的污迹及由车上散落路面的土石，要派人及时清除。
（2）取土场开挖完毕，宜恢复为家田，不能恢复的则应整平，并设有向外的排水坡，在其上种草皮、树木等加以绿化，以防造成土流失。
（3）弃土场选位时必须慎重，要综合考虑对农田、水利、河道、交通的影响。
弃土场的封闭要做适当处理，比如整平绿化等。
十、附件
（1）混凝土配合比送审单
（2）CFG桩试桩平面布置示意图
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