CFG桩施工工艺总结

冯国卫

CFG桩施工工艺总结

冯国卫

结合武广客运专线路基软基施工实践,对CFG桩施工工艺进行了总结,介绍了在该类不良地质路基施工中的一些经验,对类似路基软基施工具有重要的指导意义。

CFG桩,施工工艺,质量控制

武广客专是我国第一条高速无砟铁路,路基沉降的控制是核心,地基处理是关键,它关系到高速铁路施工的成败。因此,CFG桩复合地基的施工必然是施工过程控制和质量监控的重点,这就要求我们在工作中,首先要认真吃透设计文件,明确地基处理的条件、方法和目的,了解CFG桩复合地基的作用机理、技术参数、相互关系等工作性状,并运用理论去指导工程实践,同时也为我们在以后施工中的工作重点指明了方向。

1 施工范围

新建铁路武汉—广州客运专线四标段(XXTJIV)第六单元中中铁三局武广二总队管段采用CFG桩处理松软土路基的施工,涵洞基础 CFG桩的施工。

2 施工工艺

2.1 长螺旋钻孔法施工

长螺旋钻孔法施工采用长螺旋钻机。钻机就位后校正好钻杆的位置和垂直度,垂直度的容许偏差不大于 1%。按设计配比配制混合料,混合料坍落度宜为 160mm～200mm。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,启动电机,将钻杆旋转下沉至设计标高,关闭电机,清理钻孔周围土。成孔时应先慢后快,这样能避免钻杆摇晃,也能及时检查并纠正钻杆偏位的差值。CFG桩成孔到设计标高后,停止钻进,开始泵送混合料,当钻杆芯管充满混合料后开始拔管,严禁先拔管后泵料。成桩的提拔速度控制在 2m/min～3m/m in,成桩过程连续进行,避免供料出现问题导致停机待料。移机前对下一根桩的桩位进行清理辨识,确保桩位的准确性。必要时移机后清洗钻杆和钻头。确认成桩符合设计要求后用粒状材料封顶。

2.2 振动沉管法施工

清理施工场地,按设计作好封底层;施工放样,根据设计图纸布置桩位,作好标志。进行工艺性试桩,确定混合料配合比、拔管速度、施打顺序等各项施工参数。桩机就位,保证其水平、稳固;调整套管与地面垂直,确保垂直度偏差不大于设计允许值;在套管上标志出打设深度,确保加固深度满足设计要求。启动电动机,开始沉管,注意保持桩机的稳定,避免倾斜和错位。沉管过程中须作好记录。激振电流每沉 1m记录一次,对土层变化处应特别说明,直到沉管至设计标高。混合料可以采用厂拌,混凝土输送车运输。沉管至设计标高停机后,立即向管内投料,直到混合料与进料口齐平。当混合料加至钢管投料口平齐后,启动电动机,沉管原地留振 10 s左右,然后根据试桩确定拔管速度边振动边拔管。当桩管拔出地面,确认成桩符合设计要求后用粒状材料封顶,然后移机继续下一根桩施工。CFG桩施工完成并检测合格后,人工切割桩头施工质量较差段,在桩顶铺设 0.6m厚碎石垫层,垫层内铺设一层双向土工格栅(抗拉强度不小于110 kN/m)。

2.3 CFG桩帽的施工

CFG桩采用了扩大桩顶,桩帽 1m×1m,高 0.6m,现场浇筑C15混凝土,桩间土采用碎石土换填 0.6m。

2.4 施工工艺的过程控制和总结

1)是否达到硬层的判断问题采用测量电流梯度值的方法进行判定,电流 60mA～80mA为软塑黏土层,电流 80mA～120mA为硬塑性黏土层,电流 120 mA～150 mA为全风化泥岩,电流150m A～180mA突变即为达到强风化泥岩、砂岩层;如在钻进过程中不产生电流突变,反而降低且无进尺也应判断为进入硬层。2)施工的每一个环节,严格按照设计要求及相应的规范进行检测和控制。3)加强混合料质量控制,混合料配比在设计规定基础上,结合现场实际材料选用进行配合比试验确定。碎石、石屑、粉煤灰、水泥材料经严格检验,保证其材质符合设计要求,满足施工需要。施工用水符合工程用水的有关规定。施工现场做好材料计量设备的标定工作,保证计量准确。混合料生产能力能满足现场施工需要,并有一定富余量。4)开工前在施工场地范围内进行工艺性试桩,确定拔管速度、单桩混合料投入量、施打顺序等施工参数。5)加强施工监测,施工前测量场地标高,打桩过程中随时观察地面是否发生隆起,以判断是否发生断桩;打新桩时注意已打桩桩顶标高的变化,尤其是桩距最小部位的桩,对桩顶上升量较大的桩或者是发生质量事故的桩要开挖查看。6)通过施工监测发现桩顶上升量较大,且桩数较多时,可对桩逐个进行快速静压,使可能断裂并脱开的桩连接起来,消除断桩对复合地基承载力的不良影响。7)饱和软土(尤其是塑性指数较高的软土)地段,宜采用静压振拔技术,即沉管时不启动电动机,借助桩机自重将套管沉至预定标高,填料后启动电动机振动拔管。8)依照设计要求设置保护桩长,确保成桩质量。9)采用机械配合人工清除保护土层,然后进行桩头处理：首先确定桩顶标高,然后采用截桩机截桩,人工修平。10)冬季施工,对混合料原材料、拌和工艺等各个方面有特殊要求,参考混凝土的冬季施工要求进行。11)CFG桩施工过程中,每台班制作检查试件,进行 28 d标准立方体无侧限抗压强度检测,强度值不小于 10MPa。12)成桩 28 d后进行桩身质量、完整性检验,单桩承载力试验及复合地基承载力试验。

3 成品保护

1)开挖表土、截桩,不得造成桩顶设计标高以下的桩体断裂和扰动桩间土。

2)为克服浮浆影响,保证桩头质量,成桩时应在地表上预留50 cm桩长。

4 注意事项

1)施工桩顶标高宜高于设计标高 50 cm,浮浆厚度不超过 20 cm。开挖基坑时,应将桩顶面施工质量较差的桩段用人工挖除。2)CFG桩加固深度应穿透软弱土层(压缩层)到达无压缩层(硬层)以下 1.0m。3)CFG桩施工完成后,其上路堤填筑时,于坡脚外2.0m处设观测桩进行水平位移观测,相应的路基中心位置设沉降板,填筑过程中根据观测结果控制填土速率,控制标准应为：路堤中心沉降速率小于 1.0 cm/d,观测桩水平位移速率小于0.5 cm/d。当变形速率超过以上限值时,应停止填土,待稳定后再继续填筑,必要时采取卸载措施。4)软基地基加固地段与非地基加固地基之间设置长度不小于 10的纵向过渡段,过渡段内其间距、布置形式不变,加固长度由加固段往非加固区逐渐变短。

5 质量控制

1)更新理念,超前监控。加强对过程监控,安质检负责每道工序的最终验收。2)加强地质核查。具体做法是用长螺旋钻机、按设计提供的地质分层柱状图分层提钻,留取土样鉴别核对,然后立即灌注成桩。3)设计交底核实。开工前要认真核实设计文件,坚持设计交底制度。明确设计目的,是解决地基承载力问题、变形问题还是液化问题;明确设计的桩型、结构参数及加固机理及力的传递特征。4)根据试桩的技术参数和施工工艺对施工组织设计和技术方案进行认真审核,并结合《验标》要求,做好施工、监理的各项记录。5)平整场地,进行原地面检测,掌握各段高程是CFG桩施工开始必须进行的程序。

6 存在的问题及有关建议

1)关于CFG桩复合地基的变形计算。当前工程中沉降计算虽然有解析法、数值解法,但应用最多的还是《建筑地基基础设计规范》的有关规定,但计算结果与实际结果相比存在较大误差,常常要高出很多倍。2)CFG桩的截桩工艺尚待研究。软截桩常常造成桩体上部变形或断裂。3)设备改进问题。长螺旋钻机上提过程中因无防反转卡具,失控时反转,使桩体形成螺旋状泥土带,

严重影响桩体质量;另外混凝土泵机无计量设备,造成单桩灌注量无法测定。4)是否达到硬层的判断问题。这个问题很重要,但目前判断比较困难和缺乏准确性,建议能否使用测量电流梯度值的方法进行判定,尚需积累一定数据,在今后进一步进行分析研究。5)CFG桩使用的原材料标准问题有待商榷和明确。如 CFG桩含泥量是否要不大于 1%,需要作出明确规定。上述问题有待在今后工程实践中积累数据,分析研究,使CFG桩复合地基技术得到更大的发展。

[1]王 震.CFG桩在软土建筑地基中的应用[J].山西建筑,2009,35(3)：140-141.

On summery of CFG pile construction craft

FENG Guo-w ei

Combining with the soft foundation construction of Wuhan to Guangzhou passenger special line,the paper sums up CFG pile's construction craft,introduces some experience for the roadbed construction with defect geological conditions,so it is significant to direct the soft foundation construction in similar roadbeds.

CFG pile,construction craft,quality control

U 213

B

1009-6825(2011)03-0065-02

2010-10-08

冯国卫(1977-),男,工程师,中铁三局二公司,河北石家庄 050031