CFG桩试桩施工工艺简析

2013-07-18张昊

大陆桥视野·下 2013年5期

张昊

摘要新建津秦铁路客运专线在DK207+411.11～DK207+697.5段CFG桩工程量较小，共计约15282 m，桩长6 m～8.5 m，桩间距1.5～1.8矩形布置。为确保施工的顺利进行和工程质量，在DK207+411.11～DK207+697.5段进行试桩作业（试桩4根），以确定该段内CFG桩复合地基成桩的工艺参数，将试桩所得数据进行收集、分析，并确定施工工艺以指导此段CFG桩大面积施工。

关键词 CFG桩试桩施工工艺质量

一、工程概况

新建津秦铁路客运专线在DK207+411.11～DK207+697.5段CFG桩工程量较小，共计约15282 m，桩长6 m～8.5 m，桩间距1.5～1.8矩形布置。为确保施工的顺利进行和工程质量，在DK207+411.11～DK207+697.5段进行试桩作业（试桩4根）。

二、数据采集及分析

根据设计图所示本段地质情况为：第一层：粉质黏土，分布于地表，褐黄色，硬塑，含少量角砾。第二层：变粒岩，分布于粉质黏土下层，褐黄色，全风化，岩芯成土状。

通过试桩可得出实际地质情况与设计基本相符。在钻孔过程中，钻孔平均速度为1m/min。

混凝土在搅拌站集中拌制，由于运输距离较远，混凝土入罐车的坍落度控制在200 mm，到达现场的混凝土坍落度180 mm为最佳。

试桩采用直径0.4 m的长螺旋钻机成桩，通过成桩后，开挖检查桩径发现，桩径直不小于0.4 m，已满足设计要求。

拔钻速度：根据观察现场开挖桩身1 m范围内桩体情况表明，拔管速度采用3.6 m/min时桩径及桩身质量符合要求。

三、施工方法和施工工艺（见图1）

1.桩机进场。施工场地平整完成后，施工机械进入施工场地。根据设计桩长、钻杆入土深度确定机架高度和钻身长度，并进行设备组装和试运转。

2.桩机就位。桩机就位必须平整、稳固。待桩机就位后，调整钻身与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。

3.长螺旋钻孔。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动机，一般先慢后快，这样既能减小钻杆晃动，又容易检查钻孔偏差，及时纠正。钻孔过程中注意调整桩机的稳定，严禁倾斜和错位。钻头进入持力层判定标准：（1）会明显发现进尺缓慢和出现机架轻微晃动。（2）通过查看动力头底面停留位置的标高（钻机塔身上所做的钻进深度标记，每50 cm用油漆标示）通过前期地质资料和现场地质资料核对，判断钻头是否达到设计标高。（3）通过操作室钻机电流表的量程可判定，一般在软土层的钻进电流为0～120A，进入持力层电流会突然增到120A～150A。

4.成孔检查。检查孔深及垂直偏差，填写隐检记录。

5.灌注拌和料及拔钻。停机后立即向管内泵送混凝土料，当钻杆芯管充满混合料后方可拔管。提拔速度控制在2.0 m/min左右。成桩过程应该连续进行，避免后台供料导致停机待料。由于土层性质，钻头直径等因素影响，桩身实际混凝土用量大于理论值。￠40 cm桩理论灌注量0.125 m2/m。混合料按设计配合比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得小于1min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要适当延长。成桩后浮浆厚度以不超过20 cm为宜。拌和料由我4号拌和站集中拌制，混凝土罐车运输，为保证施工中混合料的顺利输送，施工中投入了足够的人员、机械。

6.成桩检查。施工过程中，抽样做混合试块，一个台班做一组（3块），试块尺寸为15 cm×15 cm×15 cm，一组标准养护，一组同条件养护。

7.封顶。钻杆拔出地面，确认桩复核设计要求后，进行封顶。保护桩长取50 cm～70 cm。

8.移机当一根桩施工完毕后，钻机移位进行下一根桩的施工。

9.清土和截桩。由于CFG桩处理面积较大，清土采用人工配合机械联合清运。采用挖掘机清运弃土时严禁在打桩工作面上直接行走，行走时必须用打桩弃土在打桩工作面上铺行走垫层，垫层厚度不得小于1 m。机械作业时严格控制标高防止挖断桩身或扰动打桩工作面以下的保护土层。

10.桩头处理。通过测量标识桩顶标高线采用机械切割人工破除。剔除桩头时，用钢纤等工具沿桩周向桩心逐次剔除多余的桩头直到设计桩顶标高，并把桩顶找平，不可用重锤或重物横向击打桩体；合理安排施工顺序，避免后序桩的施工对已施工桩头的破坏；为了避免扰动桩间地基土，桩顶标高以上预留300 mm～500 mm厚的保护土层；雨后桩机下铺设方木，避免扰动地基土。

四、施工控制要点

1.在工程施工前，检查所选用的设备型号是否符合设计桩经、设计加固深度的要求。

2.编制施工组织、施工工艺、施工作业指导书应有防止堵管、窜孔的措施。

3.钻机应先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

4.混合料应按设计配合比经搅拌机拌和，坍落度、拌和时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且不得少于1 min；搅拌的混合料必须保证混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆机芯管内。

5.CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料。先拔管20 cm～30 cm后开始泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩时的拔管速度控制在2 m/min～3 m/min。成桩过程应连续进行，防止缩径和断桩。

6.施工中应保证排气阀正常工作。

7.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，保证桩位正确。桩体材料选用的碎石含泥量不得大于3%，最大粒径不宜大于31.5 mm。

8.投料量及灌注速度要严格按施工工艺控制，投料量设计约为0.125m3/m，严格遵守实际投入量不得少于设计量的原则。

五、现场质量控制

1.原材料检测。水泥、粗细骨料、粉煤灰各需要抽样检测一组，监理单位见证检验。采用搅拌站集中拌制，原材料采用已报验的合格材料。

2.施工质量检验。（1）CFG桩混合料坍落度应按施工方案工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制；检验数量：每台班抽样检验3次。检验方法：现场坍落度试验。（2）CFG桩混合料强度符合设计要求；检验数量：每台班做两组（6块）试块。检验方法：制作混合料试块，进行28 d标准养护试件抗压强度检验。（3）CFG桩的数量、布桩形式符合设计；检验数量：全部检查。检验方法：计数。（4）每根桩的投料量不得少于设计灌注量；检验数量：每根桩检验。检验方法：料斗现场计量或混凝土泵自动记录。（5）CFG桩的有效长度满足设计；检验数量：每根桩检验。检验方法：测量钻杆长度，并在施工中检查是否达到设计深度标志，施工后检查浮浆厚度，计算出桩的有效长度。（6）CFG桩的桩身质量、完整性满足设计要求。

六、技术控制措施

1.测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并用平地机平整碾压后放出各桩的准确位置，将线路纵坡、横坡考虑在内后，原地面标高控制在正负5 cm以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30 cm处。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.对进场施工的所有长螺旋钻机在开钻前应由施工技术人员对标尺、刻画进行复核，消除标识误差。

3.现场管理人员每根桩都要根据桩机上的垂球目测导向架垂直度，以保证桩身垂直度不大于1%，确保桩体的正常受力。

4.长螺旋钻施工。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，启动马达钻进，一般先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

5.钻入深度必须进入持力层。变砾岩深入不小于0.5 m。

6.严格控制拔管速率。经测试，正常的拔管速率应控制在2 m/min～3 m/min。

7.整个施工过程中，应安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录。记录的内容主要有桩号、钻孔深度、瞬间电流值、孔深、拔管速度、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。

8.提钻泵送过程中，旁站人员要经常敲打输送管，确认管内混合料是否充实，以保证桩体密实。

9.桩顶砼停灰面根据导向架上标识由值班人员判断，控制在桩顶标高以上0.5 m位置。

10.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。坍落度宜控制在160 mm～200 mm（可根据运送混合料的距离进行调整）和易性好。当拔管速率为2 m/min～3 m/min时，一般桩顶浮浆可控制在30 cm～50 cm左右，成桩质量容易控制。

11.CFG桩施工中，每台班均须制作检验试件，进行28 d强度检验，成桩28 d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。