CFG桩施工技术Word文档格式.docx
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本合同段内所处的三垟段,海拔高程一般为3~5米左右,多为河网区,地势平坦,河道众多,所在区域有较多区段属于软土地基。
上部软土层厚度较大,至上而下土质为杂填土、淤泥、卵石、粉质粘土、强风化岩等,
软基厚度一般在9至15米,工程地质条件差。
2施工准备
2.1施工机具和配套设备
目前,国内常用的CFG桩施工工艺为:
振动沉管施工工艺、长螺旋钻
管泵压施工工艺以及其它组合施工工艺。
振动沉管有操作简便、施工费用
较低、对桩间土的挤密效果显著等优点;
其缺点为难以穿透厚的硬土层、
振动及噪声污染严重、对临近建筑物可能产生不良影响、易出现振动断桩
等。
该标段的CFG桩处理地段粘土及淤泥质土层较厚,地处远离居民区的
旷野地段,加之考虑降低成本等因素,我们选用了振动沉管CFG桩施工
工艺,振动沉管管径40㎝,管长17m,桩尖选用外购的预制钢筋混凝土
桩尖。
主要施工机械如表1。
表1主要施工机械表
机械名称
规格型号
性能指标
产地
数量
振动沉管打桩机
LC60
60t
浙江
4台
发电机
东风120ZD
120kW
湖北
3台
混凝土滚简搅拌机
JS350
350L
山东
2台
振动沉管打桩机见图1。
2.2施工场地平整
根据设计资料及施工调查,对CFG桩施工地段的管线作合理拆迁,
并在施工场地处征临时用地,作为CFG桩粉煤灰混凝土搅拌场地及砂石
料场。
施工场地需大致整平,并做好抄平记录,以确定桩顶标高及保护桩
长。
2.3材料及其检验
根据设计及规范要求,确定原材料的种类及品质,并将原材料送至试
验室进行化验和做水泥粉煤灰混凝土配合比试验。
根据选定的配合比,经
监理工程师同意后材料进场。
根据现场实际情况,选用材料见表2。
表2
主要材料表
材料名称
普通硅酸盐水泥
32.5R
浙江红狮
粉煤灰
II级
福建华能
破碎卵石
10~40
本地
砂
中砂
2.4CFG桩桩位编号及施打顺序
根据设计图纸对桩位,按排列逐根编号,如Z1-1,Z1-2,Z1-3,并在施工
时,按布置图做好标识,以防因桩位过多而漏打或超打。
在选定CFG桩施工顺序时,主要应根据土性和桩距,充分考虑新打桩对
已打桩的影响。
施工顺序大体可分为两种类型,一是连续施打,如图2
(1)
所示,从1号桩开始,依次2号,3号连续打下去;
二是间隔跳打。
可
以隔根或隔行跳打,如图2
(2)所示,先打1、3、5,后打2、4、6。
(1)
O
1
2
3
4
5
6
(2)
7
图2CFG桩施打顺序图
连续施工打可能给桩造成的缺陷是桩被扁或所颈,但很少会发生因振动使
桩完全断裂的情况。
隔桩跳打,一般很少发生先打桩的桩径被挤扁或缩颈现象,但土质较硬时,在已打桩中间打新桩时,已打的桩可能因素因振动而发生断裂。
在软土CFG桩施工中,可采用隔桩跳打;
在饱和的松散粉土中,如果桩距较小则不宜采用隔桩跳打。
因为松散粉土振密效果较好,先打桩施工完后,土体密度越大,桩越难打。
在补打新桩时,一是加大了沉管的难度,二是非常容易造成已打的壮成为断桩。
根据该标段地质土性和桩距,选用了隔桩跳打的施工方案。
2.5试桩施工
根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》,试桩抬架配重应保
证沉管穿过设计图所示各种土层并达到设计要求的深度。
试桩的目的在于
探试地质的变化以复核地质资料;
检验机具设备、工艺和施工技术参数是
否适宜。
在试桩时,要做好电流、抬架、桩长、拔管速度、充盈系数等情
况的记录,在取得监理或有关部门的认可后作为工程桩的施工依据。
待试
桩强度达到28d强度后,进行桩身小应变检测与单桩承载力检测,确定该
施工工艺是否适合及该桩长是是否可达到设计承载力。
我们在K0+390段施打5根试桩(编号为Z3-13、Z5-7、Z7-11、Z9-10、Z11-9),后经检测,有1根III类桩,1根II类桩,3根I类桩,合格率为80%,超过设计规定的70%。
Z3-13为III类桩,其离桩顶5M处有严重缩颈,查施工原始记录发现在该桩施工时,拔管后淤泥涡旋造成缩颈。
试桩结果表明,振动沉
管CFG桩施工工艺适合我标段的地质情况。
在试桩时一些技术参数(电流、拔管速度等)得以验证,CFG桩已可以全面施工。
3振动沉管CFG桩施工
3.1施工工艺流程
场地平整
钻机就位
桩管对准桩位中心
沉管
浇筑混合料
边拔管边浇注混合料
成桩
铺土工隔栅及碎石砂垫层
路基填土
超载预压
原位测试、室内土工试验
及数据分析
施工准备
原地测试、室内试验
材料机械选型选购
检测深度
检测桩的质量
沉降与位移观测
图3振动沉管CFG施工工艺流程
3.2施工方法
1)设备进场打桩机、搅拌机等设备及材料进入现场。
根据设计桩长,沉管入土深度确定机架高度,并进行设备组装。
打桩机沉管表面应有进尺标记。
2)就位在平整的施工场地上,按设计图纸对桩位进行放样,并在桩
位置预埋钢筋混凝土桩尖(埋入地表下约30㎝,外露20㎝),桩管底口
卡住桩尖凸头,密贴、无缝隙。
桩机就位须水平、稳固、调整沉管与地面
垂直,确保偏差≯1%。
3)沉管启动振动器,使沉管在振动作用下沉至设计标高,停机。
沉
管过程中需注意调整桩机的稳定,避免倾斜,做好电流变化记录(每1m
记一次),并对土层变化予以说明。
正常工作电流为75-80A。
4)投斜振动器关闭后,立即向管内投灌粉煤灰混凝土,直到混凝土
与进料口齐平。
混凝土严格按施工配合比拌和,碎石和石屑含杂质≯5%,
搅拌时间为60-90s,混凝土坍落度一般控制在4-7m,以成桩后浮浆厚度
不超过20cm为宜。
5)拔管启动马达,留振10-15s,然后边振动边拔管,拔管速度一
般控制在1.2-1.5m/min左右。
如遇淤泥质土,拔管速度还应放慢,拔管
过程中不允许反插。
在振动拔管过程中,因桩充盈扩孔,需不断向沉管中
投料,投料速度及数量以地面以上沉管内有料为准(锤敲检验)。
成桩后
桩顶标高出设计值20-30cm,以保证保护桩长。
6)移桩沉管拔出并确认成桩设计与规范要求后,对桩头用粘土封
顶,移机进行一根桩施工。
4施工中易出现的问题及处理措施
4.1施工顺序及易出现的问题
1)CFG桩常为桥头软基处理的有效方法,在桥头过渡施工作CFG桩
时,需综合考虑桥台钻孔桩与CFG桩的施工工序,一般应先施作CFG桩,待淤泥塑流稳定后再进行桥台桩基的施工。
2)对于满堂布桩,无论桩距大小均不宜从四周转圈向内排进施工。
因为这样限制了桩间土向外的侧向变形,容易造成大面积土体隆起,增大断桩的可能性。
施工时可采用从中心向外推进的方案或从一边向另一边推进的方案。
另外,在施工时要时刻观察地表概况,如发生地表隆起应停止施工,寻找原因。
4.2充盈系数超常及其解决措施
一般的CFG桩施工,其充盈系数为1.1-1.2,但对于孔隙比极大、流塑性极强的软基,CFG桩充盈系数会出现超常现象。
在三垟大桥0#台台尾CFG桩施工时发现,CFG桩充盈系数超常至1.8-2.2,如继续按此工艺施工,必然造成混凝土严重亏损。
对此,通过对地质情况的综合分析,对施
工工艺作如下调整:
(1)在保证混凝土强度的前提下,对原配合比中的粉煤灰用量由原来的150kg/m3减少至100kg/m3;
对粗骨料做了相应的增加,由原来的1143kg/m3增加至1210kg/m3。
这样减小了混凝土的流动性,
从而增强了混凝土对淤泥侧压力的抵抗能力,减小了桩的充盈系数;
(2)
对混凝土的坍落度由原设计的5-7cm,减为3-5cm;
(3)在沉管后投斜时,
减少每斗混凝土投放量,由原来0.65m3/斗减少至0.3m3/斗,从而减小
了每斗混凝土对淤泥的落差冲击;
(4)适当增大振动拔管速度,可增大至
1.5-1.7m/min,在不断桩、缩颈的情况下,减小了混凝土自重压力对周围
淤泥的影响。
通过以上工艺的调整,CFG桩充盈系数降至1.4-1.5之间。
4.3缩颈、断桩现象及预防措施
1)桩的施工顺序与拔管速度是产生缩颈与断桩的主要因素。
在饱和软土中成桩,桩机的振动力较小,这时若采用连打作业,新打
桩对已成桩的作用主要表现为挤压,使已成桩被挤成不规则形,严重的会产生缩颈和断桩。
在上部有较硬的土层或中间夹有硬土层的土中成桩。
当采用隔桩跳打工艺时,若已打桩硬结强度不太高,在中间打新桩时,已打桩有时被振断裂。
2)在成桩时如果拔管速度太快,会导致混凝土自重压力对周围淤泥压力的抵抗力减少而造成缩颈或断桩;
而拔管速度太慢,则会使得桩的端部桩体水泥含量较少,桩顶浮浆过多,而且混凝土产生离析,造成桩身强度不均匀。
由此可见,根据施工地质情况,选择合理的施打顺序及拔管速度是防止缩颈及断桩的有效方法。
5CFG桩在福州市内的应用
在开工建设的福州市三环路东北段A段道路工程中,也存在大量的软基需要处理,基本采用CFG桩或水泥搅拌桩,结合双向土工格栅的处理方案。
在磨洋支河桥南北两侧共设计51892米的CFG桩,桩径40cm,桩长25-27米,桩距1.5米,桩身强度C15,桩尖强度C35。
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