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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:
425号普通硅酸盐水泥;
土料:
重粉质壤土;
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
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
技术人员
3
机械工
4
技术工人
6
5
普工
8
安全员
拟投入的主要测量仪器、机械设备表
设备名称
规格
单位
数量
全站仪
NTS352
套
水准仪
DSZ2
振动沉管钻机
台
混凝土拌和机
HZS75
混凝土拌和
罐车
1~2
运料
电控柜
自动控制加固电流
7
平板夯
个
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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