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桩身混凝土强度为C20,桩帽为双面配筋的现浇C30钢筋混凝土板,桩帽与桩为现浇混凝土连接,桩顶设50cm厚级配碎石砂加筋褥垫层,夹两层双向钢塑复合土工格栅。
考虑到挤土效应的影响,本工程设计采用长螺旋钻管内泵压施工工艺。
1.2、自然特征
本工程属于海积一级阶地地貌软土发育工程地质区,地形较平缓。
该填方路段地层为高压缩性土层,地层主要为第四系海积层:
流塑状淤泥及淤泥质粘土,厚约0.0~1.60m;
可硬塑状粉质粘土层;
松散-中密状砂层;
中密状卵石层,在7度地震作用下,不会发生震陷液化;
下卧南园组J3n凝灰熔岩及其风化层。
该段路基土工程地质性质较差,软土层厚度较小但埋深较大。
场区内地下水主要为赋存海积砂层中的孔隙水及基岩中裂隙水,主要接受大气降水及潮汐侧向补给,水位水量随季节性变化不大。
2、施工方案
2.1、施工工艺流程
CFG桩长螺旋钻管内泵压施工工艺流程框图见图2-1:
CFG桩施工工艺流程框图。
2.2、施工准备
施工现场必须清除地上和地下一切障碍物后再予以平整。
施工前应预留保护土层,厚度一般为300mm~500mm,场地平整后的高低误差须小于100mm。
根据设计的桩位平面图,使用全站仪测定桩位。
在桩位点打30cm深的木桩或其他钉桩,桩上钉小钉定桩位中心,并加以保护。
测量结果经自检、复检后,报请监理复核,复核无误并签字认证后,方可施工。
2.3、工艺性试桩
工艺性试桩可结合工程桩施工进行,主要考查设计的施打顺序和桩距能否保证桩身质量以及CFG桩复合地基是否满足设计承载力及沉降要求。
按设计要求选择4根试桩,试桩完成后对试桩进行复核地基承载力试验(2根)和单桩承载力试验(2根),试验过程中对桩、土、垫层的应力和变形进行监测,研究CFG桩复合地基的作用机理,考察设计文件是否满足过程承载力及沉降要求。
当试桩结果满足设计要求后方可进行大面积施工。
2.4、桩基施工
2.4.1、钻机就位
钻机进入现场,组装后保证钻杆具有足够长度,满足桩长变化的需要。
钻机就位时,由现场技术员检查桩位无误后,通知施工员可以安装钻机就位。
钻机移至第一根桩就位,用自动水平仪调整机架,通过底座支垫调节调整水平,调整钻杆与地面垂直,用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆,校正位置,使钻杆垂直对准桩位中心,并且在桩旁的机架侧面用红油漆作好钻孔深度的水准标高标志,填写施工标识并挂在桩机上。
开机前须检查导向架的垂直度,施工中随时观察和保持钻机底盘的水平和导向架的竖直,桩体垂直度偏差不得超过1.5%,桩位偏差不大于50mm,成桩直径不得小于设计值。
2.4.2、钻进成孔
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,启动钻机钻入,钻进时应先慢后快。
钻头到达设计桩长预定标高时,于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记,作为施工时控制桩长的依据,当标记处与标志持平时,钻杆就达到设计标高。
施工时由现场技术员或施工员用钢卷尺检查深度和垂直度并且作好检查记录,现场钻机操作员作好钻进记录(内容含岩层情况、钻进时间、进度尺寸、钻机状况等)。
当遇到较硬土层,钻杆出现摇晃,进尺困难时,应放慢进尺,同时现场技术员积极探明情况,给总工程师做出书面汇报,一起参与现场处理,作好处理记录,直到钻至设计标高。
施工桩长应根据设计要求、地质情况和钻进电流变化综合控制,确保桩体穿透软土层进入持力层不小于1.0m。
2.4.3、泵送混合料
混合料采用C20商品混凝土,坍落度要求160mm~200mm,混合料不得离析,配合比必须按确定的试验配合比要求认真控制,采用长螺旋成孔管内泵压砼成桩施工工艺,每根桩的投料量不少于设计灌注量。
混凝土浇筑前必须重新检查成孔深度和垂直度并填写混凝土浇筑申请,合格后方可浇筑。
混凝土浇筑前必须检查混凝土塌落度、和易性并记录。
混凝土运到灌注点不能产生离析现象。
灌注首批砼之前在用同配合比的无石子砂浆湿润导管,然后再放入首批砼。
在确认初存量备足后,可开动混凝土泵,将混凝土直接泵入导管内,在初期泵入混凝土时应控制泵入的速度,并注意观察提钻速度。
提钻和泵压混合料要密切配合防止提钻过快。
提钻速度应根据混凝土的泵送速度和孔径的大小等因素确定,提钻过程须保证钻头没入混合料面,提升速度宜控制在2m/min~3m/min。
做好混凝土用量记录和提管时间记录。
混凝土灌注必须连续进行,中间不得间断。
应避免因后台供料慢导致停机待料,也应防止供料过快导致堵管。
钻孔产生的弃土应及时人工清除至路基范围以外。
混凝土灌注过程中,应始终保持导管位置居中,提升导管时应有专人指挥掌握。
不使骨架倾斜、位移,混凝土灌注到桩孔上部0.5m以内时,可不再提升导管,直到灌注至设计标高后一次拔出。
灌注至桩顶设计标高后必须多灌一倍桩径长度约500mm,以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。
提钻后,对桩头上部2m~3m进行振捣。
打桩过程中,应经常检查桩身混合料的配合比、坍落度、提钻速度、成孔深度、混合料的灌入量,并做好记录。
混凝土浇筑应做混凝土强度试块,每浇注一个班次或者100m3混凝土时留设一组标养试块,试块应养护好,达到一定强度后立即拆模送往养护室标准养护;
混凝土施工完毕后,及时收集混凝土出厂合格证、混凝土强度报告,做混凝土强度评定。
2.4.4、移机
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。
2.4.5、凿除桩头
施工结束后注意保护桩头,在龄期未到之前禁止重型机械碾压。
成桩24小时后清土,清土采用小型机械设备及人工挖土、运输;
小型机械挖土时应离开桩边20cm,余土用人工清除,避免对桩体造成破坏;
坑底预留20cm土层人工清除,找平;
人工截桩,采用3根钢钎间隔120°
,沿径向楔入桩体,直至上部桩体断开,桩顶采用小钎修平。
如因剔桩造成桩顶开裂、断裂,按桩基混凝土接桩规定,断面凿毛,刷素水泥浆后用高一级混凝土填补并振捣密实。
CFG桩施工质量检验标准见表2-2:
CFG桩施工质量检验标准表。
表2-2:
CFG桩施工质量检验标准表
项目
序号
检查项目
合格标准
检查方法
主控项目
1
原材料
资料完整,试验项目符合设计要求
查产品合格证书及抽样送检
2
桩径
不小于设计值
抽查桩数的3%
3
桩身强度
取芯法,总桩数的5%
4
单桩承载力和复合地基承载力
受检桩数按闽高路工[2000]150号文件执行
5
桩身完整性
按桩基检测技术规程
宜采用反射波法,受检桩数按闽高路工[2000]150号文件执行,如上述3条能判定桩身完整性,可减少相应的检测数量
一般项目
1
桩距(mm)
±
100
桩垂直度
≤1%
桩长
查施工记录
2.4.6、桩帽施工
CFG桩施工结束后,报请监理验收合格后,才可进行桩帽施工。
在桩头位置地面以上按桩帽设计尺寸立模。
桩顶桩帽与CFG桩现浇连接,桩身上部4m配筋,主筋锚入承台并与桩帽顶帽钢筋点焊连接。
按照设计要求绑扎钢筋,浇筑砼并养护。
CFG桩帽的施工质量及验收要求见表2-3:
CFG桩帽的施工质量及验收标准
表2-3:
质量要求和允许偏差
检查规定
备注
检查频率
1
轴线偏位
偏差±
15cm
抽查2%
经纬仪检查
纵横方向
2
平面尺寸
3cm
抽查10%
皮尺测量
以桩帽底部尺寸为准
3
帽顶标高
10cm
水准仪检查
4
砼强度
C30
取样试验
28d
5
桩帽厚度
1cm
6
钢筋间距
尺量检查
2.4.7、碎石砂垫层施工
级配碎石砂加筋垫层含碎石70%,粒径20~40mm,含泥量不大于5%,强度不低于四级。
中粗砂含量30%,含泥量不大于5%,细度模数>3,渗透系数不小于5×
10-3cm/s。
桩顶加筋垫层土工合成材料采用双向钢塑复合土工格栅,格栅强度不小于80KN/m,对应变形率小于3%。
格栅保护层采用聚乙烯,厚度为1mm。
垫层铺设前必须对碎石砂垫层材料作检验,各项指标符合设计及规范要求,并报请监理工程师审批同意使用后方可用于铺设垫层。
在垫层铺设过程中,每填筑5000m3送检一次。
1)铺设垫层采用填筑法施工,分段铺设,用汽车将碎石砂运到场地,用推土机摊平,分层压实,压实厚度宜为15cm~20cm,密实度要达到93%。
如需起拱,其起拱坡度应符合设计要求。
2)垫层横向应延伸出坡脚外1m,在桥头台前,纵向应伸出坡脚外1m,以利排水,两端应采用砌片石或其它方式防护,以免材料流失,严禁使用包边粘土将垫层包裹。
3)复合地基碎石砂垫层施工应在桩体施工并经检验合格后进行。
3、人员、设备配置
人员、设备、材料的配置根据工程施工进度需要和业主、监理工程师要求,以满足施工质量、进度、安全要求,并依据情况变化随时加强调整。
(1)、人员配置,详见表3-1:
拟投入本工程主要人员表。
(2)、设备配置,详见表3-2:
拟投入本工程主要施工机械设备表。
表3-1:
拟投入本工程主要人员配备表
职务
配备
备注
技术人员
4人
机械操作人员
10人
电工、维修人员
3人
辅助工人
合计
27人
表3-2:
拟投入本工程主要机械设备表
项次
机械名称
规格型号
单位
计划数量
长螺旋钻机
台
推土机
D85A-21
装载车
ZL40B
自卸汽车
EQ3242G
混凝土输送泵
>
60m3/h
4、施工进度安排
本合同段CFG桩施工计划详见图4-1:
CFG桩基施工计划横道图。
年度
月份
主要工程
2010
2011
8
9
10
11
12
施工准备
CFG试桩
CFG桩基施工
桩帽施工
褥垫层施工
等载预压、监测
图4-1:
CFG桩基施工计划横道图
5、施工监测
5.1、监测内容
1)、测斜管的侧向位移观测:
主要用于监控在施工过程中路基的整体稳定性。
2)、沉降标:
用于观测路基的沉降规律和分析差异沉降。
软基监控预埋件数量详见表5-1:
软基监控预埋件数量表。
表5-1:
软基监控预埋件数量表
断面
桩号
软土深度
监测断面类型
位移边桩
沉降盘
测斜管
根
个
数量(根)
深度(m)
总长(m)
AK0+990.0
7.4
新建匝道
10
20.8
AK1+040.0
8.3
11
22.6
5.2、监测频次
监测频率应根据地质情况、设计施工图要求和有关规范规程及监测建议确定。
施工期间监控频率可参表5-2:
监测频率表,观测频率应与变形速率相适应,变形速率小,观测频率可适当减小;
反之,变形速率大,观测频率应适当增加。
当变形曲线突然变陡时,要跟踪加密观测,分析原因,并确定是否需要采取措施。
表5-2:
监测频率表
时间
沉降标
测斜
加载期间
1次/天
加载后七天内
1次/2天
1次/3天
加载一个月内
1次/3~5天
1次/7天
加载5个月内
1次/10天
加载5个月后
4次/年
5.3、资料整理
监控资料要求当天整理及时分析。
分析路堤的稳定性,如果分析结果表明情况异常,须立即通知有关部门,采取相关措施保证路堤的稳定。
每周应向业主及监理单位提交观测资料表格,通报观测情况及初步意见。
每月提交一份监控报告,并在监控工作完成后提交最终总结报告。
也可根据工程施工进度情况,按业主的要求及时提供阶段分析报告。
6、工程质量保证措施
6.1、质量控制要点
CFG桩质量控制的主要对象是:
桩长、强度、桩底是否到持力层这三项指标,现场管理和监控要点如下:
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5cm以内。
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)、布桩时,CFG桩的数量、布置形式及间距必须严格按设计要求。
并遵循从中心向外推进施工,或从一边向另一边推进施工的原则。
不宜从四周转向内推进施工。
3)、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。
尤其是钻机初始标识要指定专人进行复查,防止操作人员弄虚
作假、骗取米数。
使用反差大的反光贴条每0.5米进行标识,粘贴在钻机导向架上,利于夜间记录人员识别读数。
4)、指派责任心强、懂技术并经严格考核合格的员工对劳务队伍施工的CFG桩进行现场监控和记录。
防止作业队伍偷工减料、暗中做手脚的现象发生。
5)、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。
6)、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。
7)、判断钻头是否到了持力层一般有两种方法:
一是根据试桩结果,在桩机驾驶室观测电流的变化,以判定钻头达到持力层。
二是在钻机旁直观观察。
根据勘察资料,结合试桩结果,当钻头到达持力层时,钻杆上部的动力头发生颤动和轻微的摆动,钻机的动力明显减弱,此时,应判定钻头已达到持力层。
8)、CFG桩成桩过程由现场值班人员指挥,桩机操作手和地泵操作手密切配合,按照先泵料后拔管的原则,防止先拔管后泵料,防止CFG桩成吊脚桩。
9)、严格控制拔管速率。
拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩,而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀,桩顶浮浆过多,桩身强度不足和形成混和料离析现象,导致桩身强度不足。
故施工时,应严格控制拔管速率。
10)、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、孔深、拔管速度、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。
11)、为控制提钻速度,应购置秒表配发到记录人员,钻孔时间、拔管速度、灌注混凝土时间应记录至秒。
当天的记录每页必须由设备租赁方和项目队现场记录人当天进行相互签字确认。
12)、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。
13)、拔管过程避免反插。
在拔管过程中若出现反插,由于桩管垂直度的偏差,容易使土与桩体材料混合,导致桩身掺土影响桩身质量,施工中应避免反插。
14)、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
米位置。
15)、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。
16)、设置保护桩长。
在泵送混合料时,比设计桩长多加0.5米的料。
17)、在截取桩头前应准确测量桩顶标高,并在纵横向挂线标示桩头水平位置。
凿除桩头时严禁单边打眼凿桩头,防止桩头成斜面或破损,截取后的桩头面应是水平面。
清理桩间土和截取桩头时,应采取相应的预防措施,防止造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
18)、CFG桩施工中,每台班均须制作检验试件,进行28天强度检验,成桩28天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。
19)、CFG桩施工属隐蔽工程,施工完毕后先进行自检。
自检合格后报监理工程师签认后方可进行下一道工序施工。
20)、CFG桩成桩后,桩顶以上没有一米垫层情况下严禁大型机械进入施工区。
6.2、成桩常见问题
6.2.1、堵管
1)、混合料配合比不合理。
当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混合料和易性不好,常发生堵管。
因此,要注意混合料的配合比,尤其要注意将粉煤灰的掺量,坍落度应控制在160mm~200mm之间。
2)、混合料搅拌质量有缺陷。
在CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。
混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。
坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。
坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。
3)、施工操作不当。
钻孔进入土层设计标高后,开始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待钻杆芯管及输送软、硬管内混合料连续时开始提钻。
若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,容易造成管路堵塞。
4)、冬期施工措施不当。
冬期施工时,混合料输送管及弯头均需做防冻保护,防冻措施不力,常常造成输送管或弯头处混合料的冻结,造成堵管。
冬季施工时,必要时应采用加热水的办法提高混合料的出机温度,但要控制好水的温度,水温不宜超过60℃,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。
5)、设备缺陷。
弯头曲率半径不合理也能造成堵管。
弯头与钻杆不能垂直连接,应圆顺连接。
混合料输送管要定期清洗,否则管路内残余的混合料结硬后,还会造成管路的堵塞。
6.2.2、窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况,打完X号桩后,在施工相邻的Y桩时,发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落,当Y号桩泵入混合料时,X号桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。
发生窜孔的条件有如下三条:
1)被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;
2)钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;
3)土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。
施工中采取的预控措施:
1)采取隔桩、隔排跳打方法;
2)减少在窜孔区域的一次连续施工的桩数,减少对已打桩扰动能量的积累;
3)合理提高钻头钻进速度。
6.2.3、接桩方法
如出现零星断桩,可采用如下接桩方法:
将断桩以上土方开挖,开挖直径为1.4D(D为设计桩径),将上部断桩取出,然后将桩四周加深开挖20cm,将断桩处的桩头,凿毛凿平,然后浇筑砼。
如下图所示:
6.2.4、桩头空芯
主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。
钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。
为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
6.2.5、桩端不饱满
这主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。
这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。
为杜绝这种情况,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。
7、安全生产保证措施
7.1、安全措施
1)、施工前组织全体人员认真学习有关安全制度及施工操作规程,配备专职安全检查员,随时对施工现场进行安全检查,发现问题及时解决处理。
现场设安全员,树立警示牌,时刻提醒施工人员注意安全。
2)、在操作之前必须检查操作环境是否符合安全要求,道路是否顺畅,机具是否完好牢固,安全设施和防护用品是否齐全,经检查符合后才可施工。
3)、现场设专职安全、消防员随时对施工现场进行检查,发现隐患有通知单,并限期改正。
4)、严格遵守业主有关安全规章制度,进入现场必须戴安全帽、穿工作鞋,严禁场地内吸烟。
5)、现场用电设备做好防雨工作,用电采用三相五线制,两级漏电保护装置。
6)、各工种需经安全培训方可上岗,特殊工种要有上岗证。
7)、现场人员及车辆应由专人指挥,各部门分工明确,互相协作,定期对施工人员进行安全教育。
8)、现场电器设备要有防漏电措施,非电工不得安装、操作电器设备。
9)、易燃、易爆、有毒物品单独存放,专人负责,严格控制;
可燃易燃物附近要配备一定数量的灭火器及水桶。
10)、密切注意天气预报,遇到特殊天气情况,及时采取各种措施,保证施工安全。
7.2、安全防护
1)、各种施工、操作人员必须持证上岗,各种作业人员应配带相应的安全防护用具和劳保用品。
严禁操作人员违章作业,管理人员违章指挥。
2)、施工中所用机械、电气设备必须达到国家安全防护标准,自制设备、设施通过安全检验及性能检验合格后方可使用。
3)、施工过程中,各种作业人员应配带相应的安全防护用具和劳保用品。
4)、派专人协调大型机械设备施工,避免发生意外。
5)、进入现场所有施工人员在现场要服从管理。
6)、施工开始前,安全负责人负责成立工地安全小组,负责工地的安全检查与监督工作,安全小组成员如发现事故隐患时,有权立即令其停工,待采取适当的改正措施后方可复工。
7)、项目管理人员每天下班后应开一次碰头会,研究解决施工中发现的安全问题,并做到随时发现问题随时处理。
重大问题应提请公司安全委员会解决,认真接受所属劳动安全部门及甲方的安全检查,并协同甲方共同做好现场的安全工作。
8)、现场施工人员按规定戴好安全帽,工作期间不得饮酒、赌博,严格
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