路基CFG桩施工方案.docx

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路基CFG桩施工方案

新建铁路哈大客运专线

DK66+750～DK82+210

路基CFG桩施工组织设计

中国中铁

编制：

复核：

审核：

中国中铁一局桥梁公司哈大客运专线项目部

2007年10月

桥梁公司路基CFG桩施工方案

为确保哈大铁路客运专线路基CFG桩施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准顺利实施，指导、规范CFG桩作业施工，特编制本方案。

一、编制依据

1、《哈大铁路客运专线TJ-1标段个别路基设计图》

2、《哈大铁路客运专线TJ-1标段个别路基设计图第一册～通用设计图》

3、《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）

4、《客运专线铁路路基工程质量验收暂行标准》（铁建设2005-160号）

5、《铁路路基施工规范》（TB10202-2002）

6、《铁路工程施工安全技术规程》（TB10401-2003）

二、编制范围

本管段共有4段采取CFG桩加固地基，其分布段落见CFG桩段落一览表。

CFG桩段落一览表

序号

起点里程

终点里程

线路长度

加固方式

工程量（m）

1

DK67+825.00

DK68+105.97

280.97

CFG桩

28332

2

DK73+600

涵洞基础

CFG桩

1352

3

DK73+800

涵洞基础

CFG桩

1410

4

DK79+266

涵洞基础

CFG桩

1645

三、工程概述

1、工程概况

DK67+825～DK67+930段位于笔架山隧道出口端，线路以挖方通过，为丘前缓坡，地形起伏不大，多辟为耕地，中部有一冲沟。

地层：

粉质黏土，灰色，硬塑，约含15%细角砾。

表层0.5m为种植土，含少量植物根系，层厚3.0米。

细角砾土：

褐红色，稍湿，中密。

砾砂：

褐黄色，中密，稍湿，主要成份为砂岩，充填粉质黏土。

页岩：

褐黄色，泥质结构，全风化～弱风化。

水文地质：

地下水为基岩裂隙水及第四系空隙水，勘测期间水位埋深9.30～17.10m，高程27.43～33.44m，由线路右侧流向左侧。

DK67+930～DK68+105.97段位于袁家屯特大桥小里程端线路以填方通过，地形向大里程倾斜。

地表大部分辟为耕地。

地层：

粉质黏土，灰色，硬塑。

细角砾土：

褐红色，稍密。

泥岩：

黄褐色、灰黄色，泥质结构，层状构造，全风化～强风化。

2、设计概况

DK67+825～DK67+930基床底部采用CFG桩处理，桩长8米，桩径0.5米，桩间距1.5米，正方型布置。

DK67+930～DK68+105.97基床底部采用CFG桩处理，DK67+930～DK68+030桩长8.0米，DK68+030～DK68+105.97桩底至泥岩强风化层，桩径0.5米，DK67+930～DK68+065桩间距1.5米，正方型布置，DK67+065～DK68+105.97桩间距1.5米，三角型布置。

CFG桩顶面设置0.6m厚砂、石垫层，垫层中间铺设2层强度不小于100KN/m双向土工格栅。

CFG桩桩体采用C20级混合料，混合料由碎石、砂、粉煤灰、普通硅酸盐水泥组成，CFG桩的施工采用长螺旋钻机施工。

DK73+600涵洞基础加固采用CFG桩，桩径0.5米，桩间距1.2米，桩长6.5米;DK73+800涵洞基础加固采用CFG桩，桩径0.5米，桩间距1.2米，桩长5.0米;DK79+266涵洞基础加固采用CFG桩，桩径0.4米，桩间距1.2米，桩长7.0米;基底下铺垫0.5米厚碎石垫层。

3、材质要求

1水泥：

采用P.O32.5级及以上的普通硅酸盐水泥；

2卵石或碎石：

粒径8～25mm；

3砂：

含泥量小于5%；

4粉煤灰：

等级要求Ⅲ级或Ⅲ级以上；

四、施工方案

4、1施工前的工艺试验

开工前按照室内配方进行至少两根试桩。

施工前的工艺试验主要是验证以下几个方面：

①新打桩对未结硬的已打桩的影响：

在已打桩顶表埋设标杆，在施打新桩测量已打桩的桩顶上升量。

新打桩对结硬的已打桩的影响：

已打桩未结硬时在桩顶混合料中埋设标杆，在打桩过程中观测施打新桩对已结硬桩顶的位移情况。

②施打顺序和桩距能否保证桩身质量。

③根据地质情况和设计桩径选择的施工机具、设备、施工工艺是否满足设计要求。

④验证设计参数及处理效果。

4、2施工准备

⑴核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法。

⑵进行满足桩体设计强度的配合比试验，确定各种材料的施工配合比。

⑶平整场地，清除障碍物，标记处理场地范围内地下构造物及管线。

⑷测量放线，定出控制轴线、打桩定出场地边线并标识。

⑸施工前清除地表耕植土，进行成桩工艺试验，确定施工工艺和参数。

4、3施工顺序

CFG桩施工一般优先采用间隔跳打法，也可采用连打法。

具体的施工方法由现场试验来确定。

连打法易造成邻桩被挤碎或缩颈，在粘性土中易造成地面隆起；跳打法不易发生上述现象，但土层较硬时，在已打桩中间补打新桩，可能造成已打桩被振裂或振断。

在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打，但施工新桩与已打桩时间间隔不少于7d；在饱和的松散粉土中，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打；全长布桩时，应遵循由“由一边向另一边”的原则。

4、4长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工工艺

4．4.1施工步骤

⑴CFG桩钻机就位后，应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，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。

⑵混合料搅拌

混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少于1min。

混合料加水量和坍落度（设计要求长螺旋钻管内泵压混合料法施工时，坍落度控制在16～20cm）根据采用的施工方法按工艺试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制。

在泵送前混凝土泵料斗应备好熟料。

⑶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，启动马达钻进。

一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。

在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。

当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。

施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。

⑷灌注及拔管

CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆心充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。

成桩的提拔速度宜控制在2～3m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。

灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。

施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。

⑸移机

当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。

施工时由于CFG桩旁的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。

因此，下一根桩施工时，还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。

4．4.2工艺流程图

长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺流程图

4、5土方弃运

CFG桩施工完毕在其混合料初凝后，进行打桩弃土清运，清运时不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害，不可扰动桩间土，不可破坏工作面未施工的桩位。

清运完毕后人工开挖其下50cm保护土层，清运保护土层时不得扰动基底土，防止形成橡皮土。

施工时严格控制标高，不得超挖。

4、6桩头凿除

保护土层清除后，截除桩顶设计标高以上桩头，截桩时在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打将桩头截断，最好采用截桩机截桩，桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高，桩顶允许偏差0到+20mm，如果在基槽开挖和截桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下，必须按接桩至设计标高，剔平凿毛桩顶，用与桩体材料、配比相同的混合料接桩，并超出桩周200mm。

4、7质量控制及检验

4、7.1质量控制

⑴为检验CFG桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，在桩基施工前，应先做不少于2根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺。

⑵CFG桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。

⑶桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。

⑷CFG桩施工中，每台班均须制作检查试件，进行28d强度检验，成桩28d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。

⑸通常桩顶混凝土密实度差，强度低，对此采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。

⑹为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采取强制式搅拌机。

⑺桩身每方混合料掺加粉煤灰量及坍落度控制根据设计和采用的施工方法按工艺试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制。

⑻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。

⑼冬期施工时混合料入孔温度不得低于5℃,对桩头和桩间土应采取保温措施。

⑽跳打施工时应及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。

⑾整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录，记录钻压电流值、孔深、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。

⑿CFG桩施工属隐蔽工程，施工完毕报监理签认后方可进行下一道工序施工。

4、7、2检验

⑴所用的水泥和粗细骨料品种、规格及质量应符合设计要求；

检验数量：

同一产地、品种、规格、批号的水泥，每200t为一批，不足200t时也按一批计。

同一产地、品种、规格且连续进场的粗、细骨料，分别每400m3为一批，当不足400m3时也按一批计。

各种原材料每批抽样检验1组。

检验方法：

检查产品质量证明文件。

在水泥库抽样检验水泥强度、安定性、凝结时间，在料场抽样检验粗细骨料含泥量、筛分试验颗粒级配。

⑵CFG桩混合料坍落度应按工艺性试验确定并经监理工程是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。

⑶桩体强度检测方法、数量及标准见《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）4.14.7：

①检测数量：

施工单位每台班一组（3块）试块。

②检测方法：

每台班制作混合料试块，进行28d标准养护试件抗压强度检测。

③设计要求：

桩身28d边长15cm立方体抗压强度达到设计强度10MPa～15MPa。

⑷桩身质量、完整性检测方法、数量及标准见《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）4.14.11：

①检测数量：

检测总桩数的10%。

②检测方法：

低应变检测。

⑸单桩承载力及复合地基承载力检测方法、数量及标准见《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）4.14.12：

①检测数量：

总桩数的2‰，且每检测批不少于3根。

②检测方法：

平板载荷试验。

③设计要求：

抽取不少于总桩数的0.5‰的桩进行单桩承载力检测，抽取不少于总桩数的1.5‰的桩进行单桩复合地基平版载荷板试验。

承载力符合设计要求。

⑹CFG桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表的规定。

CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法

序号

检验项目

允许偏差

施工单位检验数量

检验方法

1

桩位（纵横向）

0，50mm

按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根

经纬仪或钢尺丈量

2

桩体垂直度

1%

经纬仪或吊线测钻杆倾斜度

3

桩体有效直径

不小于设计值

开挖50-100cm深后，钢尺丈量

五、资源配置计划

1、人员计划

主要施工人员计划表

序号

部门名称

人数

1

项目部管理人员

10

2

钻机班

42

3

输送泵班

14

4

电工班

2

5

砂砾石垫层施工班

10

6

杂工班

5

合计

83

2、机械、设备计划

主要机械设备计划表

序号

名　　称

单位

数量

用　途

1

KLB－75型步履螺旋钻机

台

7

钻孔成桩

2

QZ-60型混凝土输送泵

台

7

输送砼

3

电焊机

台

4

维修设备

4

PC200挖掘机

台

1

砂砾石垫层施工

5

D5推土机

台

1

砂砾石垫层施工

6

YZ20压路机

台

1

砂砾石垫层施工

7

20T自卸汽车

台

5

砂砾石垫层施工

六、施工工期

计划施工工期为2007年10月20日～2008年05月30日。

七、CFG桩通病及事故处理措施

1、堵管：

产生堵管的原因有以下几点：

（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，坍落度应控制在14～18cm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，在泵压作用下，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。

钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。

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）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，否则也会造成堵管。

混合料输送管要定期清洗，否则管路内有混合料的结硬块，还会造成管路的堵塞。

2、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。

3、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。

4、桩孔偏斜：

主要因为地面不平，导向设施出现偏差，钻架不正或钻杆弯曲，钻杆刚度不够所致。

另外钻进时土层硬度发生突然变化或遇到障碍物也会导致桩孔偏斜。

施工前应对安装好的钻机设备做全面检查，做到水平、稳固，对钻杆、接头要逐个检查，保证钻杆顺直，有足够的刚度。

在钻进时，土层由软变硬时要少加压慢钻进。

5、钻进困难：

主要原因为遇到地下障碍物如石块、混凝土块，钻机功率不够或钻进速度太快造成憋钻。

应选用硬质合金钻头，采用合适的钻速。

遇到障碍时如障碍物不深，应进行清除后复钻，如不易挖出则改变桩位。

八、质量保证措施

1、提高全体人员的质量意识，教育职工视工程质量为企业的生命，是企业生存和发展的基础。

2、建立每道工序的质量保证措施，严格按照各工序验收标准，进行质量跟踪检查，发现问题及时整改，把质量事故消灭在萌芽状态。

3、作好桩位的测放工作，桩位偏差≤20mm，钻机垂直度≤1.5%。

4、成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块）试块（边长为150mm的立方体），标准养护28d，测定其抗压强度。

5、严格按图纸施工，做好施工记录，所有技术资料及时会同建设单位、监理单位履行签字手续。

6、施工中各工序密切配合，在项目经理的统一领导下，协调好各工序之间的交叉作业问题，明确质量目标，落实质量责任，确保工程优良。

九、安全生产与文明施工措施

1、建立健全保证体系，在项目部设置专职安全员，实行安全标准管理，牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，确保施工安全体系的正常运转。

2、严格贯彻执行各级有关的操作和安全规程。

3、上岗人员必须戴安全帽，上岗人员不得饮酒。

4、电工、电焊工、司机必须有操作证，否则不准上岗，严禁其他人员操作。

5、现场文明施工，充分体现公司的形象，进入施工现场就要以良好的社会形象，体现企业风采。

6、施工机具、水电线路、材料堆放、临建等合理有序。

7、严格按照程序组织施工，确保施工过程中统一调度，统一管理，保持良好的施工秩序。

8、抓好现场管理，提高施工标准化，规范化，科学化管理水平。

9、作业前，应对整机进行试运转，确认各部件运行良好，连接牢固。

10、电源在导通前，应检查电源电压，并使其保持在额定电压范围内。

11、安装桩机时，应控制好两个纵向行走的安装间距，使底盘平台能正确到位。

12、应检查电缆线表面无损伤，开关箱要接地接零一闸一漏，保护接地电组符合规定，电源电压正常，旋转方向正确