高速铁路CFG桩路基地基加固施工技术
2015-08-26
引言
CFG桩复合地基是通过桩体、桩周地基土与其上的褥垫层形成的复合结构。CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩，在碎石桩中加入水泥改善了碎石桩作为纯粹散体材料的特性，使其既能发挥全桩的侧阻作用，又能发挥端阻作用。桩间土夯实参与承载，其上设置碎石垫层。由于设置了柔性垫层，从而是地基的强度和变形模量较为均匀，对承受上部荷载和结构抗震非常有利。
1 工程概况
本施工段地基为软土和松软土，采用长螺旋钻成孔泵送混合料是施工CFG桩的施工方法对基底进行加固。根据设计图纸，CFG桩桩身强度C20，桩径0.4m，桩间距1.6m，正方形布置，加固深度各施工段有所不同。
2 施工工艺
正式施工前必须进行成桩工艺性试验，确定各项施工参数后方可施工。
工艺流程可概括为：原地面处理→测量放样→钻机就位→钻进至设计深度→停钻→泵送混合料→边泵边均匀拔管至桩顶→钻机移位。
具体流程如下：
2.1 场地处理
确定施工范围后，清除场地内的杂物及地表土，整平标高=设计桩顶标高+0.5m，地表碾压至K30≥60MPa/m。整平地面并压实后方可进行施工。当地基表层有淤泥或软弱层时，要挖除到位并按设计要求换填合适的填料。施工前根据相关专业设计文件对路基范围内管线进行调查核实和迁改，对没有迁改而施工中又可能对施工造成影响的管线，注意加强保护。
2.2 施工放样
放样时先定出控制轴线和边界线，以哈齐左线为控制轴线，然后定出各个桩的位置。桩位的纵横向偏差应控制在5cm以内。放出桩位后，桩位中心插入竹签，并用白灰标识。
2.3 钻机就位
CFG桩施工时，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%。每根桩施工前都要有专门的技术人员进行桩位对中及垂直度检查，满足要求后，方可开钻。
2.4 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，起动电动机钻进，一般先慢后快，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，若发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，设置使钻杆、钻具损坏。钻进的深度取决于设计桩长，当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。正式施工时，当动力头底面到达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，做相应增减。
2.5 混合料拌制
混合料按设计配合比（室内配合比试验确定并通过成桩工艺性试验验证的配合比）在拌合站拌合，计量要求准确，上料顺序为：先装碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加剂，最后加石屑或砂，使水泥、粉煤灰和外加剂夹在砂、石之间，不易飞扬和粘附在桶壁上，也易于搅拌均匀。混合料坍落度、拌合时间按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌合时间不小于1min，混合料坍落度控制在16～20cm。拌合好的混合料由混凝土输送车运输至现场。运至现场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、弯管和变径管而达到钻杆芯管内。
2.6 灌注及拔管
CFG桩在施工钻至设计深度后，准确掌握提拔钻杆时间，混凝土泵送量与拔管速度相配合，边灌注边提钻，保持连续灌注，均匀提升，同时保证钻头始终埋入混合料中。
CFG桩成孔至设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。
钻杆静止提拔，施工中严格按工艺性试验确定并经监理工程师批准的参数控制提拔速度和泵送量，成桩的提拔速度一般控制在2～3m/min，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。
成桩过程连续进行，避免因后台供料慢而导致停机待料。
若施工中因其他原因不能连续灌注，须根据勘察报告和已掌握的施工场地的土质情况，避开饱和砂土、粉土层，不得在这些土层内停机，避免造成混合料离析、桩身缩径、断桩和夹泥等。
施工组织、施工工艺、施工作业指导书要有防止堵管、窜管的措施。
2.7 移机
当一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩排出的土较多，经常将邻近桩位覆盖，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位移。桩机移机至下一桩位施工时，需根据路基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。
2.8 桩头处理
为保证质量，施工桩顶标高需高出设计桩顶标高不少于0.5m，施工完毕后要将桩顶设计标高以上桩头截断。截桩方法：
①标出桩顶标高位置，用截桩机将桩头截断；
②如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体短至桩顶设计标高以下，则必须采取补救措施。假如断裂面距桩顶较近，可接桩至设计桩顶标高。
2.9 筏板及桩帽施工
应力影响线内的CFG桩顶部设置筏板。CFG桩截桩施工完毕后，将桩间土清理整平，上面铺设碎石垫层。碎石垫层应采用级配良好且未风化的砾石或碎石，其最大粒径不得大于50mm，含泥量不得大于5%，且不含草根、垃圾等杂质。碎石垫层采用小型机械配合人工铺洒，铺设时加强对CFG桩头保护，严禁碰撞CFG桩头；铺设厚度、平整度应满足设计、验标要求。碎石垫层施工完毕后进行筏板施工。先浇筑0.15m素砼垫层，然后进行钢筋绑扎和模板支设工作，砼浇筑完成后及时洒水养护。
3 人员机械配置
结合工艺试验确定的施工方案、人员、机械组合并根据本施工段的工程量及工期，对人员和机械进行配置。
4 质量控制及检验
4.1质量控制
CFG桩质量控制以施工过程中试验检测、过程质量控制为主。主要控制要点：施工测量控制及复核、施工过程中混凝土原材料的质量控制、施工作业过程中质量控制。
4.2 CFG桩检验
施工质量检验主要检查施工记录、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。
CFG桩地基竣工验收时，承载力检验采用单桩复合地基载荷试验和单桩承载力荷载试验，设计要求复合地基承载力、单桩承载力满足各工点具体设计要求。一般情况下要求复合地基承载力不小于250KPa。
抽取不少于总桩数10%的桩，根据《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）进行低应变动力试验，检测桩身完整性。对于不合格的CFG桩要进行补桩处理。
5 安全环保措施
5.1施工人员进入现场必须配戴安全帽、穿工作服，严禁穿拖鞋进入现场。
5.2起重机作业前，应对转动部位进行润滑，检查部件紧固程度，钢丝绳是否磨损。
5.3长螺旋杆下严禁站人，作业期间驾驶员不得离开操作室。
5.4施工完毕的桩的桩头要加盖，以防行人或杂物等掉陷。
5.5经常检查吊车缆绳是否完好无损，管桩捆绑起吊是否可靠，避免滑落伤人损物。
5.6经常检查用电安全，包括低压照明用电。
5.7桩基所用废弃油料要及时收集妥善处理。
6 结语
CFG桩与桩间土以及与基础地面间的褥垫层共同组成复合地基，具有承载力高，沉降小，变形稳定快，施工方便，易于控制施工质量，工程造价低的特点。我项目部根据上述施工技术指导施工的CFG桩通过了相关的质量检测，地基加固效果优良。
