CFG桩的设计及施工

CFG桩的设计及施工（精选五篇）

CFG桩的设计及施工 篇1

CFG桩复合地基以其施工方便、承载力高、及其广泛的适应性等优点而得到迅速的推广和发展, 目前已成为应用较为普遍的地基处理技术。CFG桩是在碎石桩桩体中掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和, 制成一种粘结强度较高的桩体, 称之为水泥粉煤灰碎石桩 (Cement Fly-ash Gravel pile) , 简称CFG桩。在CFG桩和基础之间设置一定厚度的褥垫层即形成复合地基[1,2]。受力机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土, 使二者共同受力。同时, 土体受到桩的挤密而提高承载力, 桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能, 二者共同工作, 形成了一个复合地基的受力整体, 共同承担上部基础传来的荷载。CFG桩地基处理适用于多层及高层建筑的地基处理。

1 CFG桩的设计

CFG桩复合地基设计主要确定5个设计参数, 分别为桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层厚度及材料。

(1) 桩长L。CFG桩复合地基要求桩端落在好的持力土层上, 这是CFG桩复合地基设计的一个重要原则。因此, 桩长是CFG桩复合地基设计时首先要确定的参数, 它取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素。设计时根据勘察报告, 分析各土层, 确定桩端持力土层和桩长。

(2) 桩径d。CFG桩桩径的确定取决于所采用的成桩设备, 一般设计桩径为350~600mm。

(3) 桩间距s。一般桩间距s=3d~5d, 桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性与施工机具。一般设计要求的承载力大时s取小值, 但必须考虑施工时相邻桩之间的影响, 就施工而言希望采用大桩距大桩长, 因此s的大小应综合考虑。

(4) 桩体强度。原则上, 桩体配比按桩体强度控制, 桩体试块抗压强度应满足下式要求:

其中, fcu为桩体混合料试块 (边长150 mm立方体) 标准养护28 d立方体抗压强度平均值;Ra为单桩竖向承载力特征值, k N;Ap为桩的截面积, m2。

(5) 褥垫层厚度及材料。褥垫层厚度一般取10~30cm为宜, 当桩径和桩间距过大时并考虑土性, 褥垫厚度还可适当加大。褥垫层材料可用粗砂、中砂、碎石、级配砂石 (最大粒径不大于30 mm) 。

2 CFG桩的施工

在大面积施工前, 首先进行试桩工作, 共试验3根桩, 由此取得成桩的必需参数 (提升速度、混凝土灌注速度、灌注量等) , 确定出成桩的顺序为:对称、间隔、邻排斜向跳打, 严禁从一端开始按顺序逐个施工。

工艺流程:桩位放点→搅拌混凝土→长螺旋钻机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆, 边压灌素混凝土→成桩、桩体养护→检测→清桩间土及预留桩头→铺设砂石褥垫层。

(1) 桩位放点:按照地基处理图设计的桩位、间距、数量, 从已定好的两个轴线控制点引放定出每一个桩的桩位点, 并撒白灰做好标识, 经监理验收合格后进行下道工序。

(2) 混凝土搅拌:根据设计好的配合比, 加入碎石、砂、水泥、水搅拌约120 s。保证混凝土的实测坍落度为160 mm。

(3) 钻机就位及成孔:将长螺旋钻就位, 调整钻机水平并固定, 专人检查将钻头锥尖对准桩位中心点;螺旋钻机就位后, 司钻人员根据钻机架上的铅锤调节钻机垂直度, 确保垂直度偏差不大于1%。全部调整到位后, 开始钻孔, 钻机在钻到预定深度后空转30s。

(4) 拔管速度放慢, 拔管过程中不允许出现反插, 不允许出现供料不及时现象, 如果不可避免则在检测报告出来后根据报告视具体情况而定是否进行补桩。在拔出地面后应使桩顶标高高于地面80cm封顶, 注意对桩头进行保护。

(5) 拔管、压灌素混凝土成桩:长螺旋钻机钻至设计深度且等钻杆中孔灌满混凝土后, 开始提升钻杆、压灌素混凝土。一边泵送素混凝土 (C20) , 一边拔管。设专人指挥协调钻机操作手和混凝土泵操作手保证泵送混凝土和提升钻杆的默契配合, 以确保成桩质量。在正常情况下, 钻机的提升速度不大于2.5m/min, 在含水砂层段内, 适当放慢提钻速度, 以防流砂造成塌孔、断桩现象。提钻的速率与混合料的泵送速率相协调, 保证钻杆孔内混凝土表面高度始终略高于钻杆底出料口, 直至压灌到场地地面为止。

(6) 检测:CFG桩施工完, 桩体强度达到设计值后, 由检测单位进行选桩、检测。 (1) 静载荷检测。选桩:由资质齐全的检测单位现场任意选取3根桩做静载试验;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1 320k N;桩间土最大荷载加至600k Pa。 (2) 桩身完整性动测。采用低应变法检测, 要求检测桩数达到完成桩数的15%。

(7) 清理桩间土和桩头。 (1) 检测合格后, 人工清除预留的300mm厚土层。 (2) 找出桩顶标高位置, 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。桩头截断后, 再用钢纤、手锤等工具沿桩周向桩心逐渐剔除多余的桩头, 直至设计桩顶标高, 并在桩顶上找平。采用钢钎及风镐等工具凿除预留桩头至设计标高。 (3) 凿桩头时, 不可用重锤或重物横向击打桩体钢钎水平放置, 禁止竖向劈凿桩头, 以防破坏桩身质量; (4) 桩头剔至设计标高, 桩顶表面应凿至平整。

(8) 砂石褥垫层施工。 (1) 四方验槽合格后, 铺设300厚砂石褥垫层, 砂石配比为砂子:碎石=3:7。 (2) 褥垫层铺设范围为:底板垫层外边缘外扩300mm。 (3) 先虚铺配好的砂石料约330mm, 用12t压路机微均匀碾压6~8遍, 碾压后厚度为300mm。

3 CFG桩质量控制

在施工过程中, 难免由于人为操作失误或受水文地质条件的影响, 可能会引起堵管、缩径和窜孔现象, 特别在桩基后期土方施工中不注意保护桩头, 引起桩身断裂等情况, 将会直接影响施工进度和成桩质量。因此, 在成桩施工和后期产品保护过程中, 必须严格按照灌注混凝土桩的施工规范和桩基验收规范的有关技术参数进行施工[3,4,5]。为了避免产生以上的施工质量问题, 可采取以下几方面措施加以解决:

(1) 选用合理的施工机械设备。在施工准备阶段, 必须详细了解地质情况, 从而合理地选用施工机械。这是确保CFG桩复合地基质量的有效途径。

(2) 深入了解地质情况, 采用合理的施工工艺。本工程为满堂布桩, 应从中心向外推进施工, 或从一边向另一边推进施工。

(3) 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, 桩项浮浆过多, 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。正常的拔管速率应控制在1.2~1.5m/min。

(4) 设置保护桩长。使桩在加料时, 比设计桩长多加0.5m, 将沉管拔出后, 用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3~5s, 提高桩顶混合料密实度。上部用土封项, 增大混合料表面的高度即增加了自重压力, 可提高混合料抵抗周围土挤压的能力, 避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压, 混合料上涌使桩径缩小。

(5) 加强对施工的检测。施工时对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看, 并做必要处理。

4 结语

CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术, 是一种全新的地基处理技术, 它不但可以使地基承载力得到大幅度的提高, 而且具有沉降变形小、适用范围广、造价低、施工方便等优点, 其社会和经济效益非常明显。随着CFG桩复合地基技术的不断发展, 其应用前景十分广阔。

参考文献

[1]张智荣.CFG桩复合地基的设计与施工.山西建筑[J], 2009, 33 (35) .

[2]曹红恩.CFG桩的设计与施工.山西建筑[J], 2009, 33 (35) .

[3]殷亮, 张美渊.CFG桩复合地基的工程应用[J].陕西建筑, 2009 (168) .

[4]薛妙琳.浅议CFG桩复合地基及其应用.山西建筑[J].2009, 22 (35) .

静力压桩的设计及施工探讨工学论文 篇2

摘要：本文阐述静力压桩的优点，对静力压桩的设计及施工进行探讨，提出静力压桩存在的若干问题。

关键词：静力压桩;标准贯入试验锤击数;桩距;终压力

近年来，随着预制桩的大力推广和使用，一种新型的静压式预制桩(简称静压桩)以其无噪音、无振动，单桩承载力较高且易控制，施工简易、效率高等特点得到广泛应用。在国家颁布的基础设计或施工规范中，静压桩被纳入预制桩类，但是，关于静压桩技术的规定大多是纲领性的，没有作较深入的论述，可操作性仍较差，尤其是广东省标准《建筑地基基础施工及验收规程》(DBJ15―201―91)中，并没有提到静压桩这种施工技术，显然规范的制订已明显滞后。在近几年来的工程实践中，静压桩作为一种新桩种，无论在设计及施工上都存在许多值得探讨的问题。

1、 工程地质条件对静压桩的影响

预制桩是一种挤土桩，地质情况对成桩的影响很大，特别是静压桩穿透各层土质的能力。在工程地质勘察报告中，通常提供各层土质的N63。5击数，即标准贯入试验锤击数，静压桩穿透各土层的能力一般可以对照分析N63。5数值及桩机的最大压桩力来做一般判断。大量工程实践证明，静压桩尤其适用于一般粘性土、粉土、砂土、淤泥或淤泥质土，但对于地下软层深厚或者坚固的薄夹层(如密实砂层、强风化、砾砂卵石层等)的地质则不适用。在工程中，经常碰到有关静压桩能否穿透砂层的问题，目前掌握到的规律大致是：静压桩一般可穿越中密以下砂层，对于密实砂层，当厚度不大(通常是小于1。00米)时，也可以穿越。另外，施工机械的最大压桩力对静力压桩穿越砂层的能力也有很大关系，最大压桩力小于2400KN的静力压桩机，其穿越砂隔层的能力较为有限，对于砂层较厚的，现在较为常用的是采用引孔压入法，通过引孔，然后采用压桩力较大的静压桩机，可把桩压穿5―6M的中密至密实砂层，如我市已经建成的金丽花园，在5―6M深的土层下面有一层5―6M厚的砂层，就是用最大压桩力为3200KN的桩机把预制压穿这一砂层，还有我市现在正在新建的`图书馆桩基工程，也是采用引孔压入法，用压桩力为4000KM的静压桩机进行施工，穿越7M的密实砂层。因此，使用预制桩时必须充分考虑场地有关的工程地质条件及桩机的机型。

2、桩端进入持力层的深度控制

预制桩作为摩擦桩或端承桩时，桩端进入持力层的深度应满足有关规范要求，才能保证桩的设计承载力。

多年来国内外对桩的承载力作了大量研究，也提出过不少破坏模式。值得一提的是，马耶霍夫提出的桩基破坏模式中说到：桩在土层中特别是桩底以上6―10D和桩底2―4D(D为桩径)范围内，当桩破坏时，土的剪切面经过这部位的土层。所以这部分土层的性质对桩的承载力十分重要，大量实践证明，桩底上这一段土层对桩实际起着嵌固作用，对桩的侧摩阻力影响很大，而桩底这段土层则直接影响桩的端承力，因而设计选择持力层时，应注意考虑持力层之上是否有较密实或坚硬的过渡土层。若预制桩是通过软弱土层后直接到达坚硬的土层，因为软弱土层对桩的侧摩阻力(即嵌固力)很小，故必须加深桩端进入持力层的深度。保证桩的承载力达到设计要求。

3、桩距的确定

预制桩是挤土桩，无论采用打入式或压入式，它都需要将原来土层挤开，才能把桩压入或打入，这样，原来的土层除部分被压缩外，相当一部分(特别是饱和水的土层)不能被压缩，这部分就会向地质条件较弱的方向挤压甚至引起向上隆起，在这种情况下，先压入的桩可能会被后压入的桩所影响而被抬起，从而形成“吊脚桩”。所以规范从设计上规定挤土桩的桩数较多时，桩的最小中心距不能少于3。5d。而穿越饱和软土时更应该是4。0d。因此设计选好桩型后，应首先确定桩距，然后再按上层建筑传下来的荷载进行配桩，避免把桩布得过密给施工带来较大的困难，甚至导致桩基出现质量问题。

4、静压桩的终压力(Q)取得

静压桩的终压力，既是静压桩施工时确定停压的标准，也是终压桩时的阻力。它主要由桩端的抗冲剪阻力与桩侧土的动摩阻力组成，但不等于静压的极限承载力，结合各地区经验，它与静压桩的承载力标准(RK)存在一定的比例，关系大致如下：

(1)、对于摩擦桩，一般以桩底标高为主要控制标准时，Q=(1―1。3)RK。

(2)、对于端承桩Q=(2。5―3)RK。

(3)桩长小于20M的摩擦兼端承桩Q=(2―2。5)RK。以摩擦为主取低值，以端承为主取高值。

(4)桩长大于20M时：Q=(1。5―2)RK。以摩擦为主取低值，以端承为主取高值。

目前，由于国家和地方还没有制定关于静压桩终压的控沉标准、不同桩长、不同桩侧与桩端土质情况静压桩的控制标准，所以在确定终压值时，结合有关施工经验是非常必要的，并不是终压值越大越好。对于长径比较大的桩来说，若终压力取值过高，由于桩周土尚未重新固结，桩侧土的约束力很小，桩顶施压过大对桩身质量和桩的接头等均有害无利，也是没有必要的。本地的做法通常是邀请勘察、设计、监理、质监等有关部门，通过现场试桩确定具体的终压标准和控沉标准。

5、静压桩的接桩工艺

建筑桩基技术规范表明：“桩的连接方法有焊接法、法兰连接和硫磺胶泥锚接三种”。

现在，我国各地具体要求及做法不尽相同，如上海无论是锤击沉桩或静力压桩、桩身接头一律采用焊接法。而在一些地方，绝大部分静力压桩均采用硫磺胶泥接头。但是对抗震设防烈度高，桩的长径比较大，接头一般2个以上，硫磺胶泥的接头施工质量是否可靠，一直存在很大的意见分歧。从施工现场接桩工艺来看，采用硫磺胶泥的接头方法，施工快捷，操作容易，但是对接头较多的长桩，从抗震设防角度来看，接头质量是一个重要环节。针对这一情况，我市统一规定采用焊接法接头。

6、静压桩的施工质量问题

静压桩的施工质量问题，有些在施工过程中就可表现出来，有些在桩基检测和承台开挖后才能表现出来。施工过程中表现出的主要有：桩身(头)开裂或破碎，桩位偏移，沉桩深度不够等。完工以后才表现出的主要有：桩顶偏位超出规范要求，桩身缺陷或接头松脱，静载或小应变试验不合格等，这些问题有很多是在施工环节上造成的。因此施工时必须做好下列几个方面：

(1)测量放线必须准确、保证桩位不偏移。

(2)桩机的配重数量应保证足够，才能确保桩端达到设计要求达到的持力层。

(3)桩身强度在使用前应进行检查，发现外观不合格(弯曲、凹凸不平，严重崩角，有裂缝等)的桩，坚决不用;对外观质量合格的桩，尚需进行回弹抽查。

(4)压桩前应确保桩的垂直度和桩身接头的焊接质量，要保证满焊并间歇8分钟进行冷却后方可开始压桩作业，上下桩中心必须对正，保证桩不会因偏心受压而出现折桩现象。

(5)静压桩施工顺序应合理安排，由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，产生挤土效应;施工时，可根据场地条件和四周环境确定施工路线，一般采用先深后浅，自中间向两边对称前进，或自中间向四周进行，尽量减少桩的挤土效应可能产生的不良影响。

肇庆水闸CFG桩的施工与检测 篇3

本工程的φ500CFG桩, 主要在排水泵站泵站涵管及涵闸部位。其中, 泵站主泵房有744m, 副厂房有626m, 总工程量有15000m, 桩位布置呈矩形。

1.1 主要设计指标

⑴CFG桩桩径为500mm, 桩身强度等级为C20;自排涵CFG桩共400根, 单桩竖向承载力为≥480KN (530KN) , 设计有效桩长为16.4～20m;压力涵CFG桩共310根, 单桩竖向承载力≥480KN, 设计有效桩长为20.6～21.3m。

1.2 施工单位自检结果

⑴桩基位置正确, 施工符合设计及规范要求, 保护良好。

⑵桩径、桩长符合设计要求。

⑶所用原材料及中间产品检验结果全部合格。

⑷桩基小应变检测结果符合设计要求。

⑸混凝土试块抗压强度检验。

C20混凝土试块共取样11组, 强度在20.1～38.8MPa之间, Rn=27.6MPa, Sn=5.74, Rn-0.7Sn=23.6MPa>R标=20MPa, Rn-1.6Sn=18.43MPa>0.83R标=16.6MPa, 根《水闸施工规范》混凝土强度评定标准, C20混凝土试块强度合格。

1.3 监理单位抽查结果

⑴对施工单位原材料、中间产品自检全部进行跟踪检测, 检验结果全部合格, 同意施工单位的试验结果及分析结论。

⑵对桩基尺寸、高程进行复核检测均符合设计图纸及规范要求。

CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土和褥垫层构成。CFG桩系在桩体中掺加适量的砂石料、粉煤灰和水泥加水拌和, 制成一种粘结度较高的桩体, 称之为水泥粉煤灰碎石桩, 简称CFG桩。

2 地质条件

地基浅部的褐黄、灰黄色粘土 ( (2) -1) 呈硬塑状态, 力学性能相对好, 是浅部的主要受力层。但其下部普遍有一层灰黑色的淤泥质粘土 ( (2) -2) 层。该层淤泥质粘土多呈流塑状态, 含较多腐木, 高含水率、高压缩性, 沉积厚度由堤外的10m向堤内逐渐尖灭, 厚度变化大, 工程特性较复杂。

地基中部由灰黄色、软可塑状态的粉质粘土 ( (2) -3) 和黄红色、花斑状、硬可塑状态的粉质粘土 ( (2) -4) 组成, 工程地质特性相对较好, 但厚度变化较大。而且 ( (2) -4) 层底部发育一层软塑状态的淤泥质粘土 ( (2) -5) 层, 厚度6～7.4m, 堤内、外厚度变化较大, 工程特性较复杂。

地基深部由洪积的含泥砾卵石层 ( (3) ) 和全～弱风化粉砂岩 ( (4) -1～ (4) -3) 组成, 地基承载力高, 但埋藏深度较大, 顶面埋深大于21m。

综上所述, 由于站址区呈互层状发育两层流塑～软塑状淤泥质粘土 ( (2) -2、 (2) -5) , 属软弱土, 承载力低, 而泵房机组部位的荷载较大, 因此, 可能产生较大的沉降, 存在地基沉陷和沉降不均匀的问题。不宜采用浅部天然基础方案。

但采用深基础则应将基础深入到弱风化粉砂岩 ( (4) -3) 中, 基础处理费用较大。建议对软土层 ( (2) -2、 (2) -5) 采取适当的措施 (如搅拌桩、粉喷桩等) 进行改良处理, 以提高其力学强度, 满足承载和沉降变形的要求。

堤身土填筑质量较差, 填土密实度较差, Pd=1.37g/cm3, 透水性弱～中等。堤内外坡发现有老鼠洞, 但未出现明显的堤身渗漏问题。堤 (地) 基粘性土层厚度一般大于20m, 分布连续, 深部强透水层 ( (3) ) 与外江水水力联系微弱, 对堤基渗漏影响微弱。堤基基本上不存在渗漏及渗透稳定问题。

石溪电排站外有宽阔的外滩平台保护, 不存在岸坡抗冲稳定问题。但由于浅部土层中发育淤泥质粘土 ( (2) -2) , 土质较弱, 抗剪强度低, 穿堤涵管施工时开挖的基坑边坡存在抗滑稳定问题, 尤其是雨天泡水的状态下, 存在边坡失稳的可能性。因此, 设计不宜采用高陡边坡方案。控制施工填筑速率, 采用分期填筑, 防止基坑边坡滑塌。

3 施工准备

3.1 基坑降水

本工程CFG桩端落在粉砂土上。为满足基坑开挖要求, 根据实际情况采用降水。由于基础坐落在-2.6m, 现有地面标高+12.0m, 开挖采用分级、放坡施工, 挖至基底处预留100mm, 在施工CFG桩位置及周边开挖排水沟, 尽头设置排水坑, 安放固定的水泵抽水到现有的河道, 由于地处淤泥质土, 为了提高面层的承载力, 满足桩机设备的施工承载要求, 在基底开挖面上铺设石渣500mm, 通过上述措施保证了桩机作业平台要求, 同时符合CFG桩预留500mm的桩头的要求, 有效保证桩基的施工要求。

3.2 基坑开挖

基坑开挖长300m, 宽120m, 采用分层开挖, 先开挖至标高-2.5m处, 进行CFG桩施工;CFG桩基施工完成后进行降水并进行第二次开挖。根据CFG桩基施工的特点, 在基坑四周轴线以外留置2.5m宽的工作面, 便于打桩机械就位施工。开挖采用两台履带式1.5m3反铲挖土, 配以6台自卸汽车运土。当整个基坑开挖至-2.5m处时, 根据土质情况, 按照1:1.5的放坡系数放坡, 并辅以人工修坡, 雨季来临时边坡用塑料布进行覆盖。当挖至离基底标高50mm时用人工挖除剩余土方。

3.3 施工设备 (见表1)

3.4 材料准备

桩基混凝土等级为C20, 5～25mm碎石, 砂子为中砂, 32.5普通硅酸盐水泥, 水胶比为0.51, 其坍落度控制在180～200mm, 施工中均采用了商品混凝土。

4 施工方法

4.1 工艺流程 (见图1)

4.2 测量放线

按设计要求, 在挖好的基坑里按照桩位平面图实地测放桩位, 不同部位桩间距分别为1400mm×1300mm、1350mm×1300mm, 打入地下30cm并灌入白灰, 插上钢筋, 便于找桩, 编写测量放线记录。

4.3 钻机就位

钻机就位时要求平整、稳固, 钻头对中, 与地面保持垂直, 误差控制在规范要求范围内, 钻机钻架垂直度偏差控制在1%以内。

4.4 钻进

根据施工图纸和地质资料, 按梅花型的布孔用长螺旋钻机钻进。为保证桩孔垂直度, 开孔时轻压慢转, 控制好钻杆的倾斜度, 采用正常钻进参数钻进。施工中经常检查钻头直径, 以防磨损而减小桩身直径。钻头直径控制在≥400mm, 达到设计深度16m后, 经监理工程师检验合格后成孔完成。

4.5 混凝土灌注及拔管

CFG桩成孔达到设计标高后停止钻进, 开始用混凝土泵车向钻管内灌注C20混凝土, 当钻杆芯管充满混凝土后开始拔管, 严禁先提管后泵送, 提升速度不能大于混凝土的泵送速度, 成桩的拔管速度控制在2～3m/min, 直至混凝土料达到设计要求, 成桩过程要连续进行, 避免停机待料的情况发生。每根桩在加料时, 比设计长度所需混凝土量多加0.5～0.8m桩长混凝土量, 成桩后桩顶浮浆厚度控制在200mm以内。成桩后用水泥袋盖好桩头, 加强保护。

4.6 移管

当上一根桩施工完毕后, 移机进行下一根桩施工, 按照梅花型的顺序进行施工。施工时由于CFG桩排出的土较多, 会覆盖临近的桩位, 要将土及时清理, 同时由于钻机支撑时支撑脚压在原桩位旁, 使原定的桩位发生移动, 在进行下一个桩施工时, 还要根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核, 确保施工桩位准确。

4.7 清理桩间土

在CFG桩全部施工完成28天后桩身混凝土强度达到设计要求, 进行桩间土清理开挖, 即进行第二次开挖。采用两台小型挖机和两台小型自卸汽车进行开挖和土方运输, 人工配合开挖, 采用分区、分段、分层开挖。严格控制超挖, 不得扰动建基面以下的原状土, 当挖至设计高程50cm时, 按保护土层采用人工开挖。

4.8 桩头处理

保护土层清除后即进行桩头的处理。

⑴首先用水准仪将设计桩头标高标在桩身上, 然后在同一水平面同一角度对称放置2个或4个钢钎, 用大锤同时击打钢钎截断多余的桩头。钢钎不能向斜下方或单方向击打, 避免桩体承受弯矩造成桩体断裂或产生裂缝。

⑵桩头截断后, 用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至设计标高, 根据规范, 截断桩顶标高控制偏差0～+20mm。

⑶断桩及桩身标高不够的处理。

当有断桩或标高不够时 (桩头标高误差控制标准为+20mm～-50mm) , 将断桩挖出, 挖至断裂部位后, 清除桩头松动混凝土及泥土, 用水冲洗干净后凿毛, 按400mm直径用钢板立模、支撑固定, 用C20混凝土浇灌至设计标高, 桩的外围采用与褥垫层相同的砂石进行回填压实。

当桩顶标高比设计标高低于50mm或桩顶不完整时, 采用上述同样的方法进行接桩。

5 复合地基检测

复合地基检测由肇庆市工程质量监督站检验测试中心站承担, 共进行单桩复合地基静载荷检测、单桩竖向承载力检测、低应变动力测试三种地基检测。

5.1 单桩复合地基静载荷检测

单桩复合地基静载荷试验检验单桩复合地基承载力, 检测时采用方形钢制承压板, 压板下铺中砂找平层, 由电动油泵、千斤顶、土袋等组成反力系统, 最大加载值为设计要求承载力值的2倍, 即为600kPa, 荷载分级为最大荷载的1/10, 每级加载后间隔30min通过JCQ-503C静荷载自动试验仪测读一次, 沉降相对稳定 (△S<0.1mm/hour) 后施加下一级荷载直至达到规范荷载。

卸载级数为加载级数的一半, 等量进行, 每卸一级, 间隔半小时, 读记回弹量, 待卸完全部荷载后, 间隔3小时读记回弹量。

复合地基静载荷检测用时一周, 共进行了7组检测, 检测成果见表2。

根据《建筑地基处理技术规范》有关规定, 单桩复合地基承载力特征值为480kPa, 满足设计要求。

5.2 单桩竖向承载力检测

单桩竖向承载力试验检验单桩竖向抗压承载力, 检测的仪器同上述基本相同, 只是没有承压板和找平层, 千斤顶直接作用在桩基本身, 最大加载值为设计要求承载力值的2倍, 为960kN, 荷载分级为最大荷载的1/10, 第一级按2倍分级荷载加荷。每级加荷后, 间隔5, 10, 15, 15, 15min各测读一次, 累计1h后每隔30min测读一次, 达到相对稳定并出现两次时施加下一级荷载。

每级卸载值为加载值的2倍, 卸载后隔15min测读一次, 读两次后, 隔半小时再读一次, 即可卸载下一级荷载, 全部卸载后, 隔3～4小时再测读一次。

单桩竖向承载力检测用时一周, 共进行了7根桩的检测, 检测成果见表3。

根据《建筑地基处理技术规范》的有关规定, 单桩极竖向限承载力为960kN, 对应的单桩竖向抗压承载力特征值为480kN, 满足设计要求。

5.3 低应变动力测试

根据规范要求, 低应变检测数量为总桩数的10%, 本工程共对139根桩进行了低应变动力测试, 为保证取样的随机性, 选取了桩编号尾数为5的桩作为试验桩。

低应变测试的原理是:通过用力棒锤击桩头, 其产生的应力波向下传递, 在传递过程中当遇到桩身缩径、裂缝和桩底土等阻抗发生变化处, 应力波发生反射, 用桩基测试仪接受反射的信号, 并通过计算机进行分析, 来判断桩身是否存在裂缝、缩径、断桩等缺陷, 确定桩身是否完好。

试验仪器为C5型FEI基桩分析系统, 试验锤击装置为力棒。检测时首先进行桩头处理, 使传感器安装处 (距桩中心2/3半径) 及锤击处 (桩中心) 的桩顶为一平面, 再固定一个加速度计于桩顶, 设置好有关参数后, 用力棒进行锤击, 及时检查曲线质量并由仪器记录。为保证检测结果, 在一个桩上进行多个对称测点, 每个测点锤击5～10次, 然后进行室内计算机分析。

检测结果为Ⅰ类桩133根, Ⅱ类桩6根。根据规范规定:Ⅰ类桩为完好桩;Ⅱ类桩为有轻微缺陷, 但不影响原设计结构强度的桩。

通过上述三种对CFG桩的检测, 本工程的CFG桩施工质量均达到设计、规范要求。

6 砂石褥垫层施工

当混凝土桩经检测满足设计要求后, 按设计要求, 复合地基上部满铺200mm厚的砂石褥垫层 (碎石掺量≥50%, 碎石粒径<30mm, 砂:石=3:7 (体积比) 。因深浅基坑有2m的高差, 铺筑材料无法直接运输到位, 采用在浅基坑铺设临时便道, 深基坑搭设溜槽, 砂石混合料在基坑外拌好后, 用装载机通过溜槽下料, 人工用手推车二次倒运到铺设位置。

砂石褥垫层虚铺厚度为225mm, 压实系数控制在0.87～0.9, 每边宽出基础周边400mm, 垫层采用小平板振压密实, 砂石的最佳含水率控制在8%～10%, 当含水率达不到时适当撒水, 如遇雨天或含水率较大时, 要适当晾晒。

7 质量保证

⑴测量放线要准确, 保证桩位与设计相符, 施工的垂直偏差控制在1%, 桩位偏差控制在0.4倍的桩径。

⑵严把材料关, 保证使用符合规范要求的水泥、砂、石、外加剂等材料, 做好材料试验, 并认真填写有关记录。

⑶混凝土强度必须符合设计要求, 现场施工时每工作日制作一组混凝土试块, 并做好混凝土试块制作记录和试块的现场养护。

⑷混凝土现场浇筑过程中一定要确保桩体混凝土的密实性, 保证桩截面尺寸, 钻头提升应保持匀速, 提升速度不得大于混凝土浇筑速度, 防止发生缩径, 断桩。

⑸浇筑过程中即随时监控混凝土质量, 确保混凝土的和易性和塌落度。

⑹做好并收集、整理好各种施工原始记录, 质量检查记录、设计变更、现场签证记录等原始资料, 并做好施工日志。

⑺因由地泵至CFG桩操作面的距离较长, 所以每根桩浇筑混凝土前, 应对泵管中剩余混凝土进行塌落度检测。

⑻清基底及运料时, 用板子铺设作为运输路线, 以免扰动基底土质。如在清土时发现有水, 在边坡处设排水沟或集水坑。

8 施工安全

⑴钻机应放置平稳, 安装后钻杆中心线的偏斜应小于全长的1%。

⑵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。

⑶钻孔过程中遇有机架晃动、移动、偏斜应立即停钻。

⑷地泵布置在基坑边, 要与基坑边保持2m距离。

⑸泵管铺设应尽量减少弯曲, 支撑应牢固, 接头处应连接可靠。

⑹严禁将垂直管道直接接设在地泵输出口上, 输出口前应有不少于10m长的水平管。

⑺铺设从坑边倾斜进入坑底的管道时, 其下端应接一段不小于基坑深5倍的水平管 (否则应采用弯管或软管) 。

⑻泵送时料斗内应保持一定量混凝土, 不得吸空。

⑼清洗泵管时, 出口方前方10m内不得有人。

⑽基坑内集水坑处四边用架杆搭设1米高防护围栏。

⑾钻孔时, 严禁用手清除螺旋片上的泥土。

⑿工人佩带安全帽, 上下基坑要走人行安全通道。

9 认识与体会

由于CFG桩复合地基在我司水泵工程中尚属首次施工, 施工经验不足, 通过本次施工实践, 有以下施工体会与认识:

⑴在基坑开挖前应提前降水, 以减少人工清理桩间土的工程量, 降低工程成本, 加快施工进度。

⑵在泵送混凝土时, 未将泵送管内的混凝土量做充分考虑, 导致每根桩在加料时, 大于设计长度所需多加混凝土量 (设计规定一般多加0.5～0.8m) , 实际截掉的桩头长度一般在1.2m以上, 增加了混凝土用量, 加大了施工成本。

CFG桩的设计及施工 篇4

CFG桩同时能称为:水泥粉煤灰碎石桩。一般由石屑、碎石和粉煤灰等所构成, 其最主要的成份为水泥, 上述材料均匀搅拌即可构成CFG桩。CFG桩通过不同成桩的设备进行制作, 会产生粘结强度方面的差异。而桩体内的碎石和石屑, 均为主体骨料, 一般通过完善骨料级配、水泥掺量进而配合比后, 才能够投入使用, 从而加强桩体的强度。通常情况下来看, 下桩体强度应控制在C15~C25 内。而CFG桩可对粉土、粘性土、砂土, 以及自重固结的素填土需完成加固工作。

2 CFG桩基本应用的原理

(1) CFG构成情况。CFG多经桩体、桩周土、褥垫层构成。荷载的功效下, 因为桩体、桩周土会存在一定的沉降问题, 所以需合理的铺设顶桩、基础间适宜厚度的褥垫层, 并确保其能够满足桩身、桩间土的共同受力, 进而复合地基。一般来讲, CFG桩可承担50% 以上的荷载, 而软土地基承载方面的能力也会提高3 倍以上。但是常规的复合地基置换率仅能达到8% 左右, 这会对工程的造价情况直接造成不良的影响[2]。

(2) 加固原理的分析。CFG桩通常包括:挤密和置换的功效, 同时还具备预震的效应和排水的效果。其在桩体约束下, 就可置换成最佳的作用。CFG桩多适用于透水性进而机密较佳的土层, 通过排水和挤密, 提高桩周土的固结情况、桩侧的状况。

(3) 褥垫层基本作用。褥垫层中, 散体为主要的构成材料, 其可充分调整复合地基沉降量、桩土水平的荷载能力, 以及桩土应力比状况, 进而发挥关键的功效。1) 桩和土可共同承担荷载方面的能力;2) 其能够针对褥垫厚度实行转变, 进而分担并调整桩垂直方向的荷载力。客观来讲, 褥垫层较薄的时候, 总荷载可承担荷载力, 进而提高百分比;3) 基面的应力集中现象较少;4) 桩、土水平荷载力, 能有效的调整褥垫层实际的厚度, 厚度越厚则表示总荷载的土, 所承担的水平荷载%就会更大。桩分担水平的荷载百分比就会降低。

3 CFG桩在公路软土地基施工中的应用分析

(1) 施工工工艺流程的分析。放样测量, 应在沉桩就位后, 实行桩尖的安装工作, 以及振动器下的沉管体启动环节。同时需加强对于桩体沉入情况的检查, 将拌合料完全搅拌后, 将灌注方面的拌合料和振动器实行启动, 然后将导管拔出。最后, 需合理的移动桩机, 实行下一根CFG桩的施工工序。

(2) 施工操作方式的分析。1) CFG桩设备入场的应用。施工现场后, 需结合搅拌机、打桩机、材料的入场工作, 以及桩长、沉管入土深度施工情况进行严格的观察;2) CFG桩就位情况的应用。桩位应结合混凝土桩尖加以预埋, 而桩尖底口部位, 应充分的发挥其桩尖凸头密贴和无缝功效。而桩机完成准备工作后, 应加以稳固和水平, 针对沉管进行合理调整, 以保证其和地面达到垂直的效果。采取沉管设备自带垂直度的调整设备, 对施工现场沉管的垂直情况实行合理的控制, 尽可能将偏差控制在1%之内[3];3) CFG桩沉管的应用。振动设备启动, 需保证在振动作用的推动下, 使得沉管在设计标高部位下, 正常开展沉停机施工工序。沉管中, 需结合桩基稳定性, 防止产生倾斜的情况, 并做好相关电流方面变化的记录工作, 主要记录的内容为土层的变化;4) CFG桩投料的应用。使用现场混凝土拌和机时, 完成混合料拌和工作, 结合试验室最后确定C15 的混凝土施工配合比, 将具体的配料充分拌合于混合料中。实际应用的原材料需要称量, 以将计量方面的误差控制到最小。搅拌混凝土时, 需要加强对石、砂和水泥等的拌和。拌合颜色应均匀、统一, 搅拌时间控制在5min的范围内, 并做好混合料坍落度的控制工作, 应控制为100mm之内;5) CFG桩拔管的应用。拔管时, 需保证边拔边振能够在拔管中保持适宜的速度, 进而更好的利用混合料。待其完全灌满, 可进行拔管工作。拔管的时候, 为防止产生反插的情况, 需实行桩顶连续拔管的操作。与设计的标高比较, 施工桩顶标的高度需在50cm以上, 而浮孚浆的厚度应保持为20cm以下;6) CFG桩检测成桩的应用。素混凝土桩竣工后, 应加强桩体的强度, 确保其符合设计值的标准, 即可采取低应变法, 以专业检测企业对桩身的完整性检测。通过钻芯方式, 保证桩身的完整和强度。

4 CFG桩操作中的注意问题

CFG桩施工的过程, 需注意以下的问题, 进而保证CFG桩施工的顺利实行。

(1) 结合素混凝土桩的操作情况, 需结合沉管上所标记的线条, 以更好的控制钻孔的深度情况, 保证素混凝土桩的混合料表面在地面上, 避免产生夹泥和进水等问题。

(2) 结合计划的内容, 确保预定桩材料能够满足实际的需求, 进而保证CFG桩实际的灌注量高于桩孔的体积, 不会产生桩身混凝土夹泥和缩径、断桩和松梳等问题。

(3) 遵循配比方面的要求, 对混凝土坍落情况进行严格的控制, 将其控制为100mm内。然后, 在标准的时间中能够对混凝土坍落情况实行检测。结合公路情况, 对各个台班实行检测, 且检测的次数应在2 次以上。此外, 还应保留一套混凝土的样品进行检测, 1 个月后对其抗压情况进行测量。

(4) 相关的设备在开机时候, 应对其导向架垂直情况进行检测, 钻机设备到位后通过钻机塔身前、后、左、右的垂直标杆, 对导杆进行全面的检测。与此同时, 还需结合主要的部位加以校正, 保证钻杆垂直可对桩位进行校准, 进而利于实际的操作。为保证导向架能够保持垂直, 并和桩基底盘保持水平。如果钻孔实行相关的操作, 需保钻头的阀门保持密封的转台, 进而确保钻杆于向下的钻头接触的部分可正常工作。而桩身垂直度的误差, 应控制在1.2% 之内, 桩距的误差需保持为8m内。

(5) 沉管的深度需按照相关的标准进行设计, 进而确保状体能够充分的穿透软土层。

总结:公路软土地基施工中, 常会使用CFG桩。因为CFG桩施工的时候非常复杂, 各个每个环节的疏忽, 均会对施工的整体质量和安全造成影响。所以, 实际使用CFG桩的时候, 需结合实际的应用情况, 确保路基的稳定性、变形情况进行操作, 而相关的工作人员同时应保证各环节工作的严禁形, 进而推动公路工程的良好发展。

参考文献

[1]奚春艳.CFG桩在公路软土地基施工中的质量控制[J].技术与市场, 2014 (07) :191.

[2]赵昕, 杨舒雅.解析CFG桩在公路软土地基施工中的应用[J].企业技术开发月刊, 2014 (08) :166—167.

CFG桩的设计及施工 篇5

1 工程概况

某铁路工程Ⅱ标段软土路基加固施工中主要采用CFG桩, 道路加固总长度为3458m, 累计使用10.5万根桩, CFG桩的总长度为109万m, 要求桩径均设计为0.5m, 通过分析该软土路基地段的详细地质资料, 要求将桩间距控制在1.3~1.45m之间, 单根桩的长度控制在4.5~14.5m之间。如下图1所示为该工程CFG桩加固软土路基结构示意图。

2 铁路工程中软土地基加固CFG桩施工准备

(1) 机械设备。结合本文工程案例的实际地质情况, 通过地址评估采用长螺旋钻机成孔施工技术进行CFG桩的施工, 因此要求所选机械设备的型号均能够满足CFG桩桩径及加固深度的要求。本工程中主要采用了型号为ZKL800BD的步履式长螺旋钻机, 并利用HBT60型混凝土输送泵及混凝土车进行混凝土的搅拌和泵送, 另外还准备了一台260k W的发电机作为备用。 (2) 清除CFG桩预加固施工路段上的杂物, 为施工中排水便利需在路基两侧设置临时排水设施。在加固施工之前需要对路段内的地表水、地下水等进行取样测验, 根据测验结果选择合适的水泥, 如检测结果满足设计要求, 那么针对水质侵蚀性施工点, 应选择具有抗寝室性能的水泥, 而针对无侵蚀性施工点, 则可以直接采用32.5级普通硅酸盐水泥。 (3) 做好施工前混凝土室内配比试验工作。首先在施工原料中随机抽取一定量的粉煤灰、32.5级普通硅酸盐水泥以及碎石 (如水质有侵蚀性则选择具有抗侵蚀性水泥、抗腐蚀外加剂等) 作为配比样品, 对试块的抗压强度进行检定。试验规定混合料28d龄期标准立方体无侧限抗压强度应控制在5Mpa以上, 最终得出实验室配合比为水泥:碎石:粉煤灰:水:河砂=1:8.12:1:1.23:4.15。 (4) 成桩工艺试验:在开始CFG桩施工之前还应该严格按照设计要求, 在机械设备进入施工场地之后按照上文得出的配合比试验数据进行现场成桩试验, 试验过程中采用桩的数量应在2根以上, 保证试验结果符合工程施工的参数要求及工艺要求。

3 铁路工程中软土地基加固CFG桩施工顺序

(1) 首先应做好施工场地的平整工作, 要求利用机械进行平整, 并高于CFG桩顶标高50cm, 高出的部分作为工作垫层, 为了便于排水需将表面做成2%排水横坡, 并在道路四周开挖排水沟, 同时利用型号为YZ26T的振动压路机将施工道路碾压密实。 (2) 严格按照CFG桩位平面设计图进行测量放样工作。采用全站仪确定道路中心线, 然后利用钢尺以及经纬仪等找出每一个CFG桩的所在位置, 并在桩位中心打入钢钎, 做好位置标志工作以及编号记录。 (3) 为了将CFG桩的垂直度偏差尽可能的控制在1%以内, 应在钻机就位之后, 保证钻杆垂直对准桩位中心。现场施工中为了测量孔的垂直度, 需要在钻架上挂上垂球, 同时利用钻机自带的垂直度调整器对钻杆进行调整[2]。要求技术人员做好每根桩的垂直度检查工作, 防止CFG桩的垂直度偏差超出最大允许偏差, 满足施工设计要求之后才可以进行下一步的开钻施工。 (4) 成孔。在开始钻孔时, 应先将钻头的阀门关闭, 直到钻头触及地面时再开始启动钻机按照先慢后快的原则进行钻进, 将钻进速率控制在每分钟1~1.2m之间, 防止出现螺旋孔的问题, 成孔直到满足设计要求的深度, 保证施工桩顶标高超出设计桩顶标高0.5m。注意在成孔时常常出现钻杆摇晃的现象, 此时应放慢钻进速度, 避免桩孔出现偏斜及位移等问题, 防止损坏钻杆[3]。成孔过程中常用的判断钻头到达持力层方法有两种:一种是在钻机旁进行直接观察, 一旦钻杆上部的动力头开始出现颤动的现象, 钻机的动力降低, 那么可以判定钻头达到持力层;还有一种方法则是安排工作人员在桩机驾驶室观测电流的变化情况, 钻机在钻进的过程中电流表的指针始终保持在5070m A, 而一旦钻头达到持力层时, 电流会立刻增大到120m A, 与此同时电压值明显呈下降趋势, 由此可以判定钻头已经达到持力层。 (5) 混合料的拌和及运输。首先按照设计要求应采在750拌和站进行混合料的集中拌和, 严格按照混合料的配合比完成配料工作, 搅拌时间应与普通混凝土搅拌时间一致, 通常在90~120s之间为宜, 实际搅拌时间应以混合料配合比试验时得出的时间为准。将混合料的塌落度控制在180~200mm之间, 并利用混凝土搅拌运输车将拌和好的混合料集中运输到施工场地。 (6) 混合料的灌注。完成钻孔施工之后, 现场工作人员应通知钻机停钻, 并将钻杆向上提升20~30cm左右开始混合料的灌注施工。待钻杆芯管中充满混合料之后继续提拔钻杆, 确保混合料灌注与钻杆提拔的连续性, 严格按照混合料的泵送量控制钻杆提拔的时间, 并将泵送压力始终保持在5.5~7.5Mpa之间, 提拔钻杆的速率相应的保持在每分钟1.5~1.7m之间。灌注过程中要求施工桩顶的高程应在设计高程以上的30~50cm左右, 并保证实际灌注量不少于设计灌注量。最后在完成混合料的灌注施工后, 应进行桩顶封顶工作, 做好后期养护[4]。 (7) 整机位移。在完成一根桩的灌注工作并开始下一根桩的灌注时, 可以通过采用“跳桩”法进行施工, 以此来防止新打桩对旧桩造成较大的扰动, 避免旧桩发生断裂或者桩体出现上升现象;与此同时该方法还有利于桩内土的及时处理, 便于桩位恢复, 确保桩位存在的偏差在设计允许范围内。 (8) 最后应做好现场试验工作, 要求在坍落度满足施工设计要求之后开始灌注混合料, 并在成桩施工时抽取混合料试块测定其抗压强度是否符合设计规定, 保证桩的施工质量。

4 铁路工程中软土地基加固CFG桩施工质量检测

在该铁路工程中采用CFG桩进行软土地基加固的施工地段, 选择16个质量检测试验点进行载荷试验, 通过计算并建立单桩复合地基载荷试验地基沉降量、单桩竖向抗压静载试验桩顶沉降量与荷载对应关系Q~S曲线以及单桩复合地基载荷试验地基沉降量、单桩竖向抗压静载试验桩顶沉降量与时间对数关系S~lgt曲线, 对比两组曲线的数据结果可以看出, 单桩地基承载力在252k Pa以上, 符合设计要求的250k Pa, 满足路段运营。并通过对钻芯进行取样检测发现, 12根检测钻芯中, Ⅰ类桩一共有11根, Ⅱ类桩1根, 符合钻芯设计要求;另外, 根据工程施工质量检测要求, 还应对CFG桩进行低应变反射检测, 确保桩身的完整性;除此之外, 要求其他各项质量检测结果均达到或超过工程设计标准, 确保铁路工程的工质量。

5 结束语

由于受到施工地质条件的影响, 在铁路工程施工中常常遇到软弱地基与不良地基等情况, 使得地基处理难度较大。目前在地基处理过程中可以采用的方法有很多, 但是都各自有其优缺点, 因此针对不同的工程地质条件应采取最佳的地基处理措施。而本文案例中通过采用长螺旋钻孔芯管泵送混合料灌注法进行CFG桩的施工, 经济上较为合理, 技术上安全可靠, 满足了工程的工期要求, 在地基处理过程中避免了地表水以及地下水的污染, 值得类似工程借鉴。

摘要：随着道路建设事业的快速发展, 人们对铁路工程施工质量的要求越来越高, 在铁路工程软土地基加固施工中, 选择合理有效的加固施工工艺有利于提高工程施工质量, 确保工程在既定工期内完工。基于此, 本文主要结合实例针对铁路工程中软土地基加固CFG桩的施工技术进行了探讨。

关键词：铁路工程,软土地基,CFG,桩施工

参考文献

[1]王增兵.高速铁路软土地基处理中CFG桩的应用研究[J].山西建筑, 2009 (02) :94-96.

[2]张义理.浅谈客运专线路基CFG桩施工技术[J].山西建筑, 2007, 33 (17) :99-100.

[3]王娟, 王兴科, 郭亚宇.CFG桩加固软土地基施工技术[J].价值工程, 2011 (22) :291-292.