CFG樁施工工藝總結

馮國衛

CFG樁施工工藝總結

馮國衛

結合武廣客運專線路基軟基施工實踐,對CFG樁施工工藝進行了總結,介紹了在該類不良地質路基施工中的一些經驗,對類似路基軟基施工具有重要的指導意義。

CFG樁,施工工藝,質量控制

武廣客專是我國第一條高速無砟鐵路,路基沉降的控制是核心,地基處理是關鍵,它關系到高速鐵路施工的成敗。因此,CFG樁復合地基的施工必然是施工過程控制和質量監控的重點,這就要求我們在工作中,首先要認真吃透設計文件,明確地基處理的條件、方法和目的,了解CFG樁復合地基的作用機理、技術參數、相互關系等工作性狀,并運用理論去指導工程實踐,同時也為我們在以后施工中的工作重點指明了方向。

1 施工范圍

新建鐵路武漢—廣州客運專線四標段(XXTJIV)第六單元中中鐵三局武廣二總隊管段采用CFG樁處理松軟土路基的施工,涵洞基礎 CFG樁的施工。

2 施工工藝

2.1 長螺旋鉆孔法施工

長螺旋鉆孔法施工采用長螺旋鉆機。鉆機就位后校正好鉆桿的位置和垂直度,垂直度的容許偏差不大于 1%。按設計配比配制混合料,混合料坍落度宜為 160mm～200mm。鉆孔開始時,關閉鉆頭閥門,向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時,啟動電機,將鉆桿旋轉下沉至設計標高,關閉電機,清理鉆孔周圍土。成孔時應先慢后快,這樣能避免鉆桿搖晃,也能及時檢查并糾正鉆桿偏位的差值。CFG樁成孔到設計標高后,停止鉆進,開始泵送混合料,當鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管,嚴禁先拔管后泵料。成樁的提拔速度控制在 2m/min～3m/m in,成樁過程連續進行,避免供料出現問題導致停機待料。移機前對下一根樁的樁位進行清理辨識,確保樁位的準確性。必要時移機后清洗鉆桿和鉆頭。確認成樁符合設計要求后用粒狀材料封頂。

2.2 振動沉管法施工

清理施工場地,按設計作好封底層;施工放樣,根據設計圖紙布置樁位,作好標志。進行工藝性試樁,確定混合料配合比、拔管速度、施打順序等各項施工參數。樁機就位,保證其水平、穩固;調整套管與地面垂直,確保垂直度偏差不大于設計允許值;在套管上標志出打設深度,確保加固深度滿足設計要求。啟動電動機,開始沉管,注意保持樁機的穩定,避免傾斜和錯位。沉管過程中須作好記錄。激振電流每沉 1m記錄一次,對土層變化處應特別說明,直到沉管至設計標高。混合料可以采用廠拌,混凝土輸送車運輸。沉管至設計標高停機后,立即向管內投料,直到混合料與進料口齊平。當混合料加至鋼管投料口平齊后,啟動電動機,沉管原地留振 10 s左右,然后根據試樁確定拔管速度邊振動邊拔管。當樁管拔出地面,確認成樁符合設計要求后用粒狀材料封頂,然后移機繼續下一根樁施工。CFG樁施工完成并檢測合格后,人工切割樁頭施工質量較差段,在樁頂鋪設 0.6m厚碎石墊層,墊層內鋪設一層雙向土工格柵(抗拉強度不小于110 kN/m)。

2.3 CFG樁帽的施工

CFG樁采用了擴大樁頂,樁帽 1m×1m,高 0.6m,現場澆筑C15混凝土,樁間土采用碎石土換填 0.6m。

2.4 施工工藝的過程控制和總結

1)是否達到硬層的判斷問題采用測量電流梯度值的方法進行判定,電流 60mA～80mA為軟塑黏土層,電流 80mA～120mA為硬塑性黏土層,電流 120 mA～150 mA為全風化泥巖,電流150m A～180mA突變即為達到強風化泥巖、砂巖層;如在鉆進過程中不產生電流突變,反而降低且無進尺也應判斷為進入硬層。2)施工的每一個環節,嚴格按照設計要求及相應的規范進行檢測和控制。3)加強混合料質量控制,混合料配比在設計規定基礎上,結合現場實際材料選用進行配合比試驗確定。碎石、石屑、粉煤灰、水泥材料經嚴格檢驗,保證其材質符合設計要求,滿足施工需要。施工用水符合工程用水的有關規定。施工現場做好材料計量設備的標定工作,保證計量準確。混合料生產能力能滿足現場施工需要,并有一定富余量。4)開工前在施工場地范圍內進行工藝性試樁,確定拔管速度、單樁混合料投入量、施打順序等施工參數。5)加強施工監測,施工前測量場地標高,打樁過程中隨時觀察地面是否發生隆起,以判斷是否發生斷樁;打新樁時注意已打樁樁頂標高的變化,尤其是樁距最小部位的樁,對樁頂上升量較大的樁或者是發生質量事故的樁要開挖查看。6)通過施工監測發現樁頂上升量較大,且樁數較多時,可對樁逐個進行快速靜壓,使可能斷裂并脫開的樁連接起來,消除斷樁對復合地基承載力的不良影響。7)飽和軟土(尤其是塑性指數較高的軟土)地段,宜采用靜壓振拔技術,即沉管時不啟動電動機,借助樁機自重將套管沉至預定標高,填料后啟動電動機振動拔管。8)依照設計要求設置保護樁長,確保成樁質量。9)采用機械配合人工清除保護土層,然后進行樁頭處理：首先確定樁頂標高,然后采用截樁機截樁,人工修平。10)冬季施工,對混合料原材料、拌和工藝等各個方面有特殊要求,參考混凝土的冬季施工要求進行。11)CFG樁施工過程中,每臺班制作檢查試件,進行 28 d標準立方體無側限抗壓強度檢測,強度值不小于 10MPa。12)成樁 28 d后進行樁身質量、完整性檢驗,單樁承載力試驗及復合地基承載力試驗。

3 成品保護

1)開挖表土、截樁,不得造成樁頂設計標高以下的樁體斷裂和擾動樁間土。

2)為克服浮漿影響,保證樁頭質量,成樁時應在地表上預留50 cm樁長。

4 注意事項

1)施工樁頂標高宜高于設計標高 50 cm,浮漿厚度不超過 20 cm。開挖基坑時,應將樁頂面施工質量較差的樁段用人工挖除。2)CFG樁加固深度應穿透軟弱土層(壓縮層)到達無壓縮層(硬層)以下 1.0m。3)CFG樁施工完成后,其上路堤填筑時,于坡腳外2.0m處設觀測樁進行水平位移觀測,相應的路基中心位置設沉降板,填筑過程中根據觀測結果控制填土速率,控制標準應為：路堤中心沉降速率小于 1.0 cm/d,觀測樁水平位移速率小于0.5 cm/d。當變形速率超過以上限值時,應停止填土,待穩定后再繼續填筑,必要時采取卸載措施。4)軟基地基加固地段與非地基加固地基之間設置長度不小于 10的縱向過渡段,過渡段內其間距、布置形式不變,加固長度由加固段往非加固區逐漸變短。

5 質量控制

1)更新理念,超前監控。加強對過程監控,安質檢負責每道工序的最終驗收。2)加強地質核查。具體做法是用長螺旋鉆機、按設計提供的地質分層柱狀圖分層提鉆,留取土樣鑒別核對,然后立即灌注成樁。3)設計交底核實。開工前要認真核實設計文件,堅持設計交底制度。明確設計目的,是解決地基承載力問題、變形問題還是液化問題;明確設計的樁型、結構參數及加固機理及力的傳遞特征。4)根據試樁的技術參數和施工工藝對施工組織設計和技術方案進行認真審核,并結合《驗標》要求,做好施工、監理的各項記錄。5)平整場地,進行原地面檢測,掌握各段高程是CFG樁施工開始必須進行的程序。

6 存在的問題及有關建議

1)關于CFG樁復合地基的變形計算。當前工程中沉降計算雖然有解析法、數值解法,但應用最多的還是《建筑地基基礎設計規范》的有關規定,但計算結果與實際結果相比存在較大誤差,常常要高出很多倍。2)CFG樁的截樁工藝尚待研究。軟截樁常常造成樁體上部變形或斷裂。3)設備改進問題。長螺旋鉆機上提過程中因無防反轉卡具,失控時反轉,使樁體形成螺旋狀泥土帶,

嚴重影響樁體質量;另外混凝土泵機無計量設備,造成單樁灌注量無法測定。4)是否達到硬層的判斷問題。這個問題很重要,但目前判斷比較困難和缺乏準確性,建議能否使用測量電流梯度值的方法進行判定,尚需積累一定數據,在今后進一步進行分析研究。5)CFG樁使用的原材料標準問題有待商榷和明確。如 CFG樁含泥量是否要不大于 1%,需要作出明確規定。上述問題有待在今后工程實踐中積累數據,分析研究,使CFG樁復合地基技術得到更大的發展。

[1]王 震.CFG樁在軟土建筑地基中的應用[J].山西建筑,2009,35(3)：140-141.

On summery of CFG pile construction craft

FENG Guo-w ei

Combining with the soft foundation construction of Wuhan to Guangzhou passenger special line,the paper sums up CFG pile's construction craft,introduces some experience for the roadbed construction with defect geological conditions,so it is significant to direct the soft foundation construction in similar roadbeds.

CFG pile,construction craft,quality control

U 213

B

1009-6825(2011)03-0065-02

2010-10-08

馮國衛(1977-),男,工程師,中鐵三局二公司,河北石家莊 050031