南站三队CFG桩桩方案.docx
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南站三队CFG桩桩方案
新建铁路南京南站站前工程NJZQ—Ⅰ标
CFG桩
施工方案
编制：
复核：
审批：
中铁四局南京南站站前工程项目经理部
二00八年七月一日
1、编制依据
（1）新建铁路南京枢纽南京南站站场站前工程施工图纸。
（2）国家及相关部委颁布的法律、法规和铁道部颁布的现行设计规范、铁路工程质量验收标准及其它有关文件资料。
（3）工地现场调查、采集、咨询所获取的资料。
（4）我单位类似工程施工积累的施工经验及设备。
2、工程概况
2.1工程简述
本工程为新建南京南站工程，位于江苏省省会南京市长江以南的雨花区双龙街以西的黄金山。
地质情况自上而下主要有杂填土、粉质粘土、含砂砾粉质粘土、全风化泥质粉砂岩及泥质砂岩，地下水位较高，地下水非常丰富。
南京南站由三个场组成：
京沪高速场（10股道）、沪汉蓉宁杭场（12股道）、宁安城际铁路场（6股道）。
其中路基作业范围为：
（1）京沪高速铁路上下行线：
DK1018+877.476～DK1019+650，合计长度：
772.524m
（2）宁杭铁路上下行联络线：
L3XDK0+000～L3XDK0+706、L3SDK0+000～L3SDK0+698.89，合计单线长度1404.8m
（3）宁杭城际上下行线：
NHDK0+336.78～NHDK1+197.83，合计长度：
861.05m
（4）沪汉蓉至京沪高速上下行联络线：
L2SDK0+000～L2SDK0+698、L2XDK0+000～L2XDK0+600，折合单线长：
1298m
（5）南京南站至仙西站的仙西联络线上下行线L1XDK0+349.353～L1XDK1+220.58，合计长度：
871.227m
2.2CFG桩施工范围:
（1）京沪高速铁路上下行线：
DK1018+870.51～DK1019+650段；
（2）宁杭城际上下行线：
NHDK0+372～NHDK0+484.59、NHDK0+534.66～NHDK0+634.82、NHDK0+818.855～NHDK0+897.72段；
（3）南京南站至仙西站的仙西联络线上下行线：
L1XDK0+349.37～L1XDK0+509.86、L1XDK0+735～L1XDK0+785、L1XDK0+834.12～L1XDK0+938.9段。
2.3工程地质及水文地质概况：
（1）地形地貌：
岗地及坳谷，地形略有起伏，多辟为田地。
（2）地层代号及土石等级：
（0）人工填土
（1）-1alQ4淤泥质粉质黏土,软～流塑，σ=60KPaⅡ类
（1）-2alQ4粉质黏土，软塑，σ=120KPaⅡ类
（1）alQ4粉质黏土，硬塑，σ=180KPaⅢ类
（2）alQ3粉质黏土，硬塑，σ=200KPaⅢ类
（2）-3alQ3粉质黏土夹角砾土，σ=250KPaⅢ类
（3）-1泥质砂岩，全风华，σ=250KPaⅢ类
（3）-2泥质砂岩，强风华，σ=350KPaⅣ类
（3）-3泥质砂岩，弱风华，σ=450KPaⅣ类
（3）水文地质：
地下水为孔隙潜水，不发育。
（4）物理地质：
地震动峰值加速度为0.1g。
2.4CFG桩施工主要技术要求
根据施工文件，本管段内的CFG桩施工主要技术要求如下：
2.4.1桩径均为φ0.5m，桩长根据地质情况长短不等，桩间距1.6～1.8m不等，正方形布置。
桩顶设直径为1.0m扩大桩头；桩顶设0.6m厚碎石垫层，土工格栅极限抗拉强度不小于100KN/m。
2.4.2桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥混合而成，按C15混凝土配比设计，采用长螺旋取土工艺法施工。
3、施工工艺
3.1施工准备
3.1.1平整场地，清除路基基底范围内的生活垃圾、工业垃圾、障碍物及表层富含植物根须种植土，标记并处理场地范围内地下构筑物及管线。
对于池塘地段根据设计图纸，将淤泥和水清理完毕后，然后采用素土回填至清表统一标高方可进行地基处理。
纵向高差不得大于2m（困难地段），高于2m的采用素土分层压实后，从而减少高差再进行CFG桩施工。
3.1.2提前修好施工便道，以作为混凝土运输通道。
施工便道宽度6m，厚0.6m（底层采用0.5m建筑垃圾，顶层采用0.1厚泥结碎石，两侧挖0.4×0.5m的排水沟）
3.1.3测量放线：
施工前由技术员放出CFG桩桩位。
开钻前用尺量复核桩位。
3.1.4混合料拌制：
根据现场实际情况，可采用自拌和商品混凝土，混凝土配合比采用C15混凝土配合比（前期采用兰叶搅拌站C15混凝土），并通过试桩最终确定最佳的施工配合比。
3.2人员和机械配置情况
3.2.1人员配置及分工情况
（1）配置机手2名，工人8名。
负责现场机械操作、混合料灌注等作业。
（2）现场技术员、安质员、试验员各1名。
负责监控每道工序按标准化作业，并做好施工记录。
（3）现场生产负责人1名。
负责指挥现场生产。
3.2.2机械配置
序号
设备名称
型号和功率
单位
数量
备注
1
发电机
200KW
台
1
2
长螺旋钻机
JZB45
台
1
3
长螺旋钻机
CFG-26
台
1
4
混凝土输送泵
HBT-60
台
1
5
混凝土运输车
6m3
台
2
6
挖掘机
PC220
台
8
3.3施工工艺
3.3.1施工步骤
（1）钻机就位
在场地达到施工要求后，将长螺旋钻机就位，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≤1%。
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。
（2）混合料搅拌
混合料搅拌：
混合料搅拌必须进行集中拌和，按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制。
一般控制在90～120秒，具体搅拌时间根据实验确定，电脑控制和记录。
混合料出厂时塌落度可控制在180mm～200mm。
前期施工配合比采用兰叶搅拌站商品混凝土，水泥:
粉煤灰:
砂:
碎石：
外加剂=240：
42：
850：
1042：
2.8（单位kg）CFG桩桩身混合料28天龄期标准立方体设计抗压强度不小于10pa。
（3）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，并作相应增减。
（4）拔管、压灌成桩
长螺旋钻机钻至设计标高，停止钻进，提拔钻杆20～30cm后开始泵送混合料灌注,当钻杆中孔充满混合料后，开始提升钻杆、压灌混合料。
一边泵送，一边拔管，严禁先提管后泵料。
设专人指挥协调钻机操作手和混合料泵操作手，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，钻机的提升速度控制在2—3m/min。
提钻的速度与混合料的泵送速率相协调，保证钻杆内混合料表面高度始终略高于钻杆底出料口。
桩顶与施工作业面平齐，灌注完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。
黏土厚度应能满足防冻和养护的要求，一般不小于70cm。
每根桩的投料量应符合设计灌注量。
（5）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桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因支撑钻机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，应根据灰桩或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
（6）清桩间土及破桩头
桩间土的清除，以人工或小型作业机械为主，采用小型机械清除时，要保证桩周围有20cm的保护层，然后再用人工清除。
清理完毕后用混凝土切割机沿设计桩顶环向切一条缝，深度为5mm，然后用楔子把桩头截掉。
（7）完整性检测
先把桩顶按照试验要求打磨平整，再进行桩身质量、完整性检测，检测方法采用低应变对桩身的完整性进行检测。
（8）扩大桩头及碎石垫层
待桩身检测合格后，根据施工现场情况，对于CFG桩按照设计要求做直径1.0m扩大桩头，采用人工开挖至桩顶下0.6m，然后以桩中心画圆，直径1.0m，将其范围内的土清除完毕，采用同标号的混凝土浇筑，并达到统一标高。
扩大桩头可分段集中进行施工，施工完毕后铺设0.6m厚碎石垫层，根据设计要求，采用分层填筑，地层厚0.2m，顶层厚0.4m，在两层之间铺设土工格栅，其极限抗拉强度不小于100KN/m。
采用碾压，夯实、振实等方法压实。
每层材料应摊铺均匀，一般碾压不得少于3遍，压到密实不松动为止。
3.3.2工艺流程图
长螺旋钻机管内泵压混合料灌注CFG桩施工流程图
4．技术人员、旁站人员现场质量监控要点
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，并平整碾压后放出各桩的准确位置，原地面标高控制在±2cm以内。
施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高50cm处。
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。
具体的施工方法和顺序由工程技术部确定。
（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，从而有效的控制桩长。
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。
（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。
在钻进过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺或停机查看地质情况，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：
一是在桩机驾驶室观测电流的变化。
钻机开始钻孔及软弱地层钻孔时，电流表指针在120～130安，当钻头遇到持力层时，瞬间的电流将增大到160安以上，同时电压下降。
此时，应判定钻头已达到持力层。
二是在钻机旁直观观察。
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，影响桩身质量。
（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。
正常的拔管速率应控制在2～3米／分钟。
（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（记录格式附后）。
记录的内容主要有桩号、钻孔深度、瞬间电流值、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。
坍落度宜控制在160mm～200mm（可根据运送混合料的距离进行调整）和易性好。
当拔管速率为2～3米／分钟时，一般桩顶浮浆可控制在30厘米～50厘米左右，成桩质量容易控制。
桩身每方混合料掺加粉煤灰量控制在140kg～180kg（根据各地粉煤灰的性能指标，具体粉煤灰掺入量试验后确定）。
（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。
将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5秒，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。
（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，自检频率为10%。
自检合格后报第三方进行复检，复检合格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,桩顶垫层超过1m后，方可让大型机械进入施工区
5、施工质量问题和控制措施
（1）堵管。
堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。
它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人劳动强度，还会造成材料浪费。
特别是故障排除不畅时，使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率,给施工带来很多困难。
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180mm～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）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。
发现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。
由于窜孔对成桩质量的影响，施工中采取的预控措施:
a.采取隔桩、隔排跳打方法;
b.设计人员根据工程实际情况，采用桩距较大的设计方案，避免打桩的剪切扰动；
c.减少在窜孔区域的打桩推进排数，减少对已打桩扰动能量的积累；
d.合理提高钻头钻进速度。
（3）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。
（4）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。
（5）加强施工过程中的监测。
在施工过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施，有效控制成桩质量，重点应做好以下几方面的监测:
①施工场地标高观测。
施工前要测量场地的标高，并注意测点应有足够的数量和代表性。
打桩过程中则要随时测量地面是否发生降起。
因为断桩常和地表隆起相联系。
②已打桩桩顶标高的观测。
施工过程中注意已打桩桩顶标高的变化，尤其要注意观测桩距最小部位的桩。
因为在打新桩时，量测已打桩桩顶的上升量，可估算桩径缩小的数值，以判断是否产生缩径和窜孔。
③对有怀疑桩的处理。
对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看，并做出必要的处理。
6、质量控制及检验
6.1质量控制
（1）桩长和直径要加强控制，保证符合设计要求。
桩顶标高应按《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》规定高出设计标高50cm。
（2）CFG桩施工中，每台班做一组（3块）试块，进行28d标准养护试件抗压强度检验。
（3）桩身每方混合料掺加粉煤灰量应严格按配合比施工。
（4）整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并做好施工原始记录，记录钻孔及灌注混凝土的起至时间、混凝土坍落度、拔管速度、孔深、单孔混合料灌入量等。
经分析，找出合适得工艺参数以指导CFG桩的施工，并做好施工工艺总结。
6.2检验
（1）原材料的检验
同一产地、品种、规格且连续进场的水泥，袋装水泥200t为一批、散装水泥500t为一批，当袋装水泥不足200t或散装水泥不足500t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。
各种原材料施工单位每批抽样检验1组。
（2）混合料坍落度及强度应符合要求，每个台班均应对坍落度进行检验，并必须制作混合料检查试件，进行28d强度检验。
检验数量：
施工单位每台班抽样检验3次。
检验方法：
现场坍落度试验。
（3）桩身完整性检测方法、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）。
检测数量：
检验总桩数的10%。
监理单位按检验桩数的20%见证检验。
检测方法：
低应变检测。
（4）CFG桩按复合地基设计时，处理后的复合地基承载力、变形模量应满足设计要求；按柱桩设计时，处理后的单桩承载力应满足设计要求。
检验数量：
总桩数的2‰，且每检验批不少于3根。
监理单位见证检验，勘察设计单位现场确认。
检验方法：
平板载荷试验。
（5）CFG桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表规定。
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）
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
7、现场纪录要求及注意事项
（1）现场记录人员应严格遵守项目部组织纪律和劳动纪律，上班时间必须坚守工作岗位，严禁脱岗。
（2）现场记录人员应认真填写《CFG桩施工原始记录表》，并在施工现场真实填写表中的各项施工内容（记录表格式附后）。
（3）施工范围应写明线路的具体里程和区域（区域是指由技术部门提前编制的）；施工单位应写明XX作业队X号钻机、钻机型号，并标明该区域的设计标高。
（4）桩号按工程部门编排的桩号填写。
成孔时间和成桩时间按现场实际施工时间记录到秒。
（5）电流应记录钻头到持力层时瞬间的电流数据。
（6）CFG桩现场记录实行“双检制”。
即项目部指派专人会同协作单位现场记录人员共同记录，实行每班核对，确认当班桩长，共同签认《施工原始记录表》，作为原始施工记录和劳务队伍验工计价的依据。
（7）当日记录的《施工原始记录表》应当天完善复核人、质检人、分项工程技术负责人的签字。
（8）各项记录必须真实、清晰、不得涂改表中记录的内容。
8、环境保措施
（1）在机械施工过程中，要尽量减少噪音、废气、废水及尘埃等污染。
以保障当地居民和施工人员的健康。
（2）对清理场地的表层腐植土，砍伐的荆棘等废料，要及时运到指定的地点进行废弃。
在弃土场不具备条件时，可临时堆放在施工场地。
（3）清理输送管、输送泵和其他机械设备的废水、废油等有害物质以及生活污水，不得直接排放到河流、池塘或其他水域中，也不得倾卸在饮用水源附近的土地上，防止污染水源和土壤。
（4）施工前做好场地临时排水系统，确保排水通畅并保证遇雨水时不浸漫农田。
9、安全保证措施
（1）作好现场调查，开工前对地下管线详细调查。
（2）对人员进行安全教育，进入工地时，必须佩戴安全防护用品，所有施工人员必须听从指挥。
（3）施工现场设安全员，施工作业区设安全标志，防止无关人员进入施工现场。
（4）施工现场平整密实，确保施工顺利安全进行。
（5）严禁非作业人员进入施工场地。
在吊车、桩机大臂半径范围以内，机械正在作业时，施工人员应远离。
吊车要按其性能要求工作，不得超负荷工作，定期进行检查、维修和保养。
驾驶室的挡风玻璃及回转大齿轮前应增设防护网（罩），施工中应经常对钻孔装置、吊车臂杆及索具进行检查，以便及时发现问题。
（6）施工用电使用380V三相五线制配电系统。
电缆线路必须埋地或架空敷设，避免机械损伤和介质腐蚀。
（7）每台电力设备必须确保“一机一箱一漏一闸”。
电箱、开关箱内的电箱内的电器设备必须完好，停用设备拉闸断电，锁好开关箱。
（8）泵压混合料时应有专人指挥泵压操作,防止因排气不畅和操作失误造成爆管形成伤害。
10、附CFG桩施工记录表
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