CFG桩施工作业指导书津秦.doc
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目录
1．适用范围 1
2．作业准备 1
2.1内业技术准备 1
2.2外业技术准备 1
3．技术要求 1
4．施工程序与工艺流程 2
4.1施工程序 2
4.2CFG桩施工工艺流程示意图 2
5．施工要求 3
5.1施工准备 4
5.2施工工艺 4
5.3、褥垫层的控制 8
6．劳动组织 9
7．材料要求 10
8．设备机具配置 11
9．质量控制及检验 11
9.1质量控制 11
9.2质量检验 11
9.3常见质量问题现象、原因分析与防治措施 12
10．安全及环保要求 16
11、临近既有线施工安全技术措施 16
1．适用范围
适用于新建铁路天津至秦皇岛客运专线CFG桩地基处理工程。
2．作业准备
2.1内业技术准备
2.1.1熟悉图纸，做好施工图会审工作，做好技术交底工作。
2.1.2绘制桩位布置图，对桩位进行编号。
2.1.3对上道工序进行验收：
在自检合格的基础上向监理报验。
2.2外业技术准备
场地施工前挖除地表植物根系并将场地整平碾压，地表碾压至K30≥60MPa/m。
整平地面并压实后方可进行施工。
对场地内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测。
若地表水、地下水复测结果与设计不相符时及时通知有关单位进行再次复测。
不能使用有侵蚀性水作为施工用水。
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。
复核测量基线、水准点，检查施工场地所设的水准点是否会受施工影响。
按桩位布置图测放桩位，在桩位中心打入钢钎或木桩，并采用白灰标志桩轴线，并作编号记录。
施工机具和配套设备进场。
3．技术要求
3.1CFG桩施工前进行室内配合比试验，以确定混合料的配比，要求桩体混合料试块（边长15cm）标准养护28天立方体抗压强度不小于20MPa。
3.2成桩工艺性试验（每工点不少于3根），以复合地质资料以及设备、工艺、施打顺序是否适宜，确定配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数。
试验桩竖向全长钻取芯样，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，修改施工工艺或桩体材料配合比重新试验直至满足要求并报监理单位确认后方可施工。
4．施工程序与工艺流程
4.1施工程序
施工程序为：
施工准备→试桩→确定工艺→测量定位→桩机就位→对中调直→沉桩→接桩→再沉桩→送桩→打（压）至设计深度→检验验收
4.2CFG桩施工工艺流程示意图
工艺流程
采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩的施工流程为：
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。
钻机就位
钻孔至设计标高
混合料注满后按规定速度边泵送边提拔转杆至地表
移位施打下一根桩
清除弃土
拌和CFG桩混合料
泵送CFG桩混合料
按上述工序施打完全
部CFG桩后打桩结束
清除桩间土、凿桩头
CFG桩复合地基检测
验桩、验槽
清除桩间土、凿桩头
长螺旋钻管内泵压水泥粉煤灰碎石桩施工工艺流程图
5．施工要求
5.1施工准备
CFG桩桩体混合料由水泥、卵石（或碎石）、石屑或砂、粉煤灰（必要时加适量泵送剂），加水在拌合站拌合而成。
同时各种混合材料根据地下水对混凝土侵蚀类型、侵蚀程度，依据《铁路混凝土耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号有关规定执行）。
5.2施工工艺
5.2.1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%。
5.2.2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，作相应增减。
5.2.3混合料搅拌
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60S，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。
5.2.4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。
灌注标高控制在超过设计桩顶标高至少50cm。
施工中保证排气阀正常工作，施工中要求每工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞。
5.2.5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。
5.2.6成桩质量
施工中桩长及桩径偏差均不小于设计值，垂直度偏差不大于1%，桩位偏差不大于50mm。
成桩过程中抽样做混合料试块，每台机械每天做一组（3块）试块（边长150mm的立方体），标准养护，测定其立方体抗压强度是否满足设计要求，以控制施工质量。
5.2.7清土及桩头处理
清土包括CFG桩钻孔弃土清运和保护土层清运两部分。
在CFG桩施工中，由于采用排土成桩工艺，其排出的量取决于桩长和桩间距。
在施工中及时清运打桩弃土是保证CFG桩正常施工的一个重要环节。
本工程采用机械和人工联合清运施工方法，施工需遵循如下原则：
a不可对设计桩顶标高以下的桩体造成损害。
b不可扰动桩间土。
c不可破坏工作面的未施工的部位。
施工工艺：
aCFG桩施工完毕在其混合料灌注至少7天后，进行打桩弃土清运。
b采用挖掘机清运弃土，挖掘机进入处理范围内禁止在正在打桩工作面行走，行走时还必须用打桩弃土在已成桩工作面上铺设走行垫层，其垫层面到桩顶不得小于1m。
c挖掘机工作时，须严格控制标高，防止挖断工程桩和扰动打桩工作面以下的保护土层。
d运土车辆禁止进入处理范围内，由挖掘机将场地弃土倒至基坑边后，再装入运土车运走。
打桩弃土清运完毕后，其下50cm的保护土层采用人工开挖，清除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，更不允许超挖后自行回填。
保护土层清除后即进行下一道工序，将桩顶设计标高以上桩头截断。
截桩方法：
a用水准仪确定桩顶标高，地面整平，截除桩顶标高以上桩头，用切割机切割桩四周，完后用大锤击打，将桩头截断，桩顶标高允许偏差0～+2cm。
b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。
形式见接桩头示意图。
接桩头示意图
5.3、褥垫层的控制
CFG桩检测合格后，除设置钢筋混凝土板地段，桩顶（或桩帽顶）铺0.6m厚碎石垫层，垫层内夹铺两层双向100kN/m高强土工格栅。
垫层用碎石应由未风化的干净砾石或轧制碎石而成，级配良好，粒径小于2mm的部分不应超过总重的45％，最大粒径不宜大于50mm，含泥量不能大于5％，不含植物残体、垃圾等杂质。
褥垫层铺设宜采用静力压实法。
褥垫层内铺设双层土工格栅时，先铺设0.2m厚碎石垫层，碾压密实，其上铺设一层土工格栅，再铺设0.2m厚碎石垫层，碾压密实铺设上层土工格栅，填筑其上碎石，碾压密实后施工其上填土。
（1）土工格栅铺设前先按幅宽在铺筑层划出白线，然后用铁钉固定格栅的端部（每米宽用钉8根，均匀距离固定）。
（2）固定好格栅端部后，用铺筑机将格栅缓缓向前拉铺，每铺10米长进行人工拉紧和调直一次，直至一卷格栅铺完，再铺下一卷，操作同前。
（3）以卷长为单位作为铺设的段长，在应铺格栅的段长内铺满以后，再整体检查一次铺筑质量，然后接着铺筑下一段。
下一段铺筑时，格栅与格栅搭接10～15cm，并用铁钉或木楔固定后继续向前进方向铺第二段。
依次类推，操作要求同前。
6．劳动组织
6.1劳动力组织方式：
采用架子队组织模式。
6.2施工人员应结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
每台桩机人员配备表
管理人员（兼安全员）
1人
机台长
2人
电焊工
1人
操作工
3人
记录、测量人员
2人
合计
10人
7．材料要求
混合料的密度一般为2100～2300kg/m3；长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法混合料坍落度为160～200mm。
水泥：
采用42.5级普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥；当地下水具有侵蚀性时，采用抗侵蚀性水泥或矿渣水泥。
卵石或碎石粗骨料：
满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m3；最大粒径：
长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法不大于25mm。
砂：
采用干净的河砂，类型宜为中粗砂，含泥量小于5%。
石屑：
石屑率一般在0.25～0.33。
粉煤灰：
长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法所用粉煤灰细度（0.045mm方孔筛筛余百分比）不大于45%，即等级要求Ⅲ级或Ⅲ级以上。
泵送剂：
泵送剂用于改善混合料泵送性能，泵送剂用于勉强可泵的混合料，掺入量根据泵送剂的类型而不同。
当混合料泵送性能满足施工要求时，可不掺泵送剂；当水泥掺量相对较低和气温高的季节，需要时可在配比中加适量泵送剂，但必须严格控制掺入量。
原材料检验，并将原材料送至试验室按设计要求在试验室进行配合比试验，选择最佳配比。
本工程采用长螺旋管内泵压CFG桩成桩工艺，粉煤灰选用Ⅲ级或以上，混合料坍落度控制在160～200mm。
土工合成材料要求：
（1）土工格栅可采用双向拉伸高强聚酯长丝经编土工格栅。
双向高强聚酯长丝经编土工格栅：
每延米纵、横向极限抗拉强度≥100kN/m，纵、横向标称抗拉强度下的伸长率≤13%；纵、横向2%伸长率时,纵、横向拉伸力≥35kN/m；纵、横向5%伸长率时,纵、横向拉伸力≥70kN/m。
（2）土工合成材料应进行严格的质量检验，要求满足设计要求的各项性能指标。
8．设备机具配置
序号
名称
型号
单位
1
长螺旋钻机
10台
2
混凝土拖泵
10台
3
混凝土运输罐车
30台
4
水准仪
2台
9．质量控制及检验
9.1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：
（1）施工测量控制及复核；
（2）施工过程中混凝土原材料的质量控制；
（3）施工作业过程中质量控制。
9.2质量检验
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。
CFG桩地基检验在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束28天后进行，试验数量为总桩数的2‰（复合地基承载力及单桩承载力各1‰），且每个单体工程复合地基承载力及单桩承载力数量各不少于3点。
监理单位见证检验，勘察设计单位现场确认。
抽取不少于总桩数10%的桩，进行低应变动力试验，检测桩身完整性。
监理单位按检验桩数的20%见证检验。
9.3常见质量问题现象、原因分析与防治措施
9.3.1 堵管
堵管是长螺旋管内泵压CFG桩成桩施工过程中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桩混合料失水结硬，增加了再次堵管的机率，给施工带来很多困难。
产生堵管有如下几种原因：
a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。
对此混合料配合比要注意这两种材料的掺入量，特别是注意粉煤灰掺量宜控制在60～80kg/m3。
b混合料搅拌质量有缺陷，在CFG桩施工过程中，混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头达到钻杆芯管内。
混合料在管线内是以圆柱体形状，借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线的。
因此所设计和搅拌的混合料必须确保混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管而到达钻杆芯管内。
混合料坍落度太大，易产生泌水、离析，骨料与砂浆分离，磨擦力剧增，从而导致堵管；坍落度太小，混合料在输送管内流动性差，也容易造成堵管。
施工时坍落度宜控制在16～20cm，若混合料可泵性差，可适量掺入泵送剂。
搅拌好的混合料通过溜槽注入到混凝土泵储料斗时，需经一定尺寸的过滤栅，有时过滤栅不起作用，可能将混入到粗骨料中的大块石或片石漏入混凝土泵储料斗，泵送混合料时，大块石或片石可能在管线内或动力头内腔管处堵塞，造成堵管。
c设备缺陷，弯头是连接钻杆与高强柔性管的重要部件，当泵送混合料时，弯头曲率半径以及弯头与钻杆的连接形式，对混合料的正常输送起着至关重要的作用。
若弯头的曲率半径不合理，会发生堵管；弯头与钻杆垂直连接，也将发生堵管。
混合料输送管无论是刚性管还是高强柔性管，若施工结束后清洗不彻底，管内会产生混合料结硬块体，妨碍润滑砂浆流动，以至造成堵管。
在高水头下，钻头阀门进水，泵入混合料后，使混合料离析，在钻头阀门外形成碎石散体，堵塞阀门，也无法保证混合料从阀门处下落。
d施工操作不当，钻杆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，待钻杆芯管及输送管充满混合料，介质是连续体后，应及时提钻，保证混合料在一定压力下灌注成桩。
若注满混合料不及时提钻，砼泵一直泵送，同样可使钻头阀门处产生无水泥浆的干硬混合料塞体，使管线堵塞，混合料不能下落。
9.3.2 窜孔
在饱和粉土、粉细砂层中施工常遇到这种情况，当被加固土层有松散粉土、粉细砂且有地下水，桩距较小，桩的长度大，成桩时间长，易发生窜孔。
防止窜孔常用的方法：
a改进钻头，提高钻进速度。
减少在窜孔区域打桩推进排数，如将一次打4排改为2排或1排。
尽快离开已打桩，减少对已打桩扰动能量的积累。
b必要时采用隔桩、隔排跳打方案，但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。
发生窜孔后一般采取如下方法处理：
当提钻灌注混合料到发生窜孔土层时，停止提钻，连接泵送混合料直到窜孔桩混合料液面上升到原位为止。
对采用上述方法处理的窜孔桩，需通过低应变检测或静载试验进一步确定其桩身完整性和承载力是否受到影响。
9.3.3 钻头阀门打不开
施工过程中，发现有时钻孔到预定标高后，泵送混合料提钻时钻头阀门打不开，无法灌注成桩。
阀门打不开一般有两个原因；
a钻头构造缺陷，如当钻头阀门盖板采用内嵌式时，有可能有砂粒、小卵石等卡住，导致阀门无法开启。
b当桩端落在透水性好、水头高的砂土或卵石层中时，阀门外侧除了土侧向压力外，主要是水的侧压力，压力很大，阀门内侧的混合料侧压力小于阀门外的侧压力，致使阀门打不开。
施工中可采用改进阀门的结构形式或调整桩长，使桩端穿过砂土，进入粘性土层的措施，来避免这一情况发生。
9.3.4 桩体上部存气
截桩头时，发现个别桩顶部存在空间不大的空心。
主要是施工过程中，排气阀不能正常工作所致。
钻杆成孔钻进时，管内充满空气，钻孔到预定标高开始泵混合料，此时要求排气阀工作正常能将管内空气排出。
若排气阀被混合料浆液堵塞，不能正常工作，钻杆管内空气无法排出，就会导致桩体空气并形成空洞。
为杜绝桩体存气，必须保证排气阀正常工作。
施工时要经常检查排气阀是否发生堵塞，若发生堵塞及时采取措施加以清洗。
9.3.5先提钻后泵料
当桩端达到设计标高后，为了便于打开阀门，泵送混合料前将钻杆提拔30cm，这样操作存在下列问题：
①有可能使钻头上的土掉进桩孔。
②当桩端为饱和的砂卵石层时，提拔30cm易使水迅速填充该空间，泵送混合料后，混合料不足以使水立即全部排走，这样桩端处的混合料可能存在浆液与骨料分开现象。
这两种情况均会影响CFG桩的桩端承载力的发挥。
10．安全及环保要求
10.1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。
10.2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。
10.3长螺旋杆下严禁站人，作业期间驾驶员不得离开操作室。
10.4施工完毕的桩的桩头要加盖，以防行人或杂物等掉陷。
10.5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；
10.6经常检查用电安全，包括低压照明用电。
10.7桩基所用废弃油料要及时收集妥善处理。
11、临近既有线施工安全技术措施
11.1临近既有线施工，对原地面面填筑50cm碎石处理，避免由于混凝土泵送压力的不均匀性，造成混凝土垂直泵管晃动从而带动机架晃动，发生因机架失稳而倾倒，造成重大安全事故。
11.2在施工过程中，五级以上大风停止作业并将施工机械撤离既有线附近进行风缆固定的措施。
11.3距离铁路外轨小于10m的路段，为保证CFG桩施工过程中铁路的运营安全，施工前，先用钢板桩防护，之后再进行CFG桩的施工。
11.4施工前，必须与设计单位、业主及设备管理部门建立联系，沟通情况，提报施工方案，明确施工地段地下的管线、电缆设施的准确位置及既有的设备情况，防止施工时造成破坏，影响既有线运营。
11.5设置防护围挡，使施工与运营区分开，现场作业的各种机械设备人员严禁侵入铁路限界，专职安全员进行全天24小时守护。
11.6每月25日前将次月的施工计划书面报指挥部，每天15:
00前将当日施工进度和次日施工的具体路段书面通知给项目部调度。
施工中严格按照批准的时间、方案和安全措施进行施工，不得擅自变更施工方案，随意扩大施工范围，延长施工时间。
11.7施工前，影响既有铁路运营的工程提前与设备管理部门签订安全协议，确定施工方案，请设备管理部门派人现场进行指导监控。
11.8施工过程中，施工机械设专人管理，严格执行值班及交接班制度，保证机械正常运转。
每台机械固定负责司机，严禁他人开动。
11.9施工机械操作人员和车辆驾驶人员做到持证上岗，并严格遵守铁路主管部门的相关规定。
11.10施工期间，安排专人对各种机械设备详细地检查，严禁机械带病作业。
严禁机械超荷超载作业，严禁随意扩大机械使用范围或超越铁路限界内。
机械设备在危险地段作业时，必须设置明显的安全警示标志，并派专人指挥。
11.11在既有线旁进行起重作业时，必须保证起重机械完好，对吊点、索具、吊具要经过检查，不准带病工作，起重臂和起吊重物，不得超越铁路限界内。
对重大物件起重，必须有专项方案，事前确认吊物重量、重心位置，确定吊机停放的位置，起重臂幅度，回转范围，司机严格按规定操作，作业时，施工负责人、安全员必须在场。
11.12施工完毕后，施工单位与设备管理单位在检查各种行车设备，符合放行列车条件，确定各种施工机具，材料不侵入限界，并通告驻站联络员向车站值班员办完消点手续后，方准开通行车设备，开通后的行车设备交付运营部门前，施工单位要加强养护维修和巡守，确保行车设备运行安全，直至交付运营部门为止。
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