根据工程实例论CFG 桩技术在公路施工中的应用
关键词:高速公路，CFG桩，质量
0前言
CFG桩是水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。
1工程概况
某公路路基试验段设计总长度90.0m,宽度30.0m,路基填高4.5m。根据试验研究的目的、内容,试验工点的地形地质条件,该工点K0+040～K0+090选择了CFG桩复合地基桩网结构地基处理方案。其中K0+400～K0+060设计为悬浮桩,桩长17.5m;K0+060～K0+090设计为穿透软土层桩,桩长27.0m。桩直径500mm,桩间距2.0m,呈正方形布置。桩顶铺设0.3m厚碎石垫层,最大粒径不超过3cm。垫层内铺设一层双向土工格栅,设计抗拉强度大于120kN/m。施工采用振动沉管成桩机成桩,28d无侧限抗压强度不小于5MPa。桩体材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥、水配合而成。
2施工工艺
2.1施工工艺流程图
2.2施工工艺
1)施工准备。a.施工技术资料。设计图、地质报告、设计桩位图和施工组织设计等。b.场地平整、障碍清除。c.施工放样。采用全站仪精确定位,在桩位中心插上竹签,并撒上白灰标示清楚。d.材料。原材料检验合格后,根据设计强度和规范要求进行配合比试验,配合比选择为水泥∶砂∶碎石(5mm～20mm)∶碎石(16mm～31.5mm)∶粉煤灰∶水=1∶3.17∶2.85∶1.90∶0.7∶0.85,混合料采用搅拌站集中拌和后运到现场。2)钻机就位。CFG桩施工时,钻机就位后,利用钻机塔身的前后和左右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%。3)钻进成孔。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,这样既能减少钻杆晃动,又容检查钻孔的偏差,及时纠正。在成孔过程中如发现钻杆晃动,幅度较大或难钻时,应放慢进尺,否则较易导致桩孔严重偏斜、位移,甚至使钻杆、钻具损坏或扭断。4)灌注及拔管。CFG桩成孔到设计标高后,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。根据工艺性试桩成果,提拔速度控制在2.5m/min左右,成桩过程应连续进行,并避免后台供料慢导致停机待料。理论灌注量为0.196m3/m。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,应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核,确保桩位准确。
3施工常见问题及处理措施
1)缩颈和断桩控制。针对缩颈和断桩,应采用隔桩跳打施工方案。在饱和的松散粉土中施工,由于松散粉土振密效果好,使土体密度会有显著增加,而且打的桩越多,土的密度越大。当满堂布桩时,宜从中心向外推进施工,或从一边向另一边推进施工。长螺旋钻机就可避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。
2)拔管速率控制。在施工时,应严格控制拔管速率,正常的拔管速率应控制在1.2m/min～1.5m/min。
3)混凝土坍落度控制。当拔管速率为1.2m/min～1.5m/min时,一般桩顶浮浆混凝土坍落度可控制在10cm左右,成桩质量容易控制。
4清土及CFG桩桩头处理
4.1清土
由于CFG桩处理面积较大,采用人工清运效率较低,因此采用机械和人工联合清运。采用挖掘机清运弃土,挖掘机进入处理范围内禁止在打桩工作面行走,行走时必须用打桩弃土在打桩工作面铺行走垫层,其垫层面到桩顶不小于1m。挖掘机工作时,严格控制标高,防止挖断已完成桩和扰动打桩工作面以下的保护土层。运土车辆禁止进入处理范围内。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。施工时严格控制标高,不允许超挖,更不允许超挖后自动回填。
4.2桩头处理
保护土层清除后进行下一道工序,将桩顶设计标高以上桩头截断。截桩具体方法如下:1)通过测量,标识出桩顶标高位置,采用截桩机进行截桩。截桩前,把管箍固定在需截桩面下部后,启
动截桩机进行截桩切割,切割时,环行进行切割,一般切割深度为10cm～15cm。2)在切割面处对称插入2个～4个钢钎,用大锤同时进行击打,将上部多余部分挤开,达到截桩的目的。3)桩头截断后,用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高。
5施工质量控制要点
1)桩位的测设。根据设计文件,逐桩计算坐标,利用坐标法进行测量控制。为了施工方便,根据钻机的施工范围(钻机沿纵向方向施钻,每横向钻4根)在纵向第5排和施钻范围的另一侧设置护桩,每次用护桩控制方向和距离来放出准确的桩位。2)控制好CFG桩的垂直度。CFG桩施工时,钻机就位后,利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%,桩位容许偏差不大于10cm,并且钻孔时要用水平靠尺检测,并及时调整支撑杆,施钻中,在两个不同方向距钻机10m～15m处,分设两个重杆吊球随时监视钻机垂直度,确保CFG桩垂直度。3)混凝土配合比的控制。混合料搅拌要求按配合比进行配料,计量要求准确,上料顺序为:先装碎石,再加水泥、粉煤灰和泵送剂,最后加砂,使水泥、粉煤灰和泵送剂夹在砂、石之间。每盘料搅拌时间应不小于60s,混凝土坍落度控制在160mm～200mm,确保泵送质量。4)拔管速度的控制。CFG桩成孔到设计标高后,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。成桩的提拔速度应控制在2m/min～3m/min,成桩过程宜连续进行,应避免因供料慢而导致停机待料。灌注成桩后,用水泥袋盖好桩头进行保护。施工放线桩顶高程宜高出设计桩顶不小于0.5m,桩长允许偏差不大于10cm,桩径允许偏差不大于2cm。5)桩间土清理控制。CFG桩施工完毕在其混合料初凝后,进行CFG桩弃土清运。清运时不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害,不可扰动桩间土,不可破坏工作面上未施工的桩位。清运完毕后人工开挖其下50cm保护土层,清运保护土不得扰动基底土,防止形成橡皮土。6)桩头处理控制。保护土层清除后,凿除桩顶设计标高以上桩头,凿桩时在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎,用大锤同时击打桩头凿断,最好采用凿桩机凿桩。桩头截断后,用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高,桩顶允许偏差0mm～20mm。