論路基基底進(jìn)行加固處理中CFG樁施工技術(shù)
2015-06-03
1工程概況
DK1771+270.34～DK1771+420.62段位于巖溶發(fā)育區(qū)，地表有13～21m厚的紅黏土，路基采用CFG樁加固，樁徑0.5m；樁間距1.3～2.0m，正三角形布置，樁長(zhǎng)8～15.8m，樁頂設(shè)0.6m厚的碎石墊層，中間鋪一層抗拉力≮80KN的土工格柵。根據(jù)工點(diǎn)的地質(zhì)條件、業(yè)主要求以及長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工有成樁速度快，低噪音，無(wú)振動(dòng)、對(duì)樁間土擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，本段CFG樁施工全部采用長(zhǎng)螺旋芯管泵送混合料灌注成樁的施工方法。
2施工方案
2.1目的
對(duì)路基基底進(jìn)行加固處理，提高基底承載力，使其滿足客運(yùn)專線路基在工后沉降和穩(wěn)定方面的要求，為順利鋪設(shè)無(wú)碴軌道打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.2施工設(shè)備
長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)管內(nèi)泵壓混凝土成樁，是由長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)、混凝土泵、混凝土攪拌站、混凝土運(yùn)輸車組成完整的施工體系，長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)是該工藝的核心部分。本段采用YTZ20型號(hào)的長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)一臺(tái)。YTZ20長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)采用前置式操縱室，視野開(kāi)闊，便于操作，且鉆塔可折疊不需拆卸，整機(jī)移位方便，現(xiàn)場(chǎng)組裝亦方便快捷，可有效提高施工效率。
YTZ20主要性能參數(shù)表
2.3勞力布置
每臺(tái)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)配領(lǐng)工員、技術(shù)員、司機(jī)、電工各一名，普工兩名。領(lǐng)工員負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)各工序操作，控制施工質(zhì)量，技術(shù)員提供技術(shù)服務(wù)并負(fù)責(zé)施工記錄、兼質(zhì)量檢查員工作，鉆機(jī)司機(jī)操作長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)，電工負(fù)責(zé)電器設(shè)備的安裝和安全使用，普工負(fù)責(zé)對(duì)點(diǎn)、連接和移動(dòng)輸送管。
2.4施工準(zhǔn)備
①地質(zhì)勘察完畢、施工圖紙、施工組織設(shè)計(jì)已齊全。
?、谑┕?chǎng)地范圍內(nèi)的地面、地下障礙物均已排除或處理。場(chǎng)地已平整，對(duì)影響施工機(jī)械運(yùn)行的松軟場(chǎng)地已進(jìn)行平整壓實(shí)，壓實(shí)系數(shù)＞0.9，并有排水措施。
?、凼┕び盟?、電、道路及臨時(shí)設(shè)施均已就緒。
④現(xiàn)場(chǎng)已設(shè)置測(cè)量基準(zhǔn)線、水準(zhǔn)基點(diǎn)，并妥加保護(hù)。
⑤施工前進(jìn)行了成樁工藝性試驗(yàn)，數(shù)量為4根，確定了工藝參數(shù)（混合料配合比、坍落度、拌和時(shí)間、鉆進(jìn)速度、鉆進(jìn)時(shí)電流值、提升速度、混凝土灌注速度、灌注量等）。灌注混合料時(shí)提管速度2～3m/min；每根樁的鉆進(jìn)時(shí)間為8～12min，成樁時(shí)間為5～8min，移位時(shí)間為5～10min。
2.5施工工藝
CFG樁施工工藝流程：平整場(chǎng)地→測(cè)量放線→樁機(jī)對(duì)位→長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)→停鉆→泵料→泵料拔芯管→轉(zhuǎn)移鉆機(jī)→檢測(cè)→下道工序。
?、倮萌緝x和鋼尺根據(jù)樁位布置圖放出軸線控制樁和CFG樁位，用一定直徑和深度的白灰點(diǎn)或釘下竹釬來(lái)表示樁位。
?、阢@機(jī)對(duì)位。在機(jī)架或鉆桿上設(shè)置標(biāo)尺，以便控制和記錄孔深。就位后利用軸線樁校正好鉆桿的位置、應(yīng)用鉆機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿。下放鉆桿，使鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)，調(diào)整鉆桿垂直度，確保鉆桿垂直度的偏差不大于1%，然后啟動(dòng)鉆機(jī)鉆孔，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后空轉(zhuǎn)清土，在灌注前不得提鉆。
?、坫@進(jìn)成孔。鉆孔開(kāi)始時(shí),關(guān)閉鉆頭閥門(mén),向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí),啟動(dòng)電機(jī),將鉆桿旋轉(zhuǎn)下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。成孔時(shí)應(yīng)先慢后快,這樣能避免鉆桿搖晃，也能及時(shí)檢查并糾正鉆桿偏位的差值。鉆進(jìn)過(guò)程中，如果進(jìn)尺明顯變慢，機(jī)架出現(xiàn)輕微晃動(dòng)，與設(shè)計(jì)標(biāo)高、前期地質(zhì)勘察結(jié)果相比較,如果相符則可以停鉆。
④灌注及拔管。CFG樁成孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,停止鉆進(jìn),開(kāi)始泵送混合料,當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開(kāi)始拔管,嚴(yán)禁先拔管后泵料?；炷帘玫谋盟土颗c鉆機(jī)的提拔速度匹配是CFG樁施工的關(guān)鍵核心。鉆機(jī)提拔速度宜控制在2～3m/min,根據(jù)提拔速度進(jìn)行泵送量的匹配，嚴(yán)禁產(chǎn)生超拔。攪拌站提供混凝土?xí)r，中間可停止提鉆等待攪拌機(jī)拌制混凝土，但等待時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)小于混凝土的初凝時(shí)間。若出現(xiàn)等待時(shí)間大于初凝時(shí)間的情況，則應(yīng)重新鉆孔成樁。
?、菀茩C(jī)。當(dāng)一根樁施工完畢后，鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁的施工。由于施工時(shí)排出的土較多，易將臨近的樁位覆蓋；鉆機(jī)支撐腳壓在樁位旁使原標(biāo)定的樁位發(fā)生移動(dòng)。因此，下一根樁施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對(duì)需施工樁的樁位進(jìn)行復(fù)核，保證樁位準(zhǔn)確。
⑥清土及截樁頭
檢測(cè)結(jié)果顯示，99%的Ⅲ類樁是在清理樁間土及截樁頭的過(guò)程中產(chǎn)生，施工中我們采用了兩種不同的方法清理樁間土及處理樁頭。
a.樁間土的清除
第一種是在樁身達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，利用小型挖機(jī)配合手推車清理樁間土。第二種是在CFG樁灌注完畢后，人工利用小推車將樁間土及樁頭混合料同時(shí)清除，即采取軟截除的辦法進(jìn)行樁頭的處理。第一種方法適用于樁間距較大的地段，第二種方法適用于樁間距較小地段。
b.樁頭處理
第一種是人工進(jìn)行鑿除，第二種是采用截樁機(jī)從四周水平切割完畢后，在切割位置按同一角度對(duì)稱放置2個(gè)或4個(gè)剛釬，用大錘同時(shí)擊打，將樁頭截?cái)唷?br />
人工鑿除對(duì)樁本體產(chǎn)生較大的攏動(dòng)且樁頭表面凹凸不平，須用小型砼打磨機(jī)進(jìn)行拋光后，才能進(jìn)行低應(yīng)變的檢測(cè)；機(jī)械切割后樁頭表面平整，可直接進(jìn)行低應(yīng)變的檢測(cè)。通過(guò)對(duì)比我們選擇了機(jī)械切割的方法進(jìn)行樁頭的處理。
3CFG樁效果檢查及驗(yàn)證
客運(yùn)專線路基驗(yàn)標(biāo)規(guī)定CFG樁樁身質(zhì)量、完整性采用低應(yīng)變方法檢測(cè)，檢驗(yàn)數(shù)量或頻次為：總樁數(shù)的10％，按復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)，采用平板載荷試驗(yàn)方法檢測(cè)，檢驗(yàn)數(shù)量或頻次為總樁數(shù)的2‰，且每檢驗(yàn)批不少于3根。
3.1低應(yīng)變檢測(cè)
將第一批施工的CFG樁前300根進(jìn)行了全部檢測(cè)，共有11根Ⅲ類樁，其余均為Ⅰ和Ⅱ類樁，Ⅲ類樁均為在清理樁間土及截樁頭的過(guò)程中產(chǎn)生的斷樁，斷樁位置在距樁頂0.4～1.0m之間。改為第二種截樁頭工藝后，產(chǎn)生Ⅲ類樁的幾率大大降低，在自檢120根樁中，沒(méi)有出現(xiàn)Ⅲ類樁。
4CFG施工中常見(jiàn)的問(wèn)題及質(zhì)量控制措施
4.1導(dǎo)管堵塞
堵管是長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝常遇到的問(wèn)題，它直接影響CFG樁的施工效率,增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度,造成材料浪費(fèi)。特別是故障排除不暢時(shí),使已攪拌的CFG樁混合料失水或結(jié)硬,增加了再次堵管的機(jī)率,給施工帶來(lái)很多困難。
產(chǎn)生堵管的原因有以下幾點(diǎn): ①混合料配合比不合理。當(dāng)混合料中的細(xì)骨料和粉煤灰用量較少時(shí),混合料和易性不好,常發(fā)生堵管。②混合料攪拌質(zhì)量有缺陷。在CFG樁施工中,混合料由混凝土泵通過(guò)剛性管、高強(qiáng)柔性管、彎頭最后到達(dá)鉆桿芯管內(nèi)?；旌狭显诠芫€內(nèi)借助水和水泥砂漿潤(rùn)滑層與管壁分離后通過(guò)管線。坍落度太大的混合料,易產(chǎn)生泌水、離析,泵壓作用下,骨料與砂漿分離,摩擦力加劇,導(dǎo)致堵管。坍落度太小,混合料在輸送管路內(nèi)流動(dòng)性差,也容易造成堵管。③施工操作不當(dāng)。鉆孔進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后,開(kāi)始泵送混合料,管內(nèi)空氣從排氣閥排出,待鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時(shí)提鉆。若注滿混合料后不及時(shí)提鉆,混凝土泵一直泵送，在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出,同樣可使鉆頭閥門(mén)處產(chǎn)生無(wú)水泥漿的干硬少漿的混合料塞體，使管路堵塞，混合料不能下落。④設(shè)備缺陷。彎頭曲率半徑不合理也能造成堵管。彎頭與鉆桿不能垂直連接,否則也會(huì)造成堵管?；旌狭陷斔凸芤ㄆ谇逑?否則管路內(nèi)有混合料的結(jié)硬塊,還會(huì)造成管路的堵塞。
控制措施： ①保證粗骨料的粒徑、混凝土的配比和塌落度符合要求，泵送時(shí)坍落度應(yīng)控制在140mm～160mm之間，混合料的拌和時(shí)間不小于120s。②灌注管路避免過(guò)大變徑和彎折，每次拆卸導(dǎo)管都必須清洗干凈。③加強(qiáng)施工管理，專人指揮協(xié)調(diào)鉆機(jī)操作手和混合料泵車操作手，使混合料泵送和鉆桿提升默契配合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。
4.2偏樁
一般有樁平移偏差和垂直度超標(biāo)偏差兩種。多由于場(chǎng)地不平整、樁機(jī)對(duì)位不仔細(xì)和鉆桿跑偏等原因造成。
控制措施：①施工前清除地下障礙，平整壓實(shí)場(chǎng)地以防鉆機(jī)偏斜；②認(rèn)真放設(shè)樁位，并插明顯標(biāo)志，嚴(yán)格控制誤差。③樁機(jī)的水平度和垂直度在開(kāi)鉆前和鉆進(jìn)過(guò)程中注意檢查復(fù)核。
4.3斷樁、夾層
斷樁是由于提鉆太快，泵送砼跟不上提鉆速度，鉆頭上的泥塊落入樁孔內(nèi)；或是用大型機(jī)械（裝載機(jī)或挖掘機(jī)）野蠻清理樁間土，造成CFG樁身淺層斷樁。如果CFG樁設(shè)計(jì)標(biāo)高以下斷樁，則必須采取補(bǔ)救措施。假如斷裂面距樁頭較近，可接樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，方法如下圖所示；如果是斷樁位置較深，應(yīng)在旁邊補(bǔ)加2根CFG樁。
控制措施：①保持砼灌注的連續(xù)性。②嚴(yán)格控制提速，如灌注過(guò)程中因意外原因造成灌注停滯時(shí)間大于混凝土的初凝時(shí)間時(shí)，應(yīng)重新成孔灌樁。③嚴(yán)禁用大型機(jī)械清理樁間土，用小挖機(jī)配合人工清理樁間土。④清理出樁頭后，用切割機(jī)截樁頭，不能用大錘蠻力敲打樁頭。
4.4樁身砼收縮
樁身回縮是普遍現(xiàn)象，一般通過(guò)外加劑和超灌予以解決，施工中保證充盈系數(shù)>1。
控制措施： ①樁頂至少超灌0.5m，并防止孔口土混入。②選擇減水效果好的減水劑。
4.5竄孔
在飽和粉土、粉細(xì)砂層中成樁時(shí)會(huì)發(fā)生竄孔現(xiàn)象。發(fā)生竄孔的原因有以下幾條：①被加固土層中有松散飽和粉土、粉細(xì)砂;②相鄰樁在豎直方向上有相互連通的空洞或裂紋，二者形成一個(gè)“連通器”。
控制措施：采取隔樁、隔排跳打方法，等樁具有一定強(qiáng)度時(shí)再打相鄰的樁。
4.6樁頭質(zhì)量問(wèn)題
?、贅额^空芯。主要是施工過(guò)程中,排氣閥不能正常工作所致。鉆機(jī)鉆孔時(shí),管內(nèi)充滿空氣,泵送混合料時(shí),排氣閥將空氣排出,若排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排出,就會(huì)導(dǎo)致樁體存氣,形成空芯。為避免樁頭空芯,施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài),發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。②樁端不飽滿。這主要是因?yàn)槭┕ぶ袨榱朔奖汩y門(mén)的打開(kāi),先提鉆后泵料所致。這種情況可能造成鉆頭上的土掉入樁孔或地下水浸入樁孔,影響CFG樁的樁端承載力。為杜絕這種情況,施工中前、后臺(tái)工人應(yīng)密切配合,保證提鉆和泵料的一致性。③多為夾泥、氣泡、砼不足、浮漿太厚等，一般是由于操作控制不當(dāng)造成。
控制措施： ①防止樁口土塊混入砼中。 ②保持鉆桿頂端氣閥開(kāi)啟自如，防止砼中積氣造成樁頂砼含氣泡。③樁頂浮漿多因孔內(nèi)出水或砼離析造成，應(yīng)超灌排除浮漿后才終孔成樁。
4.7單樁承載力低
主要與樁底情況有關(guān)，樁底承載力不足，沒(méi)有施工到設(shè)計(jì)標(biāo)高。
控制措施：①控制樁長(zhǎng)，施工到設(shè)計(jì)標(biāo)高樁底一定要在無(wú)壓縮層上。②灌注樁身混凝土?xí)r一定先泵送混凝土后提鉆，以保證樁底嵌固良好。③在粘土層中鉆孔時(shí)要加快進(jìn)展速度，以防螺旋鉆的離心作用在鉆孔壁上造成泥皮而降低樁摩阻力。
5成品保護(hù)
?、偾暹\(yùn)棄土?xí)r不可對(duì)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以下的樁體造成破壞；不可擾動(dòng)樁間土。
②采用挖掘機(jī)清運(yùn)棄土?xí)r，應(yīng)防止CFG樁淺層斷樁。
6安全質(zhì)量環(huán)保措施
6.1安全措施
?、巽@機(jī)操作工、混凝土輸送泵人員具有熟練的操作技能并了解施工的全過(guò)程。
②機(jī)械、電氣設(shè)備達(dá)到國(guó)家安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；施工中發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常，立即關(guān)閉電源進(jìn)行檢修。
?、蹤C(jī)電設(shè)備固定就位，不隨意搬動(dòng)，電動(dòng)部分設(shè)置網(wǎng)罩，電箱電線懸掛。
?、苁┕ぶ秀@機(jī)置于平整堅(jiān)實(shí)的地面上，鉆機(jī)移位時(shí)平穩(wěn)并保持鉆桿垂直，防止傾斜倒塌。
6.2環(huán)保措施
?、偎嗪头勖夯业燃?xì)顆粒散體材料，遮蓋存放，運(yùn)輸時(shí)防止遺撒、飛揚(yáng)。
?、趶U棄物及時(shí)清理，不隨處拋撒。施工機(jī)具采取降低噪聲措施，減少擾民。
7注意事項(xiàng)
7.1施工樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高50cm，浮漿厚度不超過(guò)20cm。
7.2CFG樁加固深度應(yīng)穿透軟弱土層（壓縮層）到達(dá)無(wú)壓縮層（硬層）以下1.0m或基巖面。
7.3現(xiàn)場(chǎng)記錄人員應(yīng)嚴(yán)格組織安排和勞動(dòng)紀(jì)律，上班時(shí)間必須堅(jiān)守工作崗位，嚴(yán)禁脫崗。認(rèn)真填寫(xiě)《CFG樁施工記錄表》，真實(shí)填寫(xiě)表中的各項(xiàng)施工內(nèi)容。成孔和成樁時(shí)間按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)間記錄到秒。
7.4電流應(yīng)記錄鉆頭到持力層時(shí)瞬間的電流數(shù)據(jù)。
7.5當(dāng)日記錄的《CFG樁施工記錄表》應(yīng)當(dāng)天完善復(fù)核人、質(zhì)檢人、分項(xiàng)工程技術(shù)負(fù)責(zé)人的簽字。各項(xiàng)記錄必須真實(shí)、清晰、不得涂改表中記錄的內(nèi)容。
8結(jié)語(yǔ)
通過(guò)幾段CFG樁施工，基本明確了長(zhǎng)螺法CFG樁的施工工藝及參數(shù)， 掌握了施工中常見(jiàn)問(wèn)題有效的預(yù)防和處理措施，確保了CFG樁的施工質(zhì)量。
