水泥粉煤灰碎石桩施工工艺

水泥粉煤灰碎石桩

摘要：本文结合####城际铁路工程软基处理的施工方法，论述CFG桩在软基处理中的施工要点。

关键词：####城际铁路；软基处理；CFG桩；施工要点

1、加固机理及工艺优点

水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly - ash Gravel pile) ,简称CFG桩,是由水泥粉煤灰碎石桩、桩间土和褥垫层构成的一种复合地基。CFG桩和桩间土一起,通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作。其加固机理为:当基础承受垂直荷载时,桩和桩间土均会发生沉降变形,桩的变形模量(Es)远比土的变形模量大,也就是桩的变形比土小，桩在受力后向上位移,刺入基础下部设置的一定厚度的褥垫层中,垫层被不断调整并与桩间土良好接触,从而基础通过褥垫层也与桩间土保持良好接触,由此,桩间土与桩协同工作形成了一个复合地基的受力整体,共同承担上部基础传来的荷载。

由于桩的作用使复合地基承载力提高,变形减小,再加上CFG桩不配筋,桩体采用工业废料粉煤灰作掺和料,大大降低了工程造价。CFG 桩地基通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体混合料配比，可使复合地基承载力幅度的提高有很大的可调性。综合来看，CFG桩复合地基具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点, 是一种有效的复合地基处理技术,得到越来越广泛的应用。

2、适用范围

适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按当地经验或通过现场试验确定其适用性。采取适当技术措施后亦可应用于刚度较弱的基础以及柔性基础。

3、施工工艺选择

根据工程实际情况，水泥粉煤灰碎石桩可选用水泥粉煤灰碎石桩常用的施工工艺包括长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩、振动沉管灌注成桩及长螺旋钻孔灌注成桩三种施工工艺。适用情况如下：

1）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的桩土.

2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地.

3）振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基.

4、工程概况及地质特征

####城际铁路项目正线设计为双线客运专线铁路，设计速度250km/h，其中位于Ⅴ标段DK224+779.68~DK224+992.8段为平原区，为填方路堤，地下水位高，地下为黏土、粉质粘土、砂性土，采用CFG桩路基加固。桩长8-14m，桩径400mm，采用c20混凝土。

5、施工工艺

5.1施工工艺流程图

以长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺为例，其工艺流程参见图-1

5.2施工准备

5.2.1成孔机械的选择

本施工段内CFG桩设计长度的范围在8m～14m之间,据此选择了CFG20-400m步履式长螺旋钻机,主要参数:钻孔直径400 mm、最大成孔深度20 m,动力头功率45 kW×2。

5.2.2施工资料

施工前应准备好工程地质勘查报告、建筑物场地临近的高压电缆及地下管线障碍物等调查资料、地基处理方案、施工组织方案、CFG桩复合地基施工图、施工中各种记录、报审、报验表格等。

5.2.3现场管线复核

施工前应根据业主提供的施工现场管线图纸进行现场复核，对其进行必要的迁改或安全保护。

5.2.4地表处理

桩基施工前，应清除路基加固范围内的地表腐殖土等。然后进行整平压实，场地整平高程高出设计CFG桩设计桩顶标高50cm，采用20t以上压路机分层压实，压实度满足设计及规范要求。现场场地应“三通一平”保证正常施工。打桩作业场地应沿线路纵向在布桩范围2.5m外设置排水沟，并沿线路垂直方向每隔30～50m布置横向排水沟，保证场内不积水。

5.2.5配合比确定和工艺性试验

施工前，根据设计图纸要求、试桩的情况及室内配合比试验，确定CFG桩混合料配合比、泵送混合料塌落度及搅拌时间等。

大面积施工前，根据不同地质情况、不同桩长地段，进行至少3根工艺性试桩，验证成孔、混凝土拌制、钻进速度、提管速度等施工工艺参数，同时验证设计参数。满足设计和规范要求，报经监理工程工程师批准后方可进行大面积施工。

5.2.6测量放样

按照设计图纸进行布置桩位，用全站仪按20m为一个段面测放桩位，每个段面确定四个角点桩位，用钢钎打入深度约50cm，尼龙线纵横方框固定，钢尺量测2m桩位，撒白灰或者用竹签插入标记。

图-2桩位放样

5.2.7确定施打顺序及桩机行走路线

根据设计图纸、现场场地情况及机械设备特性等确定施打顺序及桩机行走路线。

5.3成桩工艺

5.3.1钻机就位

在钻机架上准确画出每米的深度标示线，在钻头落地的情况下准确标示出“零”起点的位置并在钻机表面做好明显的深度标计。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；钻机就位后，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%,桩位偏差不大于50mm。现场控制采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。每根桩施工前进行桩位对中及垂直度检查。满足要求后，经现场施工技术员确认，方可开钻。

图-3钻机就位

5.3.2混合料拌制

混合料搅拌要求按配合比进行配料，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，每盘料拌合时间不小于65s。坍落度控制在180±20mm，具体搅拌时间根据试验结果确定。混合料由搅拌站集中拌制，然后用混凝土运输车运至施工现场

5.3.3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。当动力头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，作相应增减。