浅析CFG桩施工工艺参数的确定
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CFG 桩施工工艺CFG桩是(水泥cement、粉煤灰flyash、碎石gravel)桩的简称。
CFG是在碎石桩基础上加以改进、发展而来的,它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑(砂)加水拌和成混和料灌入成孔中形成的一种低强度桩。
CFG 桩体与桩间土、褥垫层和足够刚度的基础一起形成复合地基,达到提高地基承载力,减小地基沉降变形的目的。
1 工艺特点软基处理速度快,加固深度比其他处理方法深;单桩承载力、复合地基承载力同比其他方法有大幅度提高;质量更能得到保证;路基填筑过程中的沉降和工后沉降容易有效地控制。
2 适用范围适用于5m 深度以上的淤泥质土、含水量高的黏土、粉土、人工填土及密实厚砂层等软土地段的地基处理。
3 工艺原理及设计要求3.1 工艺原理CFG 桩是利用钻孔机械在软土中成孔,然后将一定比例的水泥、粉煤灰、碎石、石屑和水的混合料灌入空心钻杆中,经机械振动密实硬化形成一定强度,桩土共同承担荷载,使地基的承载能力大幅提高。
3.2 工艺设计要求3.2.1 各种参数确定根据设计对地基承载力及变形要求,设计主要确定5 个参数,分别为桩长,桩径,桩间距,桩体强度,褥垫层厚度及材料;采用工艺性试桩确定CFG 桩施工工艺参数。
3.2.1.1 设计参数(1)桩长。
CFG 桩一般选择勘察报告中承载力相对较高的土层作为桩端持力层,桩长是首先确定的参数,它取决于结构物对承载力和变形的要求,土质条件和设备等因素。
(2)桩径。
桩径的确定取决于所采用的成桩设备,一般设计桩径为350〜600mm。
(3)桩间距。
一般桩间距为3—5d 桩直径,桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力以及变形的控制要求、土性以及相适应的施工机具。
(4)桩体强度。
原则上,桩体配比按桩体强度控制,桩体试块压强度平均值应满足下列要求:f cu》3R a/A p式中f cu――桩体混合料试块(边长150cm立方体)标准养护28天立方体抗压强度平均值(kPa);Ra――单桩塑向承载力特征值(kN );Ap ――桩的截面积(m2);CFG桩混合料的强度一般为C10〜C15。
CFG桩的施工工艺来源:发布时间:2水泥粉煤灰碎石的施工,应按设计要求和现场条件选用相应施工工艺,并应按照国行:(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、人工填土地基;(2)泥浆护壁钻孔灌注成桩,适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石(砾)石布的地基;(3)长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩,适用于粘性土、粉土、砂土等地基,以及对要求严格的场地;(4)沉管灌注成桩,适用于粘性土、粉土、淤泥质土人工填土及无密实厚砂层的地基2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工和沉管灌注成桩施工除应执行国家现行应符合下列要求:(1)施工时应按设计配比配置混合料,投入搅拌机加水量由混合料塌落度控制,长螺压混合料成桩施工的塌落度以为180-200mm,沉管灌注成桩施工的塌落度宜为30浮浆厚度不宜超过200mm;(2) 长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后,应准确掌握提拔钻泵送量应同拔管速度相配合,以保证挂内有一定高度的混合料,遇到饱和砂土或停泵待料;沉管灌注成桩施工拔管速度应按均匀线速度控制,拔管线速度应控制在右,如遇淤泥或淤泥质土,拔管速度可适当放慢(3)施工时,桩顶标高应高出设计桩顶标高,高出长度应根据桩距、布桩形式、现场顺序等综合确定,一般不应小于0.5m.(4)成桩过程中,抽样做混合料试块,每台机械一天应做一组(3块)试块(边长为1标准养护28d,测定其抗压强度;(5)沉管灌注成桩施工过程中应观测新施工桩对已施工桩的影响,当发现桩断裂并脱程桩逐桩静压,静压时间一般为3min,静压荷载以保证使断桩接起来为准。
3、复合地基的基坑可采用人工或机械、人工联合开挖。
机械、人工联合开挖时,度应由现场开挖确定,以保障及械开挖造成桩的断裂部位不低于基础底面标高,且桩4、褥垫层铺设宜采用静力压实法,当基础底面下桩间土的含水量较小时,也可采5、施工中桩长允许偏差为100mm,桩径允许偏差为20mm,垂直度允许偏差为1%.对位允许偏差为0.5倍桩径;对条形基础,垂直于轴线方向的桩位允许偏差为0.2方向的桩位允许偏差为0.3倍桩径,对单排布桩桩位允许偏差不得大于60mm。
CFG桩的施工工艺及施工方案2.FG桩的使用范围CFG桩又名水泥粉煤灰碎石桩,适用于黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。
对淤泥质土应地区的经验或现场试验确定其的适应性及使用性。
3.编制依据及规范(1)中华人民共和国国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300 2001)(2)中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202 2002)(3)中华人民共和国行业标准《建设地基处理技术规范》(JGJ79 2002)(4)中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》(50007 2002)(5)施工图纸(6)现场地质勘察报告4.CFG的性能(1)CFG桩:又名水泥粉煤灰碎石桩(2)水泥粉煤灰碎石桩:由水泥、粉煤灰、碎石、砂等混合加水搅拌形成高黏结强度桩,并由桩、桩间的土等组成的复合地基处理方法。
5.CFG桩基本要求及规定(1)CFG桩应选择承载力相对较强的土层作为桩端持力层。
(2)CFG桩复合地基设计时要进行地基变形试验及验算。
(3)技术人员要掌握承担的工程地基处理目的、加固原理、技术标准及质量标准等。
认真阅读本工程的地质勘察资料,根据不同的地质条件,做出相应的调整。
施工中要有专业人员负责质量控制和监测,并做好施工现场记录。
当发现场有异常情况时,必须及时会同有关部门进行分析原因并做出相应的方案调整。
6.施工准备(1)技术准备a.建筑物场地工程地质勘查报告及必要的水文资料;b.申清CFG桩位分布图,并编制好每根桩位的序号,认真阅读设计说明及施工说明;c.对建筑物场地及周边的高压线、电话线、地下管线、地下构筑物及其他地下障碍物;d.建筑物场地的水准控制点及引进坐标点和施工场地的坐标网线控制点;e.具备“三通一平”条件,由于CFG桩机较高而且又重,在平整场地时一定压实和平整;f.施工前根据施工场地的勘察资料确定施工机器及配套设施;g.编制材料供应计划,根据设计要求标明使用材料的规格、质量要求和数量,根据设计强度做好混合料配比;h.正式开工前试成孔不少于2个孔,以复核地质资料及设备、工艺是否适用,确定选用的技术参数(包过水泥、碎石、粉煤灰及水拌合量、塌落度、流量、泵送的压力、导管或钻杆提升的速度等);i.根据施工场地的平面放好桩位,确定施工的路线图;j.编制好施工总进度、月进度、周进度报表。
CFG桩施工工艺及质量标准1.1适用范围CFG桩的适用范围很广,在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例,CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩,由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和,用各种成桩机械制成的可变强度桩;是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。
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,故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。
CFG 桩一般不用计算配筋,并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料,进一步降低了工程造价。
CFG桩应根据设计要求和现场地基土的性质、地下水位、场地周边是否有居民、有无对振动反应敏感的设备等多种因素选择成桩工艺。
一般有以下成桩工艺可供选择:1、振动沉管灌注成桩工艺适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土及无密实厚砂层的地基;振动沉管灌注成桩属挤土成桩工艺,对桩间土具有挤(振)密效应。
但振动沉管灌注成桩工艺难以穿透厚的硬土层、砂层和卵石层等。
在饱和粘性土中成桩,会造成地表隆起,挤断已打桩,且振动和噪声污染严重,在城市居民区施工受到限制。
在夹有硬的粘性土时,可采用长螺旋钻机引孔,再用振动沉管打桩机制桩。
(振动沉管灌注成桩工艺)2、长螺旋钻孔灌注成桩工艺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、中等密实以上的砂土,属非挤土成桩工艺,该工艺具有穿透能力强,无振动、低噪音、无泥浆污染等特点,但要求桩长范围内无地下水,以保证成孔时不塌孔。
(长螺旋钻孔灌注成桩工艺)3、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺,是国内近几年来使用比较广泛的一种新工艺,属非挤土成桩工艺,具有穿透能力强、低噪音、无振动、无泥浆污染、施工效率高及质量容易控制等特点,适用于粘性土、粉土、砂土等地基,以及对噪音及泥浆污染要求严格的场地。
4、泥浆护壁钻孔灌注成桩工艺适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石(砾)石土及风化岩层分布的地基,以及对振动噪音要求严格的场地。
CFG 桩桩体质量常见问题浅析CFG 桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称, 适用于粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。
本地区一般采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工工艺,它具有施工简单、噪音低、污染小、沉降变形小、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,广泛地用于工业厂房和民用住宅的地基处理和加固。
但在施工过程中发现了一些这样或那样的问题,笔者就 常见的桩体质量缺陷问题做一简要分析和总结。
1常见缺陷 1.1桩头变形1.1.1桩头一定范围内变形呈扁形、椭圆形或不规则形,如下图所示1.1.2原因分析:1.1.2.1保护桩头留置过短;1.1.2.2桩间土强度较低或含水量较高,新打桩混凝土在凝结前受桩机支腿挤压或清土机械碾压等机械挤压所致;1.1.2.3剔凿桩头时方法工艺不合理。
1.1.3防止措施:1.1.3.1桩基设计时根据施工季节、桩间土情况留置合理长度的保护桩头,一般不宜小于0.50米。
如冬季、雨季或桩顶桩间土较弱时保护桩头宜长些,春、秋或桩间土较强时可适当短些。
1.1.3.2桩基施工时,合理调整桩机及支腿停放位置或加大支腿底面积,尽量避免对相邻新打桩的影响;在基槽底土含水量高、强度低时,可采取隔打或跳缺陷桩剖面图缺陷桩截面图打桩方式。
1.1.3.3排清运桩间土时宜采用履带式小型挖掘机、严禁采用铲运机,以避免机械碾轧震动的影响。
1.1.3.4剔凿桩头时可采用切割片环割方式、严禁粗凿滥撬。
1.2 桩头空芯。
1.2.1主要表现为桩体顶部密实度差,桩体内有集中的空隙 1.2.2原因分析主要是施工过程中,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。
1.2.3防止措施为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
1.3缩颈1.3.1主要表现为桩体局部桩径小于设计桩径,如下图所示低应变测试:速度响应曲线的桩顶入射波与桩底反射波之间的t 时刻有与入射波同相位的反射波,说明桩身在t 时刻处有缩颈缺陷。
T N OLOG Y WIND1.试桩工程概况CFG 桩的施工成为京沪高速铁路施工的关键工序之一,该项工序的施工经验也是先建段数据的积累之一。
试桩地点选择安徽滁州凤阳地区,京沪高速铁路DK855+120段左侧红线内、路基外。
工点区上部地层属第四系全新统冲积层,下伏基岩为元古界五河群峰山李组角闪岩地层,地层岩性自上而下分述如下:(a )-1:黏土,褐黄色,软~硬塑,厚5.4m ~7.6m ;(b )-2:黏土,褐黄色,硬塑,含铁锰质结核3%~8%,直径2m m ~3mm ;(c )-1全风化角闪岩(Pt1z ):灰绿色,岩心呈土状,砾砂状,夹粗角砾状,直径2cm ~6cm ,含量10%~25%。
2.工艺性成桩试验2.1设备选型及主要机械采用长螺旋钻进和振动沉管两种成桩方法。
振动沉管钻机进行试桩钻孔时,由于地质偏硬,振动沉管下沉到地下3m 左右后,就无法继续下沉,后改为长螺旋钻钻进,钻进、灌注过程顺利,遂确定采用长螺旋钻机成孔,泵送混合料进行CFG 桩施工(钻头直径为50cm 、40cm 两种)。
另外配套机械有罐车台,泵车台(闸阀、蝶阀泵各一台),KW 变压器台,挖掘机台,装载机台,推土机1台。
2.2试桩情况DK854+120段设计桩长12m ~13m ,桩间距2.0m ,正方形布置。
为了解桩基间距对地基挤压和桩间相互影响等情况,分别对50cm 和40cm 桩径进行试桩,实际试桩为8根,其中40cm 10m 、12m 各两根,50cm 10m 、12m 各两根。
2.3材料及配合比选择CFG 桩身混合材料设计强度视桩径确定,其中50cm桩径为15MPa ,40cm 桩径20Mpa ,坍落度要求:泵送混合料控制在160m m ~200mm ,试桩C15配合比:水泥:河沙:碎石:粉煤灰:外加剂:水=1:3.98:5.97:0.74:0.031:0.94,现场搅拌站混合料配合比:水泥:河沙:碎石:粉煤灰:外加剂:水=1:4.17:6.01:0.74:0.031:0.71。
CFG桩施工工艺钻孔压灌CFG桩施工采用螺旋钻机成孔,CFG桩桩端进入第XXX层XXX强风化带,成孔完成后不提起螺旋钻头,直接通过空心钻杆压力灌注CFG混合料自下而上成桩。
工序如下:楼座定位放线验线→桩位放点→预拌混凝土进场→长螺旋钻机就位、成孔→压灌CFG混合料→成桩→桩体养护→挖桩间土、砍桩头→荷载试验→验收→褥垫层施工→竣工移交。
1、CFG桩施工工艺施工工艺采用螺旋钻机钻孔,成孔完成后不提起螺旋钻头,直接通过空心钻杆压力灌注CFG混合料自下而上成桩。
工序图示如下图所示:图1-1 CFG桩施工流程示意图2、CFG桩主要工序控制1)施工设备a、长螺旋钻孔压灌机械进场后,应及时进行安装及调试工作,确保成孔钻机行走平稳,运转正常。
b、在钻机支架立柱上根据深度要求标注控制尺寸标记。
c、混凝土输送泵应安放在适当位置并加以牢固固定,运转正常。
d、混凝土输送管线之间、管线与输送泵出口、管线与长螺旋钻孔压灌机进口之间的连接应密闭、牢固、安全、可靠,软管部分应能随时移动,使用正常。
e、运输机械,包括翻斗车、手推车等应保证安全、可靠、运转正常,运输途中不遗撒桩料。
2)定位放线由工程技术人员从轴线控制点引放桩位点,经验线合格后,才能施工。
3)施工材料提前准备好商品混凝土及褥垫层材料供应有关资质材料的报审。
4)施工参数确定与试成桩a、地基处理设计人员应明确钻孔压灌桩的桩径、有效桩长(或以桩端进入某一地层为准)、桩体强度、桩顶标高等设计控制参数。
b、选择施工现场适当位置进行试成桩。
根据设计控制参数通过试成桩以确定以下施工参数:施工成孔深度、单桩灌注量、混凝土输送泵送料控制、压灌成桩时的提钻速度、桩顶施工控制深度或高程等。
c、检查各种施工设备机械性能及运行情况,协调各工种之间的施工人员配合,确定单桩施工时间,合理组织施工设备、人员,科学安排施工顺序,确保施工质量与工期。
5)施工实施成孔a、钻机就位调整平稳,作业人员应从钻机正面与侧面两个相互垂直方向,采用吊锥线或利用钻机平台用水平尺进行垂直度检查,及时调整钻机位置,保证钻具垂直,并将钻头锥尖对准桩位中心点。
CFG桩施工工艺一、CFG桩CFG 桩是由水泥粉煤灰碎石和细沙加水搅拌形成的高粘强度的桩和桩间土及褥垫层一起形成复合地基,CFG桩复合地基通过褥垫层与基础相连接,无论桩端落在一般土层还是淤泥土质均可保证桩间土始终参与工作。
由于桩间土的强度及模量比桩间土大,在荷载作用下桩顶应力比桩间土的应力大,桩可承受的荷载向深的土层传递并相应减少桩间土承载的荷载。
桩体是由机械成孔后将搅拌好的砼利用泵机打入孔中,在拔管的过程中利用高差产生的重力将混凝土自振捣效果,这样不仅在成桩的过程中不仅挤密桩间土还挤密桩身,使其具有水硬性,使处理后的复合地基的强度和抗变形的能力明显提高。
在复合地基中,基础和桩间土之间设有设置一定厚度的散粒状组成的褥垫层,是地基的核心部分,基础下是否有褥垫层对地基的承载能力有很大的影响,若不设置褥垫层,复合地基和普通的桩基础相似,桩间土的承载能力难以发挥,不能称作复合地基。
基础下只有设置了褥垫层,桩间土承载能力才能发挥出其潜在的作用。
二、 CFG桩加固地基的设计与施工CFG桩设计强度为C20,桩型为¢400X13000单桩,单桩复合地基承载力特征值为200kpa.施工准备:1. 资料和条件:(1)建筑场地和勘察报告(2)CFG桩图和设计说明(3)建筑场地的水准控制和点和建筑物位置控制坐标(4)具备三通一平2. 塑料排水板的设计在地基中设置塑料排水板的作用主要是增加排水途径,缩短排水距离,使素砼加快沉降发展。
塑料排水板设计是将塑料排水板换算成当量直径的砂井,采用砂井理论和设计方法,塑料排水板打设在桩周围,由于淤泥深9米,所以塑料排水板要打穿透淤泥。
雇结度是计算塑料排水板设计中一个很重要的问题,因为知道各级荷载下不同时间的固结度就可以推算出地基强度增长和荷载的沉降量,从而可以进行各级荷载下的稳定系数,确定加载相应计划。
3.技术措施:(1)确定施工机具和配套设备(2)材料的规格技术要求及数量(3)试桩长孔数量不少于1%,以复核地质资料及设计工艺是否适宜,以便即时修订技术参数(4)按照施工图放好桩位(5)确定打桩顺序与桩距有关,软土中因桩距较大可采用间隔跳打法(6)复合基准线水准点,CFG桩的轴线定位点(7)施工中作好桩进深情况表4. 施工机具:螺旋钻机砼泵车5.施工工艺:(1)钻机在钻到预定深度后空转30秒(2)拔管速度放慢,拔管过程中不允许出现反插,不允许出现供料不及时现象,如果不可避免则在检测报告出来后根据报告视具体情况而定是否进行补桩。
浅谈CFG桩施工工艺摘要:CFG桩是近十多年内发展起来的一种软弱地基处理方法,由于这项技术的施工成本较低,处理的地基承载力也较高,使得其近些年内在我国工业与民用建筑地基处理方面得到了广泛的应用。
CFG桩复合型地基,可以较大幅度地提高天然土层的承载能力,降低路基的基础沉降,并且具有施工方法简单、施工周期短、成本造价低、环境污染小等优点,在建筑、路基基础处理中应用越来越广泛。
本文通过对CFG柱施工技术进行简单分析研究,在此基础上讨论CFG 桩在施工过程中进行施工工艺和质量控制的方法,对在施工中一些常见问题进行分析,以此为CFG桩施工提供一些可参考的经验和建议。
关键字:CFG;桩;施工工艺;质量控制一、CFG柱施工技术概况CFG桩是在碎石桩的基础上改进而成的,由于材料中加入了工业废料粉煤灰,在使用上不用配置钢筋就能够充分发挥桩间土的承载能力,在建筑施工中具有非常明显的经济效益和社会效益。
CFG桩复合地基充分的利用天然地基的承载能力,这样就能充分发挥桩间土的作用,并且CFG桩本身不配钢筋,这就使得其综合造价相比其他产品较低,在同等建设条件下一般CFG桩复合地基的综合造价仅为灌注桩造价的的50%~70%左右。
CFG桩在施工时也不需要钢筋笼制作等工序,也就减少了成桩时间,缩短了工程的工期,特别是在利用长螺旋成孔泵送砼法进行CFG桩施工时,成孔成桩一次性完成,更加快了施工速度,即节约了成本又缩短了工程施工周期。
二、CFG桩施工方法分类及要求(一)振动沉管灌注施工单一地基处理方式的CFG桩1、材料配合比设计、施工条件测试项目:A.进行施工前:水泥、粉煤灰、混凝土砂及碎石等建筑原材料检测。
B.建设施工中:检查桩体建筑材料配合比、坍落度和拔管速度、成孔深度。
C.项目施工完成后:检查桩顶标高、桩位、桩体质量。
检验桩身整体建设的完整性,采用低应变动力进行试验。
2、施工工艺重点注意环节:A.沉管;B.投料;C.拔管;D.封顶;E.制作试块。
浅析CFG桩施工工艺参数的确定摘要本文通过工程实例介绍了在黏土及粉质黏土地质条件下,通过CFG桩工艺试验,总结、确定相关施工参数,为大面积施工提供施工指导依据,为同类施工提供参考。
关键词CFG桩;施工;工艺;参数1 施工概况本次工艺性试验选在新建长沙至昆明客运专线湖南段站前工程DK27+200~DK27+300段路基内,该段路基地表为小山丘,桩体长度范围内地质情况为:黏土,褐红色,坚硬,层厚 1.75m~14.4m;粉质黏土,褐红色,坚硬,厚度大于30m。
桩位由路基中心向两侧按矩形布置,应力影响线以内桩间距1.6m,应力影响线以外间距1.8m,设计桩长19.2m~19.4m,桩径为0.5m,桩身混凝土强度等级为C20,单桩承载力设计值900KN。
采用采用长螺旋钻机成孔,高压泵送混合料灌注成桩。
2 工艺性试验目的通过工艺试验,确定采用长螺旋钻机施工CFG桩的施工工艺,确定钻进和拔管速度,测定在试验段地质条件下的钻进电流值和终钻进指标,测定混凝土灌注的充盈系数,确定混凝土配合比和坍落度是否满足施工要求。
成桩后,通过单桩静载试验,校核单桩承载力设计参数,以此确定CFG桩的机械选型,为大面积施工提供相关施工参数。
3 工艺试验准备3.1 施工用原材料及配合比选定水泥:湘乡韶峰P.O42.5水泥;砂:湘江河砂,中砂;碎石:湘潭荷塘,规格为5~31.5 mm;粉煤灰:湘潭电厂,F类Ⅱ级;水:石牛湾小溪水;减水剂:北京建工,AN4000试验室混合料理论配合比为:水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:泵送剂=215:824:1007:140:125:3.4;水胶比0.41,出厂坍落度控制在160~200mm。
3.2 机械设备配置4 试验桩施工工艺控制1)CFG桩成桩工艺性试验段桩位矩形布置,为检验不同泵送距离情况下,混凝土泵送情况,在路基左右两侧及中线位置选取3根桩作为试验桩,桩位布置见下图。
2)施工工艺流程及施工方法。
采用长螺旋成孔,芯管内泵压混合料成桩,单桩混合料控制以记录输送泵的泵送次数来推算单根桩的灌注量。
浅谈CFG桩的施工工艺摘要:CFG桩的施工,常采用长螺旋钻孔压灌成桩工艺,是国内近年来使用较广的一种新工艺。
关键词:复合地基;CFG桩;施工工艺水泥粉煤灰碎石桩(俗称CFG桩),由水泥、碎石、石屑或砂、粉煤灰加水拌和而成的混凝土,根据现场条件及工程特点,采用各种成桩机械设备,将管内泵压混合料灌注形成竖向增强体的复合地基。
它属于半刚性桩复合地基,既适用于工业厂房、民用建筑,也适用于各种堆场及道路工程。
CFG桩是经过沉管或钻孔等施工工艺,在地基中形成的并具有一定黏结强度的混凝土桩,在使用过程中,通过桩与土变形协调使桩与土共同承担荷载,并通过褥垫层来协调桩土的相对变形,桩、桩间土和褥垫层一同构成的复合地基。
这样,可以充分利用桩、桩间土的承载力共同作用,并将荷载传深层地基。
它除了能够满足工程建设的技术性能要求外,还具有较好的经济性。
当复合地基中桩体穿越较厚软土层时,如果是采用非挤土沉桩施工工艺,可以避免因桩距过小而产生明显的挤土效应,一方面不易造成周围环境的变化,如对周边建筑物的影响;另一方面,可以避免由于挤土效应产生桩的偏位或挤断等质量问题,从而能够保证复合地基的承载力等方面的性能。
所以,规范中,对挤土工艺沉桩的施工方法,桩的中心距有着严格的要求。
桩长范围内有饱和粉土、粉细砂、淤泥、淤泥质土,采用长螺旋钻成桩时,也宜采用大桩距布桩。
复合地基承载力由桩提供的的竖向抗压承载力和桩间土提供的地基承载力两部分组成,由于桩和桩间土的刚度不同,两者提供的承载力不可能完成同步。
在混凝土基础与复合地基之间,通过设置褥垫层,能够有效地减小桩土应力比,改善接近桩顶部分桩体的受力状态,混凝土基础下设置砂石褥垫层对复合地基性状的影响程度与褥垫层的厚度有关。
如以桩土荷载分担比为例,褥垫层厚度越厚,桩土荷载分担比越小。
但是,当褥垫层厚度达到一定数值后,仍继续增加厚度,但桩土荷载分担比并不会继续减小。
褥垫层的厚度,一般为桩径的40%~60%,1.工程简介本文以某商住楼工程为例,对长螺旋钻孔压灌成桩工艺,进行CFG桩的施工工艺方面进行分析。
晋江市九十九溪整治配套道路及西环路延伸线工程环湖路CFG桩试验段施工专项方案编制人:审核人:审批人:施工单位: 恒亿集团有限公司编制时间: 2012年2月22日环湖路1号桥CFG桩试段施工专项(方案)内部审批表施工专项方案报审表CFG工艺性试验桩的施工工艺及参数的确定晋江市九十九溪整治配套道路工程及西环路延伸线工程三座桥台采用CFG桩进行地基处理。
试验段CFG试验的坍落度、提钻速度上暂定为:坍落度80mm~120mm,混合料搅拌时间控制在6O~120s,提钻速度2m~2.5m/min。
1 试桩工程概况试桩地点选择环湖路K1+480~520。
地层的岩土层主要为:上部为人工填土,中部为第四系冲、淤积和残积物,下部为燕山期花岗岩及其风化岩层。
2 工艺性成桩试验2.1 设备选型及主要机械采用振动沉管成桩方法进行CFG桩施工(钻头直径为50cm)。
配400kWA变压器1台,挖掘机1台,装载机1台,推土机1台。
2.2 试桩方案K1+480~+520段设计桩长20m,桩间距1.2m,正三角形布置。
为了解桩基间距对地基挤压和桩间相互影响等情况,对50cm桩径进行试桩,试桩为5根。
2.3 材料及配合比选择CFG桩身混合材料设计强度视桩径确定,其中50cm桩径为15MPa,CFG工艺性试验桩的施工工艺及参数的确定求:送混合料控制在80~120mm,试桩C15配合比:水泥:河沙:碎石:粉煤灰:外加剂:水= 1:3.98:5.97:0.74:0.031:0.94,2.4 施工过程2.4.1 施工准备施工前,测量放出CFG施工工作面,场地回填,再进行平整、碾压。
场地成型后,进行桩位精确放样,桩中心采用钢钎定位,并用白灰标记,同时准备好需要的各种机械、材料以及人工。
钻塔上每米做出钻进深度标记,并记录地质变化时电路变化情况,为CFG施工采集有效参考数据。
然后钻机就位、对点,并对垂直度进行控制,偏差≯1 。
2.4.2 成孔、灌注钻孔开始时,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。
浅析CFG桩施工工艺参数的确定
摘要本文通过工程实例介绍了在黏土及粉质黏土地质条件下,通过CFG桩工艺试验,总结、确定相关施工参数,为大面积施工提供施工指导依据,为同类施工提供参考。
关键词CFG桩;施工;工艺;参数
1 施工概况
本次工艺性试验选在新建长沙至昆明客运专线湖南段站前工程DK27+200~DK27+300段路基内,该段路基地表为小山丘,桩体长度范围内地质情况为:黏土,褐红色,坚硬,层厚 1.75m~14.4m;粉质黏土,褐红色,坚硬,厚度大于30m。
桩位由路基中心向两侧按矩形布置,应力影响线以内桩间距1.6m,应力影响线以外间距1.8m,设计桩长19.2m~19.4m,桩径为0.5m,桩身混凝土强度等级为C20,单桩承载力设计值900KN。
采用采用长螺旋钻机成孔,高压泵送混合料灌注成桩。
2 工艺性试验目的
通过工艺试验,确定采用长螺旋钻机施工CFG桩的施工工艺,确定钻进和拔管速度,测定在试验段地质条件下的钻进电流值和终钻进指标,测定混凝土灌注的充盈系数,确定混凝土配合比和坍落度是否满足施工要求。
成桩后,通过单桩静载试验,校核单桩承载力设计参数,以此确定CFG桩的机械选型,为大面积施工提供相关施工参数。
3 工艺试验准备
3.1 施工用原材料及配合比选定
水泥:湘乡韶峰P.O42.5水泥;
砂:湘江河砂,中砂;
碎石:湘潭荷塘,规格为5~31.5 mm;
粉煤灰:湘潭电厂,F类Ⅱ级;
水:石牛湾小溪水;
减水剂:北京建工,AN4000
试验室混合料理论配合比为:水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:泵送剂=215:
824:1007:140:125:3.4;水胶比0.41,出厂坍落度控制在160~200mm。
3.2 机械设备配置
4 试验桩施工工艺控制
1)CFG桩成桩工艺性试验段桩位矩形布置,为检验不同泵送距离情况下,混凝土泵送情况,在路基左右两侧及中线位置选取3根桩作为试验桩,桩位布置见下图。
2)施工工艺流程及施工方法。
采用长螺旋成孔,芯管内泵压混合料成桩,单桩混合料控制以记录输送泵的泵送次数来推算单根桩的灌注量。
CFG长螺旋钻机管内泵压混合料灌注施工流程图
CFG桩施工采用长螺旋钻机施工。
钻机就位后,调整钻头对中,直角方向检查钻杆垂直度满足<1%,启动马达,螺旋钻杆钻入地下,钻孔过程做好记录进入各土层电流值。
钻至设计标高后,开始泵压混合料,混合料填满钻管后开始均匀提钻。
根据泵入混合料量控制提钻速度,保证钻头矛尖始终埋在混合料中,以防断桩。
5 试验总结
1)试桩记录具体情况如表1。
混合料灌注/拌合方式拌合站供料,全桩长范围不振捣拌合站供料,全桩长范围不振捣拌合站供料,全桩长范围不振捣
2)通过本次CFG工艺性试桩试验,收集了从钻孔、成孔及混凝土配合比、坍落度控制、混凝土灌注及单桩承载力等相关施工参数:
钻进:钻机就位后,利用自身液压系统调平钻架,直角方向利用钻架上对中锤核查对中,垂直度满足<1%,钻头对正桩中心竹签缓缓下落至地面,记录钻架上孔深标识初读数,根据地面标高,计算设计孔深时的终读数。
根据试验结果,钻孔过程控制钻进速度为1m~1.2m/min,一般电流值为130A,钻至设计孔深时电流值为165A~175A。
本段路基CFG桩以桩长为终孔控制标准,电流值校核。
混凝土灌注:混凝土灌注过程中,提管速度为2.1m~2.5m/min时,桩的充盈系数为1.12~1.17,满足桩身密实需要;灌注接近桩顶位置时,适当减慢提管速度,加大桩顶混凝土泵送压力,并超灌50cm高度混凝土,保证桩顶混凝土密实性。
灌注过程中,校核实际灌注量是否与设计用量相符,保证实际灌注量不小于设计用量,发生负偏差值时,需分析原因,提出解决办法。
截桩:成桩7天后,利用小型挖机清除桩周土至设计桩顶标高,局部位置人
工配合清土。
现场量测桩顶位置直径分别为52.0cm、51.7cm、53.0cm,满足设计及规范要求。
利用截桩机环向切割桩头,保证切痕10cm以上,人工截除桩头,并用钢钎找平桩头,桩顶标高误差保证在±5cm内。
严禁重锤击打桩头,严禁机械拉断桩头,防止浅部断桩。
混凝土:CFG桩C20混凝土理论配合比为:水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:泵送剂=215:824:1007:140:125:3.4;水胶比0.41,施工配合比为:水泥:水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:泵送剂=235:858:(630+420):122:100:3.35;水胶比0.48,出厂坍落度为200 mm,施工现场实测坍落度为195mm、190mm,混凝土泵送性能良好,未出现堵管现象。
通过工艺试桩试验,表明混凝土混合料理论配合比为:水泥:水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:泵送剂=215:824:1007:140:125:3.4;水胶比0.41,满足泵送混凝土需要,可作为施工指导数据。
桩身质量:CFG试桩施工混凝土浇筑过程中,共制作试件2组,28d抗压强度检测,抗压强度组值为25.5MPa,大于CFG桩设计强度20.0MPa。
成桩底应变检测,结果为桩身完整,结构质量为Ⅰ类,单桩承载力静载试验沉降满足要求。
机械选型:通过工艺试验结果表明,JZB45型液压步履式螺旋钻机、250KW 发电机组、HBT60S型混凝土输送泵及混凝土运输车的组合能满足施工需要。
6 工艺参数确定
根据试验过程的分析及成桩检测,总结在试验地质情况下,选用JZB45型液压步履式螺旋钻机施工,HBT60S输送泵配合时,可选用以下参数进行施工:
钻进数度:1m~1.2m/min
终孔标准:以桩长为主控项目,终孔电流值为165~175A之间作为校核。
混凝土配合比:水泥:砂:碎石:水:粉煤灰:泵送剂=215:824:1007:140:125:3.4;水胶比0.41。
混凝土坍落度:180±20mm,尽量接近上限值。
混凝土灌注提管速度:2.1m~2.5m/min,根据泵送管道长度及混凝土和易性等适当调整。
灌注标高:混凝土灌注至桩顶时,超过桩顶设计标高50cm,可满足桩顶密实度要求。
桩头截除:混凝土灌注7天后,可利用环向切割机械进行桩头切除。
7 结束语
通过工艺试验,对施工地质条件进行实际确认,采集施工相关技术参数,为后续施工提供具有代表性的依据,为施工质量改进提供支撑。
通过工艺试验,不仅能起到事前控制的作用,而且能有效地避免由于盲目施工或不成熟施工而造成的工程次品,减少工程损失,起到保护作用。
参考文献
[1]闫明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践.中国水利水电出版社,2000.
[2]郝俊明,水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)施工工艺.科学技术文献出版社,2006.。