CFG桩长螺旋作业指导说明书.doc

商合杭铁路安徽段站前十七标路基工程
编号：(ZYZDS-LJ--001)

CFG桩（长螺旋法）施工作业指导书

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编 制：
审 核：
批 准：

06月01日公布 07月03日实施

CFG桩（长螺旋）施工作业指导书

1、适用范围
适适用于商合杭铁路站前十七标一分部路基CFG桩（长螺旋法）施工。
2、作业准备
2.1材料准备
水泥、粉煤灰、石屑、砂、外加剂
2.2机械设备
长螺旋钻机、高压混凝土泵、混凝土泵管等辅助设施和机具。
2.3作业条件
2.3.1施工场地达成“三通一平”对软弱地面进行碾压或扎实处理。
2.3.2施工范围内地上、地下障碍物应清理或改移完成，对不能改移障碍物必需进行标示，并采取保护方法。
3、技术要求
3.1搜集场地工程地质、水文地质资料，编制水泥粉煤灰碎石桩施工方案、施工工艺设计和工序质量控制设计并经审批，对操作人员进行技术交底。
3.2测设水准控制点和路基轴线桩，测放桩位并做好标识。
3.3对材料进行复试、试配。
3.4试桩，以复核地质资料和设备、工艺是否适宜。
4、施工工艺
CFG桩施工工艺步骤图以下图。

平整场地
停钻
钻机就位
平整效果检验
泵送混合料
均匀拔钻至桩顶
测量放线
钻进至设计深度

混合料拌制

钻机移位、桩体养护

清桩间土及预留桩头

CFG桩施工工艺步骤图
4.1施工准备
4.1.1平整场地
施工前首先清除路基基底范围内生活垃圾、工业垃圾、障碍物及表层富含植物根须种植土，标识并处理场地范围内地下构筑物及管线。对于池塘地段依据设计图纸，将淤泥和水清理完成后，然后采取细粒土层层扎实，每层小于30cm。回填至设计标高后方可进行地基处理。纵向高差不得大于2m（困难地段），相邻截面高差大于2m加设一道不少于2m台阶衔接，从而降低高差再进行CFG桩施工。
4.1.2提前修好施工便道
以施工便道作为混凝土运输通道。施工便道宽度5m，厚0.6m（底层采取0.5m塘渣，顶层采取0.1m厚泥结碎石，两侧挖0.4×0.5m排水沟）
4.2施工步骤
4.2.1测量放线
施工前由测量人员放出CFG桩桩位并开钻前复核桩位。放桩位后应用打入木桩、竹片桩或点白石灰做标识。
4.2.2钻机就位
钻机就位必需平整、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。在钻机双侧校正调整钻杆垂直度，确保垂直度偏差≤1%。专员检验钻头锥尖对准桩为中心，为正确控制钻孔深度，应在桩架上做出控制深度标尺，方便在施工中观察、统计。
4.2.3混合料拌制
拌合站严格按选定配合比拌料，不得任意更改配合比。现场计量要正确，并确保在成孔前送到施工现场。每盘料搅拌时间根据一般混凝土搅拌时间进行控制，不少于120s，塌落度根据试验室配合比确定数据进行控制，确保混合料实测坍落度控制在：160~200mm。
混凝土运输采取混凝土罐车，运料及等候过程中混凝土罐必需处于旋转状态。
4.2.4密闭性试验
钻机首次钻孔时，需要先泵压水和M10水泥砂浆，将钻杆移至不影响钻孔地方，用高压输送泵开始泵压1～2m3水，然后泵压1～2m3水泥砂浆，直至钻尖出料口处泵出砂浆，目标是检验泵压管密闭性，同时在泵压之前起到润滑管道作用。
4.2.5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，开启马达钻进。通常应先慢后快，这么既能降低钻杆摇摆，又轻易检验钻孔偏差，立即纠正。在成孔过程中如发觉钻杆摇摆或难钻时，应放慢进尺，不然较易造成桩孔严重偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具扭断或损毁。依据桩长确定钻孔深度。当钻头抵达预定标高时，在动力头底面停留位置处于钻机塔身上作醒目标注，作为施工时控制桩长依据。施工时还需考虑施工工作面标高差异，作对应增减。
4.2.6灌注及拔管
长螺旋钻机钻至设计标高，停止钻进，泵车开始送料，当钻杆中孔充满混合料后，开始提升钻杆、压灌混合料。一边泵送，一边拔管，严禁先提管后泵料。设专员指挥协调钻机操作手和混合料泵操作手，确保泵送混凝土和提升钻杆默契配合，以确保成桩质量。在正常情况下，钻机提升速度控制在2～3m/min，在含水砂层段内，合适放慢提钻速度，以防流砂造成塌孔、断桩现象。
提钻速度和混合料泵送速率相协调，确保钻杆内混合料表面高度一直略高于钻杆底出料口15～25cm。
灌注完成后，桩顶采取湿黏土封顶，进行保护。黏土厚度应能满足防冻和养护要求，通常大于50cm。每根桩投料量符合设计灌注量。
4.2.7移机
当上一根桩施工完成后，钻机移位，进行下一根桩施工。施工时因为CFG桩排出土较多，常常将邻近桩位覆盖，有些还会出现钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定桩位发生移动。所以，下一根桩施工时，还应依据轴线或周围桩位置对需施工桩位进行复核，确保桩位正确。
4.2.8清桩间土及破桩头
桩体达成70%设计强度后，方可开挖，开挖桩头以人工或小型作业机械为主，采取小型机械清除时，要确保桩周围有20cm保护层，然后再用人工清除。清理完成后测量出桩顶设计标高，用混凝土切割机沿设计桩顶切除桩头，桩头切割分为三刀完成，以下图所表示。

CFG桩头切割示意图
4.2.9桩体质量检验
成桩7天内，采取低应变检验桩身完整性，抽检率为桩数10%，且每工点不少于3根。成桩28天后采取复合地基荷载试验，抽检率为桩数0.2%，且每一工点不少于3根。
5、技术人员、旁站人员现场质量监控关键点
CFG桩质量控制关键对象是：桩长；强度；桩底是否到持力层这三项指标，现场管理和监控关键点以下：
（1）测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并平整碾压后放出各桩正确位置，原地面标高控制在±2cm以内（线路纵坡、横坡考虑在内后）。施工桩顶高程控制在高于设计桩顶标高50cm处（见桩顶标高控制图）。将施工区域进行划分，并将各桩进行编号，定机定人进行管理。

桩顶标高控制图

（2）布桩时，CFG桩数量、部署形式及间距必需严格按设计要求。并遵照从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工标准。不宜从四面转向内推进施工。具体施工方法和次序由工程技术部确定。
（3）对进场施工全部长螺旋钻机在开钻前应由施工技术人员对标尺、刻画进行复核，消除标识误差。尤其是钻机初始标识要指定专员进行复查，从而有效控制桩长。使用反差大反光贴条每0.5米进行标识，粘贴在钻机导向架上，利于夜间统计人员识别读数。
（4）指派责任心强、懂技术并经严格考评合格职员对劳务队伍施工CFG桩进行现场监控和统计。
（5）现场管理人员每根桩全部要依据桩机上垂球用钢尺量测导向架垂直度，以确保桩身垂直度小于1%，确保桩体正常受力。
（6）长螺旋钻钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，开启马达钻进，通常先慢后快。在钻进过程中，如发觉钻杆摇摆或难钻时，应放慢进尺或停机查看地质情况，不然轻易造成桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。若地质和设计不符，应立即通知设计单位处理。
（7）判定钻头是否到了持力层方法：
在桩机驾驶室观察电流改变。钻机开始钻孔及软弱地层钻孔时，电流较为稳定，电流量在电机额定电流要求范围之内，当钻头碰到持力层时，瞬间电流将会增大，同时电压下降，并伴有机身晃动现象。此时，应判定钻头已达成持力层。
（8）CFG桩成桩过程由现场值班人员指挥，桩机操作手和地泵操作手亲密配合，根据先泵料后拔管标准，预防先拔管后泵料，影响桩身质量。
（9）严格控制拔管速率。拔管速率太快可能造成桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，造成桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率。正常拔管速率应控制在2～3米／分钟。
（10）整个施工过程中，应安排质检人员旁站监督，并作好施工原始统计。统计内容关键有桩号、钻孔深度、瞬间电流值、孔深、拔管速度、单孔混合料灌入量、堵管及处理方法等。
（11）为控制提钻速度，应购置秒表配发到统计人员，钻孔时间、拔管速度、灌注混凝土时间应统计至秒。当日统计每页必需由设备租赁方和项目队现场统计人当日进行相互签字确定。
（12）提钻泵送过程中，旁站人员要常常敲打输送管，确定管内混合料是否充实，以确保桩体密实。
（13）拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插，因为桩管垂直度偏差，轻易使土和桩体材料混合，造成桩身掺土影响桩身质量，施工中应避免反插。
（14）桩顶砼停灰面依据导向架上标识由值班人员判定，控制在桩顶标高以上0.5米位置。
（15）控制好混合料坍落度。大量工程实践表明，混合料坍落度过大，会形成桩项浮浆过多，桩体强度也会降低。坍落度宜控制在160mm～200mm（可依据运输混合料距离进行调整）和易性好。
（16）设置保护桩长。在泵送混合料时，比设计桩长多加0.5米料。上部用土封项，增大混合料表面高度即增加了自重压力，可提升混合料抵御周围土挤压能力，避免新打桩振动造成已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。
（17）在截取桩头前应正确测量桩顶标高，并在纵横向挂线标示桩头水平位置。凿除桩头时严禁单边打眼凿桩头，预防桩头成斜面或破损，截取后桩头面应是水平面。清理桩间土和截取桩头时，应采取对应预防方法，预防造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
（18）CFG桩施工中，每台班均须制作检验试件，进行28天强度检验。成桩28天后应立即进行复合地基承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。
（19）CFG桩施工属隐蔽工程，施工完成后优异行自检，自检频率为10%。自检合格后报第三方进行检测，检测合格报监理工程师签认后方可进行下一道工序施工。
（20） CFG桩成桩后,强度达成100%，并检测合格后填筑碎石垫层及土方。当桩顶覆盖层超出1m后，方可让大型机械进入施工区。
6、质量问题及控制方法
6.1、常见问题预防方法
（1）缩颈：关键表现为桩体局部桩径小于设计桩径，以下图所表示。

缩颈缺点桩剖面图
原因分析：1）在饱和软土中成桩， 施工次序次序不妥，如连续施打时，新 打桩对已桩作用关键表现为挤压，使得已打桩被挤成椭圆形或不规则形，产生 严重缩颈、甚至断桩；2）提钻速度太快。
预防方法：1）依据土层情况选择适宜施工工艺和设备；2）依据不一样土质， 在施工中选择适宜成桩次序，在软土中，桩距较大可采取隔桩跳打；在饱和松散粉土中施打，如桩距较小，不宜采取隔桩跳打方案；满堂布桩，不管桩距大小，均不宜从四面向内推进施工。施打新桩时和已打桩间隔时间不应小于 7 天。3）依据泵送量及地层情况合理控制提钻速度，通常控制在 2m/min～ 3m/min 为宜。
（2）扩径：关键表现为桩体局部桩径大于设计桩径，以下图所表示。

扩颈缺点桩剖面图
原因分析：1）在饱和粉土或砂土层中施工时，在剪切作用下，桩周土坍孔形成空洞，由桩体混凝土侧向膨出充填形成桩体扩径；2）桩周土为软土时受 混凝土挤压影响造成扩径。
预防方法： 1）施工前充足了解场地地层情况，桩身深度范围内有饱和粉土、 砂土或软土时应尽可能降低、降低振动；2）采取小叶片螺旋钻杆成孔，快速钻进，降低剪切能积累并对桩间土含有一定挤密作用；3）合理控制混凝土压灌 压力，使扩径部位混凝土密实形成有益扩径。
(3)断桩：桩体断裂通常有下列三种形式。

断桩示意图
原因分析：1）野蛮挖土，挖掘机械不妥，基桩受扰动碰撞，在剪力作用下 断裂； 2）提钻过高造成断桩，泵送混凝土料和提钻速度匹配不合理造成断桩； 3） 成品保护不力、冬季冻涨；4）截断桩头施工方法不合理。
预防方法： 1）要严格按不一样土层进行配料，搅拌时间要充足，每盘控制在大于120s。 2）控制拔管速度，通常 2～3m/min。3）混合料应注意做好季节施工。雨期防雨，冬期保温， 全部要苫盖，并确保灌人温度 5℃以上(冬期按规范)。4）桩体施工完成待桩达成设计强度70%(夏季约4～5d、冬季约7～8d，需依据同条件试件确定具体时间)，方可进行开槽。
6.2缺点处理方法
出现桩体缺点，常见处理方法有接桩法，钻孔补强法，补桩法等。
（1）接桩法：当成桩后桩顶标高不足或缺点深度不大时，常采取接桩法处理，方法有以下两种：
1)开挖接桩：采取锹或小型人工洛阳铲开挖桩周土至正常桩径截面以下大于 200mm，将 异常桩头凿除，桩顶水平、凿毛并清理洁净，桩壁清理洁净，采取高一标号混凝 土补加至桩顶设计标高，补加部分桩直径宜大于原桩直径 200mm。

开挖接桩示意图
2)嵌入式接桩：当基桩缺点较小，清除已浇混凝土有困难时，可采取此法。开挖缺点桩桩周 土，范围不少于桩周以外 100mm，深度大于缺点部位以下 200mm，桩体表面清 理洁净，采取高一标号混凝土混凝土补加至桩顶设计标高。

嵌入式接桩示意图
（2）钻孔补强法：此法适应条件是桩身混凝土严重蜂窝，离析，松散，强度不够及桩长不足等事故，常见高压注浆法来处理。桩身混凝土局部有离析，蜂窝时，可用钻机钻到质量缺点下一倍桩径处，进行清洗后高压注浆。桩长不足时，采取钻机钻至设计持力层标高；对桩长不足部分注浆加固。
（3）补桩法：在路基填筑施工前，可在桩和桩之间补桩。
7、质量控制及检验
7.1质量控制
（1）桩长和直径要加强控制，确保符合设计要求。桩顶标高应按《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》要求高出设计标高50cm。
（2）CFG桩施工中，每台班做一组（3块）试块，进行28d标准养护试件抗压强度检验。
（3）桩身每方混合料掺加粉煤灰量应严格按配合比施工。
（4）整个施工过程中，安排质检人员旁站监督，并做好施工原始统计，统计钻孔及灌注混凝土起至时间、混凝土坍落度、拔管速度、孔深、单孔混合料灌入量等。
（5）摩擦桩以桩长控制为主，瞬间电流值控制为辅；端承桩根据瞬间电流控制为主，桩长控制为辅标准控制桩长。
7.2检验
（1）原材料检验
同一产地、品种、规格且连续进场水泥，袋装水泥200t为一批、散装水泥500t为一批，当袋装水泥不足200t或散装水泥不足500t时也按一批计。同一产地、品种、规格且连续进场粗、细骨料，分别每400m3为一批，当不足400m3时也按一批计。多种原材料施工单位每批抽样检验1组。
（2）混合料坍落度及强度应符合要求，每个台班均应对坍落度进行检验，并必需制作混合料检验试件，进行28d强度检验。
检验数量：施工单位每台班抽样检验3次。
检验方法：现场坍落度试验。
（3）桩身完整性检测方法、数量及标准见《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-）。
检测数量：检验总桩数10%。
检测方法：低应变检测。
（4）CFG桩按复合地基设计时，处理后复合地基承载力、变形模量应满足设计要求；按柱桩设计时，处理后单桩承载力应满足设计要求。
检验数量：总桩数2‰，且每检验批不少于3根。监理单位见证检验，勘察设计单位现场确定。
检验方法：平板载荷试验。
（5）CFG桩桩位、垂直度、有效直径许可偏差应符合下表要求。
序号
检验项目
许可偏差
施工单位
检验数量
检验方法
1
桩位(纵横向)
50mm
按成桩总数10%抽样检验，且每检验批不少于5根
经纬仪或钢尺丈量
2
桩体垂直度
1%
经纬仪或吊线测钻杆倾斜度
3
桩体有效直径
大于设计值
开挖50-100cm深后,钢尺丈量
8、人员及机械配置
8.1人员配置及分工情况
（1）配置机手7名，工人24名。分两个班组进行作业。负责现场机械操作、混合料灌注等作业。
（2）现场技术员、安质员、试验员各1名。负责监控每道工序按标准化作业，并做好施工统计。
（3）现场生产责任人1名。负责指挥现场生产。
8.2机械配置
序号
设备名称
型号和功率
单位
数量
备注
1
长螺旋钻机
JZL-60
台
2

2
混凝土输送泵
HBT-60
台
2

3
砼输送车

台
5

4
挖掘机

台
4

5
混凝土切割机

台
4

9、环境保方法
（1）在机械施工过程中，要尽可能降低噪音、废气、废水及尘埃等污染。以保障当地居民和施工人员健康。
（2）对清理场地表层腐植土，砍伐荆棘等废料，要立即运到指定地点进行废弃。在弃土场不含有条件时，可临时堆放在施工场地。
（3）清理输送管、输送泵和其它机械设备废水、废油等有害物质和生活污水，不得直接排放到河流、池塘或其它水域中，也不得倾卸在饮用水源周围土地上，预防污染水源和土壤。
（4）施工前做好场地临时排水系统，确保排水通畅并确保遇雨水时不浸漫农田。
10、安全确保方法
（1）以项目经理为首，由安全、工程、技术质量、专职安全员等各方面管理人员组成安全确保体系，建立项目经理部安全工作委员会，领导和组织实施安全工作。
（2）分析安全难点, 确保安全管理关键，在施工现场设置安全标识牌。
（3）现场电气设备均作漏电保护装置，配电线采取三相五线制。
（4）施工机械使用严格根据相关要求实施，无关人员严禁使用。
（5）建立严格安全教育制度，坚持入场教育、坚持每七天按班组召开安全工作教育研讨会，增强安全意识，使安全工作落到广大群众基础上。
（6）编制安全技术交底，设计和购置安全设施。
（7）强化安全法制观念，严格实施安全工作文字交底，双方认可，坚持特殊工种持安全操作证上岗制度等。
（8）加强施工管理人员安全考评，增强安全意识，避免违章指挥。
（9）钻机应放置平稳，安装后钻杆中心线偏斜应小于全长1%。
（10）钻孔中如遇卡钻，应立即切断电源、停止下钻，在未查明问题前不得强行开启。
（11）钻孔过程中遇有机架晃动、移动、偏斜应立即停钻。
（12）清洗泵管时，出口方前方10m内不得有些人。
（13）钻机作业中，施工人员必需佩戴安全帽。
（14）钻机作业中，应有专员负责电缆收放。
（15）钻孔时，严禁用手清除螺旋片上泥土。