cfg系列液压步履式长螺旋钻机详细说明及地基加固.docx

CFG系列液压步履式长螺旋钻机详细说明：
CFG桩机工法是目前应用较为广泛的地基处理方法之一，该工法已被正式列入国家级新工法。是近几年来兴起的一种新的桩基础处理技术。CFG系列钻机是国家重点环保型新产品，CFG系列钻机是地基与基础处理设备是目前较常用的工程机械广泛应用于城建、居民建筑、能源、市政、交通、水利、等桩基础工程适合于CFG工程、灌注桩、预制桩、挤扩桩、地下连续墙、软基加固等多种工程，该类钻机具有成孔效率高、质量好、无振动、无冲击、无噪声、无泥浆污染、耗用钢材少、施工工期短、及机械化程度高等优点，是一种文明施工的理想选择。
1桩机组成
    该机包括液压步履桩架和钻进系统两部分。桩架采用液压步履式底盘，自动化程度高，可自行行走及回转，设有液压支腿以辅助行走及回转并增加施工时的整机稳定性。桩架设计有拖行装置，可整机进行转运。立柱为可折叠式箱型立柱，法兰连接方式，由液压缸控制其起降。钻进系统包括动力头与钻具，动力头的输出轴与螺旋钻具为中空式，桩机采用长螺旋成孔，可通过钻杆中心管将混凝土{或泥浆]进行泵送混凝土ＣＦＧ桩施工，即能钻孔成孔一机一次完成，也可用于干法成孔、注浆置换改变钻具后还可采取深层搅拌等多种工法进行施工。 
2结构及工作原理
    该机液压步履桩架主要由顶部滑轮组、立柱、斜撑、底盘、行走机构、回转机构、卷扬机构、操纵室、液压系统、电气系统及拖行机械组成．
2-1立柱为折叠式，采用箱形截面结构型式，法兰连接方式。立柱两侧配有圆形滑道作为动力头、钻杆上下运动的导向和抗扭。此种钻机配备的箱形可折叠式立柱利用液压缸进行起降，方便快捷，运输时也不需拆卸。立柱下部与上盘铰接，中后部与斜撑铰接，立柱顶部有滑轮组，用来完成对动力头、钢筋笼和注浆导管等的起降。动力头可沿滑道上下滑动托运时拆卸。
行走机构
2-2行走机构为液压步履式。前进时四个支腿液压缸支地，下盘离地通过液压系统驱动行走油缸实现钻机履靴前行，然后收起支腿，通过液压缸收缩拉动底盘前行，经过如此反复操作实现钻机前行。
2-3 回转机构
    回转机构由中速液压马达通过一级行星减速器带动，在四个支腿液压缸的配合下，可使桩机实现回转。由于液压马达具有功率稳定、运转平稳、转动惯性小和启动效率高等特点，因而桩机具有回转平稳、无冲击、无振动、整机的稳定性良好及使用寿命长的优点。
3 拖行装置
支腿液压缸支地，支起底盘可以方便快捷地安装和拆卸拖行装置。拖行装置主要由８个轮胎组成，由于桩架设计有拖行装置，因而运输时不须整机拆卸，只把部分组件（主要包括动力头、斜撑、钻头、钻杆、滑动支架、立柱顶部滑轮组）解体即符合公路运输要求。
4 动力头采用三环减速机构，此种减速机构已是相当成熟的产品。大中心孔的减速机，成载过载能力高、结构紧凑、噪音小、寿命长，是目前国内钻机最理想的动力装置。它有两个风冷电机、减速器、弯头、排气装置、提升架和滑快组成。工作时联轴器带动减速器的高速旋转，将动力低速轴，低速轴通过法兰带动钻杆、钻头作旋转运动。
5 操纵室
    操纵室位于钻机前部立柱下方，铁壳结构，三面开窗，可保证视野开阔，安全舒适。钻机是由电液联合控制，所有操纵电钮及手柄都置于操纵室前方的控制面板上，操作方便快捷。

地基加固（CFG桩）
一、特点和适用范围
CFG桩为桩体中掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩体，与桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。桩，桩间土与基础之间必须设置一定厚度的褥垫层，即褥垫层是高粘结强度桩复合地基的一部分。
CFG桩属高粘结强度桩，与素硷桩的区别仅在于桩体材料的构成不同，在其受力和变形特性方面无什么区别。复合地基性状和设计计算，对其它高粘结强度桩复合地基都适用。CFG桩可适用于条形基础、独立基础，也可用于筏基和箱形基础。就土性而言，CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。
二、材料
CFG桩的骨干材料为碎石。石屑为中等粒径骨料，当桩体强度小于5MPa时，石屑的掺入可使桩体级配良好，对桩体强度起重要作用，相同碎石和水泥掺量，掺入石屑可比不掺石屑强度增加50％左右。
其它材料为粉煤灰、水泥、及水，其中粉煤灰可使用桩体具有明显的后期强度。
三、施工准备
1、资料和条件
（1）建筑物场地地质勘探报告
（2） CFG桩布桩图以及设计说明
（3）建筑物场地的水准控制点和建筑物位置控制坐标等资料
（4）具备”三通一平”条件
2、技术措施
(1) 确定施工机具和配套设备。
(2) 材料供应计划，标明所用材料的规格、技术要求和数量。
(3) 试成孔应不少于2个，以复核地质资料以及设计、工艺是否适宜，核定选用的技术参数。
(4)按施工平面图放好桩位。
(5)确定施打顺序
施打顺序与土性与桩距有关。软土中桩距较大，可采用隔桩跳打，饱和的松散粉土中施工，如果桩距较少，不直采用桩跳打方案；满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周转圈向内推进施工。
(6)复核测量基线、水准点及桩位、CFG桩的轴线定位点。
(7)振动沉管机沉管表面应有明显的进尺标记（以米为单位）。
3、施工设备：螺旋钻机，混凝土输送泵，搅拌机。
4、施工工艺
（1）桩机进入现场，根据设计桩长，沉管入土深度确定机架高度和沉管长度。
（2）桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。
（3）启动马达沉管到予定标高，停机。
（4）沉管过程中做好记录，每沉1米记录电流表电流一次，见表1。
（5）停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平，混合料设计配批经搅拌机加水拌和，拌和时间不得少于1分钟，如粉煤灰用量较多，拌和时间还要适当放长，落度要求3-5厘米，成桩后浮浆厚度以不超过20厘米为宜。

（6）启动马达，留振5-10秒，开始拨管，拨管速度为1.2-1.5米/分钟（拔管速度为线速）如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率还可放慢。拨管过程中不允许反插，如上料不足，须在拨管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到设计要求，成桩后桩顶标高应考虑计入保护桩。
（7）沉营拨出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料湿粘土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。
（8）施工过程中，抽样做试块，试压28大抗压强度。
（9）待桩体达到一定强度（一般3-7天），进行开槽及桩头处理。
（10）桩头处理完毕后进行褥垫层铺设，褥垫层所用材料为级配砂石，最大粒径不超过3厘米。褥垫层一般厚度10-30厘米，虚铺后采用静力压实，褥垫层高度比基础宽度要大，其宽出部分不直小于褥垫层的厚度。
5、质量要求，安全措施及成品保护
（1）质量要求
A、桩长允许差≤ 10cm
B、桩径允许差≤ 2cm
C、垂直度允许差≤ l %
D、桩位允许偏差：
满堂红布桩的基础茎≤ 1/2 D
条基：垂直轴线方向≤ 1/4 D，单排布桩不得大于6厘米。
顺轴线方向≤ 1/3 D，单排布桩不得大于1/4 D
E、 CFG桩施工完毕，对桩进行低应变桩身完整性检测和单桩承载力检测，桩身完整性随机抽取桩数的10%，静载抽几根即可。桩的承载力，必须达到桩的极限承载力。
（2）安全措施
A、电器系统设专人负责，配备电器保护装置，随时检查。
B、设备定期检修，钻机，混凝土泵，搅拌机等必须由专职人员按操作规程操作。
C、施工人员进入现场必须戴安全帽。
D、施工前对施工人员进行专项交底。
E、现场设专职安全员，负贡现场安全施工。
（3）成品保护
A、CFG桩施工完毕，待桩基达到一定强度（一般3-7天）后可进行开槽。
B、土方开挖时不可对设计桩顶标高以下的桩体产主损害，尽量避免扰动桩间土。
C、剔除桩头时先找出桩顶标高位置，用钢钎等工具沿桩周向桩心逐次剔除多余的桩头，直到设计桩顶标高，并把桩顶找平，不可用重锤或重物横向击打桩体，桩头剔至设计标高处，桩顶表面不可出现斜平面。
D、如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下，必须采取补救措施，可用C20豆石混凝土接桩至设计桩顶标高，接桩过程中保护好桩间土，见下图。
6、技术经济指标
CFG桩桩长可以从几米到20多米，并且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40％ ~ 75％之间变化，使得复合地基承载力提高幅度大并具有很大的可调性。
CFG桩复合地基通过褥垫与基础联接，保证桩问土始终参与工作，与传统的桩基相比，桩的数量

可大大减少，且CFG桩不配筋，桩体利用长螺旋钻孔灌注桩系用长螺旋钻机钻孔，至设计深度后进行孔底清理，下钢筋笼，灌注混凝土成柱。其特点是成孔不用泥浆或套管护壁，施工无噪声、无振动，对环境无泥浆污染；机具设备简单，装卸移动快速，施工准备工作少，工效高，降低施工成本等。本工艺标准适用于民用与工业建筑地下水位以上的一般粘性土、砂土及人工填土地基采用长螺栓钻成孔灌注桩工程。
一、材料要求
1、水泥
用425号矿渣水泥或普通水泥。
　　2、砂
　　中砂或粗砂，含泥量小于5%。
　　3、石子
　　卵石或碎石，粗径5～32mm，含泥量小于2%。
　　4、钢筋
　　品种和规格应符合设计要求，并有出厂合格证及试验报告。
　　5、外加剂、掺合料 　　根据施工需要按试验确定。
　　二、主要机具设备
　　采用CFG20型或CFG25型长螺旋钻机，带硬质合金钻头。另配钢筋加工、混凝土拌制、浇筑系统设备。
　　三、作业条件
1、地质资料、施工图纸、施工组织设计已齐全。
2、施工场地范围内的地面、地下障碍物均已排除或处理。场地已平整，对影响施工机械运行的松软场地已进行适当处理，并有排水措施。
　　3、施工用水、用电、道路及临时设施均已就绪。
　　4、现场已设置测量基准线、水准基点，并妥加保护。施工前已复核桩位。
5、在复杂土层中施工时，应事先进行成孔试验，数量一般不少于2个。
四、施工操作工艺
1、钻孔机就位时应校正，要求保持平整、稳固，使在钻进时不发生倾斜或移动。在钻架上应有控制深度标尺，以便在施工中进行观测、记录。
2、钻孔时，先调直桩架挺杆，对好桩位；启动钻机钻0.5～1.0m深，检查一切正常后，再继续钻进，土块随螺栓叶片上升排出孔口，达到设计深度后停钻，提钻，检查成孔质量；即可移动钻机至下一桩位。
3、钻进过程中，排出孔口的土应随时清除、运走，钻到预应深度后，应在原深处空转清土，然后停止回转，提钻杆，但不转动，孔底虚土厚度超过标准时，应分析原因，采取措施处理。
4、钻进时如严重坍孔，有大量的泥土时，需回填砂或粘土重新钻孔或往孔内倒少量土粉或石灰粉。如遇有含石块较多的土层，或含水量较大的软塑粘土层时，应注意避免钻杆晃动引起孔径扩大，致使孔壁附着扰动土和孔底增加回落土。
5、清孔后应用测绳（锤）或手提灯测量孔深及虚土厚度。虚土厚度等于钻深与孔深之差值，一般不应大于100mm。如清孔时少量浮土泥浆不易清除，可投入25～60mm的卵石或碎石插实，以挤密土体。

6、钢筋笼骨架应一次绑好，并绑好砂浆块，对准孔位吊直扶稳或用导向钢筋，缓慢送入孔内，注意勿碰孔壁。下放到设计位置后，应立即固定。保护层应符合要求。钢筋笼过长时，可分二段吊放，采用电焊连接。
7、钢筋笼定位后，应即灌注混凝土，以防塌孔，混凝土的坍落度一般为8～10cm；为保证其和易性和坍落度，应适当调整砂率，掺减水剂和粉煤灰等。
8、桩混凝土浇筑应连续进行，分层振实，分层高度一般不得大于1.5m，用接长软轴的插入式振动器，配以钢钎捣实。浇筑至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以便在凿除桩顶浮浆层后，标高符合设计要求。
9、桩顶有插筋时，应使垂直插入，防止插斜或插偏，保持有足够的保护层。
10、冬期气温在0度以下浇筑混凝土时，应采取适当的加热保温措施，在桩顶混凝土未达到40%抗冻临界强度前，不得受冻。雨期施工现场应采取有效防雨、排水措施。桩成孔后立即下钢筋笼浇筑混凝土，以避免桩孔灌水造成塌孔。
五、质量标准
（一）保证项目
1、桩的原材料和混凝土强度等级必须符合要求和施工验收规范的规定。
2、桩的成孔深度必须符合设计要求，以摩擦力为主的桩，沉渣厚度严禁大于300mm；以端承力为主的桩，沉渣厚度严禁大于100mm。
3、实际浇筑混凝土量严禁小于计算体积。
4、浇筑后桩顶标高及浮浆处理，必须符合设计要求和施工规范的规定。
（二）允许偏差项目
钢筋笼：主筋间距允许偏差±10mm
　　　　箍筋间距允许偏差±20mm
　　　　直径允许偏差±10mm
　　　　长度允许偏差±50mm
桩的位置偏移：
垂直于偏基中心线：
1～2根桩、单排桩、群桩基础的边桩允许偏差：d/6且不大于200mm。
沿桩基中心：
条形基础的桩、群桩基础的中间桩：d/4且不大于300mm
垂直度允许偏差H/
桩基质量取决于勘察、设计、施工等许、多因素，销有不慎，就可能造成质量事故。对质量事故的分析与处理，是否正确，往往影响建筑物的安全使用，工程造价及工期，严重的甚至炸毁整幢建筑物。根据重庆地区的地质特性和我近二十年来在现场实践经验，认为造成桩基质量事故主要原因有以下几类。
l 测量放线错误，使整个建筑物错位或桩位偏差过大。
2 单桩承载力达不到设计要求。
3 成桩中断事故。如钻孔灌注桩塌孔，卡钻。
4 灌注桩成桩质量，包括沉渣超厚、混凝土离析、桩身夹泥、混凝土强度达不到设计要求、钢筋错位变形严重等。

5 断桩。灌注砼施工质量失控，发生断桩事故
6 桩基验收时出现的桩位偏差过大。
7灌注桩顶标高不足。常见的有三种，一是施工控制不严，在未达到设计标高时混凝土停浇；另一种虽然标高达到设计值，因桩顶混凝土浮浆层较厚，凿出后出现桩顶标高不足。
当桩基发生事故后，若处理不及时，结果给工程留下隐患。为了防止类似问题的发生，我总结历年来处理钻孔灌注桩基事故的一些经验，供同行参考。
一， 钻孔灌注桩基事故分析处理的一般程序，如下图.
二． 桩基处理的一般原则
(一)处理前应具备的条件
桩基质量取决于勘察、设计、施工等许、多因素，销有不慎，就可能造成质量事故。对质量事故的分析与处理，是否正确，往往影响建筑物的安全使用，工程造价及工期，严重的甚至炸毁整幢建筑物。根据重庆地区的地质特性和我近二十年来在现场实践经验，认为造成桩基质量事故主要原因有以下几类。
l 测量放线错误，使整个建筑物错位或桩位偏差过大。
2 单桩承载力达不到设计要求。
3 成桩中断事故。如钻孔灌注桩塌孔，卡钻。
4 灌注桩成桩质量，包括沉渣超厚、混凝土离析、桩身夹泥、混凝土强度达不到设计要求、钢筋错位变形严重等。
5 断桩。灌注砼施工质量失控，发生断桩事故
6 桩基验收时出现的桩位偏差过大。
7灌注桩顶标高不足。常见的有三种，一是施工控制不严，在未达到设计标高时混凝土停浇；另一种虽然标高达到设计值，因桩顶混凝土浮浆层较厚，凿出后出现桩顶标高不足。
当桩基发生事故后，若处理不及时，结果给工程留下隐患。为了防止类似问题的发生，我总结历年来处理钻孔灌注桩基事故的一些经验，供同行参考。
一， 钻孔灌注桩基事故分析处理的一般程序，如下图.
二． 桩基处理的一般原则
(一)处理前应具备的条件
1．事故性质和范围清楚。
2．目的要明确，应有预定处理方案。
3．参加的人意见基本一致，并确定处理方案。
4，设计人员认可签字。
(二)事故处理应满足的基本条件
l l对事故处理方案要求安全可靠，经济合理，施工期短，方法可靠。
2．对未施工部分应提出预防和改进措施，防止事故的再次发生。
(三)事故应及时处理，防止留下隐患
1．桩成孔后，应检查桩孔嵌入持力层深度，岩石强度，沉渣厚度，桩孔垂直度等数据必须符合设计要求，只要有一项不符合设计要求，就应及时分析解决，建设单位代表签字认可后，方能灌注砼、移动钻机，防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。
2．基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料，发现质量上有争议问题，必须意见；致后

方能挖土，防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。
(四)应考虑事故处理对已完工程质量和后续工程方式的影响。如在事故处理中采取补桩时，会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩。
(五)选用最佳处理方案。桩基事故处理方法较多，但对方案要进行技术经济比较，选择安全可靠，经济合理和施工方便的方案。
三． 桩基事故的常用处理方法
常用方法有接桩，补桩，补强，扩大承台(粱)，改变施工方法，修改设计方案等。下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况。
(一) 接桩法
当成桩后桩顶标高不足，常采用接桩法处理，方法有以下二种。
1． 开挖接桩 挖出桩头，凿去混凝土浮浆及松散层，并凿出钢筋，整理与冲洗干净后用钢筋接长，再浇混凝土至设计标高。
2，嵌入式接桩 当成桩中出现混凝土停浇事故后，清除已浇混凝土有困难时，可采用此法。
(二) 补桩法
桩基承台(梁)施工前补桩，如钻孔桩距过大，不能承受上部荷载时，可在桩与桩之间补桩。
(三)钻孔补强法
此法适应条件是基身混凝土严重蜂窝，离析，松散，强度不够及校长不足，桩底沉渣过厚等事故，常用高压注浆法来处理，但此法一般不宜采用。
l，高压注浆补强
(1)桩身混凝土局部有离析，蜂窝时，可用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处，进行清洗后高压注浆。
(2)校长不足时，采用钻机钻至设计持力层标高；对桩长不足部分注浆加固。
各种桩机操作人员应经培训考试合格取得特种作业人员操作证后，凭操作证操作，严禁无证操作。
2．桩架应垂直，桩架前倾不得超过5°，后仰不得超过18°。
3．吊桩钢丝绳与导杆的夹角不得大于30°。吊桩应按起重工操作规程操作。吊预制桩时，严禁斜位、斜吊。
4．插桩后应将吊锤的钢丝绳稍许放松，以防锤头打下时，猛拉钢丝绳，吊锤钩头应锁住。
5．柴油锤桩机，吊锤、吊桩必须使用卷扬机的棘轮保险。桩锤起动打桩前应拉开机械锁，使吊锤齿爪缩回，起动钩伸出后方可起动，防止将锤体吊离桩顶发生倒桩事故。
6．柴油锤桩机，用调整供油量控制落锤高度，见到上活塞第二道活塞环时，必须停止锤击。
7．柴油锤桩机，打桩作业结束时，汽缸应放在活塞座上。桩锤应用方木垫实或用销子锁住。
8．震动沉桩时，禁止任何人停留在机架下部。震动拔校时，应垂直向上，边震边拔。
9．静力压桩机的施工场地应平整夯实，坡度不大于3%，无积水，确认无地下埋藏物。
10．静力压桩机的电源电缆必须架空，电箱和电动机接地接零保护线牢固可靠，触电保护器动作灵敏有效，不得在高低压电线下压桩，移动桩机时必须保持与高压线安全距离不小于6m。
11．作业前，应检查液压系统连接部位是否牢靠，进行空载运转，检查有无漏油、压力表、安全阀是否正常，确认安全可靠后，方可作业。
12．打桩作业中，应设置警戒区域，禁止行人通过或站立停留。
13．桩机发生故障时，应断电、停机，报告机修组检修，不得擅自检修，禁止未停机时检修或接桩。
14．遇大雨、大雾或六级及其以上大风时，应立即停止打桩作业，并加固桩机。