長螺旋鉆施工工法

1、CFG®長螺旋鉆施工工法袁海波中交一航局第四工程第八工程部1 .前言CFG樁是由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和,采用長螺旋鉆孔,用水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂漿混合料加水?dāng)嚢柚瞥刹⑦M行管內(nèi)泵壓混合料灌注形成的可變強度樁.CFG樁是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型.通常在根底和樁頂之間設(shè)置一定厚度的褥墊層,使樁土共同承當(dāng)荷載形成復(fù)合地基.故可根據(jù)復(fù)合地基性狀和計算進行工程設(shè)計.CFG樁一般不用配筋,并且還可利用工業(yè)廢料粉煤灰和石屑作摻和料,進一步降低了工程造價.2 .工法的特點本工法之主要特點是與灌注樁、高壓旋噴樁、振動沉管CFG樁等同類地基根底相比擬具有造價低廉、施工速度快的特

2、點,同時施工時噪聲低,無泥漿污染等建筑污染,具有環(huán)保、廉價、快捷的特點,同時根據(jù)工程地基處理要求不同,可以選擇灌注不同填料,從而增大了該工法的適用范圍.3 .適用范圍本工法適用性廣泛,主要適用于黏性土、粉土、砂土和靠自重固結(jié)的素填土等地基的加固處理,對淤泥質(zhì)土應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性.4 .工藝原理長螺旋CFG樁工法施工是利用螺旋鉆桿通過旋轉(zhuǎn)將地基土體旋挖傳導(dǎo)至地面,從而成孔.同時為預(yù)防縮頸、塌孔等施工質(zhì)量缺陷,在鉆桿上提過程中,水泥粉煤灰碎石混合料采用壓力泵通過空心螺旋鉆桿泵送至樁孔中從而到達成樁效果.本工法施工鉆桿上提過程中,引進灌注樁水下灌注碎的原理,使出料口鉆頭始終保持在

3、混合料液面以下一定高度,從而預(yù)防了夾層斷樁等缺陷,同時由于碎通過泵送壓入孔中,預(yù)防了縮頸等.5 .施工工藝流程及操作要點5.1 CFG樁施工工藝流程工作采用先導(dǎo)孔法一.利用從螺旋提出的芯樣核對每個地層,同時要注意是否有軟；樁帽施工：弱層.假設(shè)勘探出'的持方層標(biāo)高和設(shè)訐工相差超過1m或其他異常情況時,將相關(guān)資料報設(shè)計進行核查處理3根據(jù)設(shè)計樁長情況,進場相應(yīng)匹配的長螺旋鉆機.施工前應(yīng)進行工藝性試驗,數(shù)量不小于4根,以確定設(shè)備、工藝、施工順序,確定材料選擇、混合料配合比、坍落度、攪拌時間、拔管速度等各項工藝參數(shù),并報現(xiàn)場監(jiān)理審查簽認后作為施工依據(jù).進場的長螺旋鉆機根據(jù)設(shè)計情況如下表選配.表1

4、長螺旋鉆機規(guī)格與技術(shù)性能表動力頭型號鉆孔深度m動力頭kW最大紐距kNm鉆孔直徑mmGLZ222245>233400800GLZ262655>244400800GLZ303055>244400800GLZ30A3075>260400800ZKL8000BB1637>230.716800SZKL600BB1345>26005.2.2鉆機就位移動鉆機至設(shè)計樁位,利用樁機塔身前后和左右垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿,校正位置,使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中央.鉆桿的垂直度可以利用在鉆進井架上豎向線墜或經(jīng)緯儀進行調(diào)整限制,垂直度偏差不應(yīng)大于1%,樁位偏差不大于5cm05.2.3鉆進至設(shè)計

5、標(biāo)高預(yù)防傾斜和錯位.同時邊鉆進邊清理樁位周邊鉆孔開始時,關(guān)閉鉆頭閥門,向下移動鉆桿至鉆頭接觸至地面時,啟動電機鉆入,鉆進時應(yīng)先慢后快.在遇到較硬土層,鉆桿出現(xiàn)搖晃,進尺困難時,應(yīng)放慢速度,直至鉆至設(shè)計標(biāo)高.鉆桿上應(yīng)作好鉆進長度標(biāo)記,記錄鉆進深度.整個鉆進過程中應(yīng)注意保持鉆機穩(wěn)定,的土.鉆到硬質(zhì)基底的判定標(biāo)準(zhǔn):(1)鉆進電流表到達試驗樁取得的到達硬底的試驗值；(2)鉆進鉆桿搖晃厲害,進尺緩慢；(3)通過對鉆桿取出的芯樣進行判別；5.2.4 混合料拌和、灌注施工時應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)試驗室批準(zhǔn)的配合比進行施工.CFG樁要求使用集中拌合站集中供料,碎罐車運送至現(xiàn)場.混合料攪拌時的上料順序為先裝碎石,再加水泥、

6、粉煤灰,最后加中粗砂,攪拌均勻.每盤料攪拌時間不小于60秒,混合料塌落度限制在160-180mm,每臺班制作檢查試件,進行28天標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度檢測,強度值須滿足設(shè)計要求.混合料采用泵送.通過試樁確定每沖程的泵送量,混合料的泵送量應(yīng)結(jié)合試樁確定的數(shù)量計算確定,泵送應(yīng)連續(xù)進行不得停泵待料.當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管(鉆桿芯管充滿通過試樁時泵送沖程次數(shù)確定),嚴(yán)禁先提管后泵料.鉆桿應(yīng)靜止提拔,提拔速度一般應(yīng)限制在2.0-3.0m/min,施工中應(yīng)嚴(yán)格按工藝試驗確定并經(jīng)批準(zhǔn)的參數(shù)限制拔管速度和混合料泵送量,并保證連續(xù)提拔,連續(xù)供料.5.2.5 清土、截除保護樁鉆桿鉆進取出芯土在碎強度到達設(shè)計強

7、度后用小型挖機裝到施工范圍外,再裝運泊走,預(yù)防擾動樁間土,同時限制開挖深度,不得超挖.樁頭周邊土方采用人工開挖,嚴(yán)禁超挖,保護樁頭局部截除采用截樁機切割,嚴(yán)禁使用挖機挖除.5.2.6 質(zhì)量檢測當(dāng)鉆桿拔出地面,確認成樁符合設(shè)計要求后用麻袋覆蓋,然后移機繼續(xù)下一根樁施工.施工過程中,應(yīng)密切關(guān)注地面隆起及樁頂浮漿情況,預(yù)防擠壓造成斷樁.全段施工完成,靜置28天后,根據(jù)設(shè)計要求對樁身完整性、樁體強度、單樁和復(fù)合地基承載力等進行試驗.5.2.7 樁帽施工如設(shè)計有樁帽,按設(shè)計位置進行測量放樣,并用石灰標(biāo)識每個樁帽四周位置,并對每個樁帽開挖高度進行技術(shù)交底.開挖出樁帽位置的土方,鑿除樁頭局部至設(shè)計標(biāo)高,同時

8、對基底密實情況、開挖深度、寬度等指標(biāo)進行驗收,合格后才能現(xiàn)場澆筑樁帽碎；樁帽土開挖完后要及時澆筑,如不能及時澆筑碎,應(yīng)采取用采條布覆蓋等保護舉措,預(yù)防受雨水浸泡；樁帽澆筑完后及時用濕麻袋覆蓋養(yǎng)護.6 .材料與設(shè)備6.1 材料選擇6.1.1 水泥(1)根據(jù)工程特點、所處環(huán)境以及設(shè)計、施工要求,選用強度等級為32.5以上的水泥.(2)施工前,對選用的水泥應(yīng)作初終凝時間、安定性和強度,作為生產(chǎn)控制和進行配合比設(shè)計的依據(jù).必要時,應(yīng)檢驗水泥的其他性能.(3)水泥應(yīng)按規(guī)定堆放在防雨、防潮的水泥庫內(nèi).如因儲存不當(dāng)引起質(zhì)量明顯下降或水泥出廠超過三個月時,應(yīng)在使用前對其質(zhì)量進行復(fù)驗,并按復(fù)驗結(jié)果使用.6.1.

9、2 褥墊層材料褥墊層材料宜用中砂、粗砂、碎石或級配砂石等.最大粒徑不宜大于30mm0不宜選用卵石,卵石咬合力差,施工擾動容易使褥墊層厚度不均勻.6.1.3 碎石碎石粒徑2050mm,松散密度1.39t/m3,雜質(zhì)含量小于5%.6.1.4 石屑粒彳52.510mm,松散密度1.47t/m3,雜質(zhì)含量小于5%.6.1.5 粉煤灰粉煤灰應(yīng)選用m級或加級以上等級的粉煤灰.6.2 主要機具主要機具有螺旋鉆機、強制式混凝土攪拌機、翻斗運輸車、裝載機、混凝土輸送泵、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺等.7 .質(zhì)量限制7.1 主控工程廳P檢驗工程合格標(biāo)準(zhǔn)施工單位檢驗數(shù)量檢驗方法1水泥和粗細骨料品種、規(guī)格及質(zhì)量滿足設(shè)計要求每

10、批抽樣檢驗1組質(zhì)量證實文件及抽樣試驗2混合料坍落度符合工藝試驗確定每臺班抽樣檢驗3次現(xiàn)場坍落度試驗3混合料強度符合設(shè)計要求每臺班做1組試件28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護抗壓強度試驗4施工數(shù)量、布樁形式滿足設(shè)計要求全部檢驗觀察、現(xiàn)場尺量5每根樁的投料量不少于設(shè)計灌注量每根樁現(xiàn)場計量6樁的后效長度滿足設(shè)計要求每根樁測量鉆桿或沉管長度7樁身質(zhì)量、完整性滿足設(shè)計要求總數(shù)的10%低應(yīng)義檢測8單樁和復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求總數(shù)的2%,且每檢驗批不少于3根平板油載試驗9壓縮模里、變出模量滿足設(shè)計要求同單樁和復(fù)合地基承載力平板油載試驗7.2 一般工程廳P檢驗工程合格偏差施工單位檢驗數(shù)量檢驗方法1樁位(縱橫向)50mm成樁總

11、數(shù)的10%抽樣檢驗,且每檢驗批不少于5根經(jīng)緯儀或鋼尺2樁身垂直度1%經(jīng)緯儀或吊線3樁體啟效直徑不小于設(shè)計值開挖50-100cm后,鋼尺丈量7.3 質(zhì)量限制要點(1)混合料必須嚴(yán)格根據(jù)配合比拌和,試驗人員要經(jīng)常對混合料進行檢查,并做好現(xiàn)場試件.(2)嚴(yán)把材料采購、進場、使用檢驗關(guān),對不合格的材料一律禁止使用.(3)技術(shù)人員要增強對拔管速度、灌注連續(xù)性、灌注量限制、樁長限制、拔管與泵料順序、樁身和樁間土保護(截樁和清土?xí)r)的檢查,對不符合設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)要求的一律要求整改,并對整改結(jié)果進行復(fù)查.1.1.1 CFG樁施工時,施工員要全程跟班監(jiān)督.7.4成樁常見問題1.1.2 堵管(1)混合料配合比不合理.

12、當(dāng)混合料中的細骨料和粉煤灰用量較少時,混合料和易性不好,常發(fā)生堵管.因此,要注意混合料的配合比,尤其要注意將粉煤灰摻量限制在70kg/m390kg/m3的范圍內(nèi),坍落度應(yīng)限制在160mm200mm之問.(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剛性管、高強柔性管、彎頭最后到達鉆桿芯管內(nèi).混合料在管線內(nèi)借助水和水泥砂漿潤滑層與管壁別離后通過管線.坍落度太大的混合料,易產(chǎn)生泌水、離析,泵壓作用下,骨料與砂漿別離,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)流動性差,也容易造成堵管.(3)施工操作不當(dāng).鉆孔進入土層設(shè)計標(biāo)高后,開始泵送混合料,管內(nèi)空氣從排氣閥排出彳寺鉆

13、桿芯管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時開始提鉆.假設(shè)提鉆時間較晚,在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出,容易造成管路堵塞.(4)冬期施工舉措不當(dāng).冬期施工時,混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護,防凍舉措不力,常常造成輸送管或彎頭處混合料的凍結(jié),造成堵管.冬季施工時,必要時應(yīng)采用加熱水的方法提升混合料的出機溫度,但要限制好水的溫度,水溫不宜超過60C,否那么會造成混合料的早凝,產(chǎn)生堵管,影響混合料的強度.(5)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,應(yīng)圓順連接.混合料輸送管要定期清洗,否那么管路內(nèi)剩余的混合料結(jié)硬后,還會造成管路的堵塞.1.1.3 竄孔在飽和粉土、粉細砂層中成樁

14、經(jīng)常會遇到這種情況,打完上一根樁后,在施工相鄰的樁時,發(fā)現(xiàn)未結(jié)硬的樁頂忽然下落,當(dāng)下一根樁泵入混合料時,前一根樁的樁頂開始上升,此種現(xiàn)象稱為竄孔.發(fā)生竄孔的條件有如下三條：1)被加固土層中有松散飽和粉土、粉細砂；2)鉆桿鉆進過程中葉片剪切作用對土體產(chǎn)生擾動；3)土體受剪切擾動能量的積累,足以使土體發(fā)生液化.施工中采取白預(yù)控舉措：1)采取隔樁、隔排跳打方法；2)減少在竄孔區(qū)域的一次連續(xù)施工的樁數(shù),減少對已打樁擾動能量的積累；3)合理提升鉆頭鉆進速度.1.1.4 樁頭空芯主要是施工過程中,排氣閥不能正常工作所致.鉆機鉆孔時,管內(nèi)充滿空氣,泵送混合料時,排氣閥將空氣排出,假設(shè)排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)

15、空氣排出,就會導(dǎo)致樁體存氣,形成空芯.為預(yù)防樁頭空芯,施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài),發(fā)現(xiàn)堵塞及時清洗.1.1.5 樁端不飽滿這主要是由于施工中為了方便閥門的翻開,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、后臺工人應(yīng)密切配合,保證提鉆和泵料的一致性.8 .平安舉措(1)增強對施工人員的平安教育.(2)所有施工人員必須戴平安帽.(3)現(xiàn)場設(shè)專職平安員,對工地發(fā)生的平安隱患應(yīng)及時檢查解決.(4)用電設(shè)備應(yīng)實行一機一閘一漏一箱.漏電保護裝置應(yīng)與設(shè)備匹配,不得用一個開關(guān)直接限制兩臺及以上的用電設(shè)備.(5)除電工外,其他人

16、員嚴(yán)禁私接用電設(shè)備.(6)樁機操作手必須是由經(jīng)崗前培訓(xùn)合格的人擔(dān)任,嚴(yán)格根據(jù)操作規(guī)程進(7)移動樁機時,應(yīng)有專人指揮.(8)施工人員應(yīng)對保險鋼絲繩進行檢查.(9)洗芯管廢水引排到廢水池,不能隨意排放.9 .環(huán)保舉措工程施工前對環(huán)境因素進行識別和評價,按國家、地方政府法律法規(guī)進行嚴(yán)廳P環(huán)境因素限制舉措1生產(chǎn)廢棄物螺旋鉆松土產(chǎn)生的余土裝載機及時清理,并運送至制定地點.2電能消耗機械設(shè)備定期維修、保養(yǎng),加大檢查力度,實行.操作人負責(zé)制,嚴(yán)禁機械長時間未施工空轉(zhuǎn).3火災(zāi)施工現(xiàn)場嚴(yán)格執(zhí)行國家和地方有關(guān)消防平安的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn),堅持“預(yù)防為主的原那么,現(xiàn)場的各類消防建筑材料應(yīng)整潔碼放,消防通道必須暢通,

17、預(yù)防重大施工火災(zāi)事故的發(fā)生.機械加油時,嚴(yán)禁吸煙.臨.現(xiàn)場增加消防設(shè)施,對工人宣傳平安知識,格限制,施工中重點做好以下環(huán)境因素的限制.10 .效益分析長螺旋鉆CFG樁施工與灌注樁、振動沉管CFG樁施工工藝比擬具有速度快,本錢低,環(huán)境污染及施工噪聲小的特點,與深層水泥攪拌樁相比擬具有地基加固效果好,承載力高,施工速度快的特點,具體比擬如下：1由于CFG長螺旋鉆施工工法在地基處理中采用復(fù)合地基理論進行設(shè)計,因此,與灌注樁相比擬,單位面積地基處理施工本錢低廉.在京唐港首鋼碼頭礦石、原輔料及成品泊位地基處理工程第三標(biāo)段軌道梁區(qū)地基處理中,經(jīng)過施工過程中方案比選估算,地基處理節(jié)約工程造價約410元/m2

18、,共降低工程造價約4717460元.（2） CFG長螺旋鉆施工工法與振動沉管施工工法相比擬,前者每臺班約成樁15-20根,施工工效為振動沉管施工工法的2倍,節(jié)省機械費、人工費及機械耗油耗電一半,在京唐港首鋼碼頭礦石、原輔料及成品泊位地基處理工程第三標(biāo)段軌道梁區(qū)地基處理中,采用CFG長螺旋鉆施工工法施工,共計節(jié)約機械費、人工費及耗油耗電費約834760元.10.2 速度快CFG樁長螺旋鉆施工每臺樁機每臺班成樁約15-20根,灌注樁每臺班成樁1根,CFG振動沉管法施工每臺樁機每臺班成樁8根,因此,CFG長螺旋鉆施工工效較其它樁基施工效率提升幾倍,能很好的適應(yīng)目前建筑市場要求.10.3 對環(huán)境影響小與CFG振動沉管法相比擬,CFG樁長螺旋鉆法無較大振動及對土體無擠壓,對毗鄰的建筑物影響小,同時施工中噪音較小.與普通灌注樁施工相比擬,CFG樁長螺旋鉆法產(chǎn)生的廢料均為原狀土,無泥漿等廢水等排放,對周邊環(huán)境無任何污染.11.應(yīng)用實例京唐港首鋼碼頭礦石、原輔料及成品泊位地基處理工程第三標(biāo)段位于唐山港京唐港區(qū)第四港池北岸線以北,本工程于2021年6月19日開工,至2021年3月15日竣工,地基處理總面積大約為28.6萬平方米,其中軌道梁區(qū)約34518平方米,地基處理采用CFGtt由于本工程要求為柔性樁,灌注料采用M5水泥砂漿復(fù)合地基,單樁樁長18.8m,樁徑600mm共有CFGK820