學習單元碎石樁處理軟基課件

學習單元10

碎石樁處理軟基學習目標1.掌握碎石樁加固軟土地基的原理2.碎石樁施工的基本方法3.水泥粉煤灰碎石樁施工的基本設計參數(shù)4.水泥粉煤灰碎石樁施工準備工作5.水泥粉煤灰碎石樁施工工藝流程6.水泥粉煤灰碎石樁質量檢驗評定7.水泥粉煤灰碎石樁整改措施CFG樁施工主要內(nèi)容CFG樁施工案例CFG樁定義和特點CFG樁設計參數(shù)CFG樁原材料組成CFG樁施工CFG樁施工質量控制CFG樁施工常見問題CFG樁竣工資料整理工程案例某工程路基DK1273+794.03—DK1273+855段地基采用CFG樁加固，共有CFG樁915根，共長18188延米。樁徑：0.5m樁間距：1.5m樁平面布置型式：等邊三角形布置樁長：12-23m樁頂：60cm碎石墊層+雙向土工格柵原材料：水泥、骨料、外加劑、摻合料、水工程案例施工質量控制設計參數(shù)原材料組成定義特點常見問題竣工資料主要施工機具設備序號機具名稱型號功率備注1長螺旋鉆機YTZ—2045×2外形尺寸10×5×252發(fā)電機12V1352003混凝土罐車8m32臺4輸送泵HBT-60C75混凝土輸送量60m3/h長螺旋鉆機：步履式和履帶式履帶式長螺旋鉆機步履式長螺旋鉆機配合比設計表6.2CFG樁材料配合比表種類水泥細骨料粗骨料水粉煤灰外加劑規(guī)格型號P.O32.5中砂2.45～31.5飲用水Ⅱ級FDN-G2每m3砼原材料用量/kg16885710911701262.35理論配合比15.106.491.010.750.014混合料配合比：C15號坍落度：160mm～200mmCFG樁施工工藝流程鉆機就位混凝土攪拌鉆進成孔停鉆灌注及撥管移位截樁頭樁位偏差：≤5cm樁身垂直度：≯1%鉆架上掛垂球攪拌時間：60～120s塌落度控制：160～200mm先慢后快鉆機進尺控制控制灌注量提管速率控制樁頂高程控制樁頂防護測定混凝土強度鉆機就位back鉆進成孔灌注混凝土截樁頭back樁的檢測樁身完整性檢測低應變動力試驗檢測CFG樁混合料強度每臺班制作混合料標準立方體試件3組，進行28d標準養(yǎng)護后，進行試件抗壓強度檢測。CFG樁復合地基靜力載荷試驗分別進行單樁、單樁復合地基靜力載荷試驗，計算沉降與承載力。樁身低應變檢測堆載法地基承載力檢測質量控制序號項目允許偏差檢驗數(shù)量檢驗方法1樁位（縱橫向）50mm按成樁總數(shù)的10%抽樣檢驗，且每檢驗批不少于5根經(jīng)緯儀或鋼尺丈量2樁體垂直度1%經(jīng)緯儀或吊線測鉆桿傾斜度3樁體有效直徑不小于設計值開挖50～100cm深后，鋼尺丈量CFG樁施工注意事項樁頂標高控制，多余樁頭截除1不可用重錘或重物橫向擊打樁體長螺旋鉆孔泵送量與撥管速度2保證長螺旋鉆孔機械排氣閥正常34泵送灌注時，注意提升鉆頭時間主塔桿導向滑桿鉆桿（內(nèi)徑18cm）動力頭彎頭軟泵管排氣閥長螺旋鉆機的排氣閥的問題

長螺旋鉆機的排氣閥，是在動力頭下面的排氣孔，一般出廠時都已經(jīng)設計好，其作用是排除砼在泵管和鉆桿中的氣體，防止空氣在砼灌注過程中被擠入樁體形成斷樁。

砼經(jīng)過泵管到達動力頭處的彎頭后，在鉆桿中是自由落體的，因此泵機的泵壓只要能夠達到把砼送到彎頭后就可以了，再提高泵壓，并不能對成樁質量產(chǎn)生影響，也不影響擴徑系數(shù)。長螺旋鉆機的排氣閥的問題CFG樁施工質量保證措施選用先進的施工機械設備1確保樁長長度2確保CFG樁進入硬底層34確保樁位位置準確CFG加密探測樁鉆機鉆進情況與設計樁長對比混凝土方量的控制

CFG樁樁身強度控制5攪拌時間和坍落度控制運輸?shù)浆F(xiàn)場砼坍落度控制控制提管速率如何控制樁長滿足設計要求？1、通過電流的控制2、鉆具晃動當鉆進硬層后，鉆進速度緩慢，機具晃動很劇烈；3、與設計樁長比較在鉆進過程中，通過鉆機上的刻錄線可以判斷鉆進深度，與設計樁長比較；4、做CFG復核樁每個地段正式施工前，必須按規(guī)范要求做CFG復核樁，按每1m進行取土樣，通過土樣與設計地質情況進行比較；5、混凝土方量的控制灌注砼的過程中，通過拖泵的次數(shù)，確定每根樁的實際混凝土用量，計算出實際的樁長，與設計樁長進行比較。通過刻度尺寸確定實際鉆進深度通過拖泵泵壓的次數(shù)確定實際的混凝土用量樁長判斷CFG樁施工環(huán)境保護措施長螺旋鉆機清管潤泵砂漿排放1灌注后多余的混凝土的棄放2選擇性能優(yōu)良、噪音小的施工機械34合理安排作業(yè)時間一、水泥粉煤灰碎石樁定義和加固機理

水泥粉煤灰碎石樁（CementFlyash

GravilPile,簡稱CFG樁）是由碎石、石屑和粉煤灰摻適量水泥加水拌和，用各種成樁機械在地基中制成的強度等級為C5～C25的樁。水泥：作為膠結材料粉煤灰：增加混合料的和易性，低強度等級水泥的作用石屑：改善級配。CFG樁與樁間土、褥墊層一起構成CFG樁復合地基CFG樁特點1.樁體作用2.擠密作用3.褥墊層作用4.置換作用5.排水作用6.樁對土的約束作用7.樁間土的改良作用級配碎石、粗砂、碎石組成提供了樁向上和向下刺入的條件CFG樁設計參數(shù)樁徑35～60㎝樁長間距(3～5)d樁體配合比褥墊層10～30㎝樁體配合比石屑率：石屑與碎石的組成比例石屑用量碎石用量混合料28天強度混合料強度與水泥標號、水灰比的關系石屑率水泥標號用水量水泥用量樁體配合比水灰比與粉灰比關系粉灰比樁體混合料28天立方體抗壓強度樁體抗壓強度水灰比樁的截面積單樁豎向承載力標準值CFG樁原材料組成水泥粉煤灰

碎石石屑水泥摻量水泥品種碎石與石屑比例粉煤灰性能粉煤灰摻量三、CFG樁施工方法

1.振動沉管灌注法振動沉管法為不排土工法，擠土效應明顯。適用于無堅硬土層和粉土、粘性土及素填土、松散的飽和粉細砂地層條件，對振動噪音限制不嚴格的場地。當遇到較厚的堅硬粘土層、砂層和卵石層時，振動沉管會發(fā)生困難；在飽和粘性土中成樁，會造成地表隆起，擠斷已打樁。CFG樁沉管法施工分類單打法成樁反插法成樁復打法成樁夯擴法成樁錘擊沉管法振動沉管法振動沖擊沉管法

1.按沉管的方法

2.按成樁的工藝

振動沉管灌注法施工工藝流程振動沉管灌注法施工步驟振動沉管過程中每沉1m應記錄電流一次，并對土層變化處予以說明。用攪拌機拌合水泥、粉煤灰、碎石混合料，檢查其坍落度。振動沉管灌注法施工的坍落度宜為30～50mm。坍落度、拌合時間應按工藝性試驗確定的參數(shù)進行控制，且拌合時間不得少于1min。向管內(nèi)一次投放混合料，投放數(shù)量按試樁時確定的數(shù)量進行，投料后留振5～10s。振動沉管灌注法施工步驟拔管速率應按試樁確定參數(shù)進行控制。拔管過程中不允許反插，如上料不足，須在拔管過程時空中加料，不允許停拔再投料，拔管至樁頂。施工樁頂標高宜高于設計樁頂標高50cm，浮漿厚度不宜超過20cm。樁頂采用粒狀材料或濕黏土封頂。【問題】：振動沉管灌注法施工過程中需要控制的主要內(nèi)容有哪些？(1)混合料配合比控制、坍落度控制、攪拌時間控制(2)沉管深度控制(3)投料數(shù)量控制(4)撥管速度控制(5)樁頂標高控制(6)樁頂處理CFG樁長螺旋鉆孔灌注法施工分類將固結料通過高壓泵灌入到長螺旋鉆桿的內(nèi)管內(nèi)，再提升鉆桿具有低噪音、無泥漿污染、無振動的優(yōu)點

長螺旋鉆桿鉆進排土成孔，提升鉆桿后向管內(nèi)灌入固結料。鉆桿提出來后樁孔會發(fā)生縮徑現(xiàn)象長螺旋鉆孔灌注成樁長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁

履帶式、步履式樁架長螺旋鉆孔機CFG系列長螺旋鉆機長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注法

長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注法:排土成樁工藝，適用于分布有砂層的地質條件，以及對噪音和泥漿污染要求嚴格的場地。施工工藝：用長螺旋鉆孔到達設計的預定深度，然后提升鉆桿，同時用高壓泵將樁體混合料通過高壓管路的長螺旋鉆桿的內(nèi)管壓到孔內(nèi)成樁。長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注施工工藝流程圖原地面處理測量放樣鉆機就位并鉆至設計深度停鉆泵送混合料均勻撥管至樁頂鉆機移位機械設備配備——工程案例施工機械配備：序號機械設備規(guī)格類型單位數(shù)量人員配備1長螺旋鉆機ZL90臺215*2=302裝載機ZL50臺22*2=43自卸汽車鐵馬臺444挖掘機EX200臺22*2=45混凝土罐車五十鈴臺88*2=166混凝土拌合機JS60臺110*2=207混凝土輸送泵方圓HBTB-60臺228發(fā)電機瑞典300KW臺22長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注法施工步驟(1)機械按設計樁位就位。(2)鉆至設計深度，停鉆。(3)攪拌水泥、粉煤灰、碎石混合料，檢查其坍落度向管內(nèi)泵送混合料，混合料的泵送量按試樁確定的數(shù)量進行，泵送時不得停泵待料。(4)拔管速率應按試樁確定參數(shù)進行控制，拔管速率均勻，拔管至樁頂。樁位放樣施工前放出施工樁位，樁位中心點用釬子插入地下，并用白灰明示用砂漿潤泵、清洗混凝土運輸管道砂漿清管鉆機就位后，使鉆桿垂直對準樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。在鉆架上掛垂球的方法，在鉆架上刻上明顯的對照位置線，每根樁施工前都有專人進行樁位對中及垂直度檢查，滿足要求后，方可開鉆鉆機就位鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動馬達鉆進。先慢后快，同時檢查鉆孔的偏差并及時糾正。鉆進時，發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，放慢進尺，防止樁孔偏斜、鉆桿位移、鉆具損壞等。根據(jù)鉆機塔身上的進尺標記，成孔到達設計標高。鉆進成孔巖土試樣標簽現(xiàn)場取土樣地質復核樁頂面混凝土混凝土灌注灌注及撥管截樁頭CFG樁施工完畢，待樁體達到一定強度（一般3～7d）后，可進行開槽，清土和截樁時，不得造成樁頂設計標高以下的樁體斷裂和擾動樁間土。樁間土開挖時，挖掘機易碰撞樁頭造成淺層斷樁，施工中采取樁頭兩次截樁方案，避免人為造成樁頭破壞。軟截樁硬截樁截樁頭和開挖樁間土—工程案例濕截樁：在CFG樁灌注完成后砼凝固之前，采用小挖掘機將樁頭砼和鉆泥一起清理出去，留30～50cm不截硬截樁：當CFG樁強度達到80%后，使用小挖掘機（斗寬0.6m）開挖樁間土，使用改裝后的切割機進行切割，減少對樁體的破壞，切割完成后，斷面平整。截樁頭和開挖樁間土—工程案例

灌注完成后鉆機移至下一樁位鉆孔，履帶式長螺旋鉆機一般后退移動。根據(jù)鉆機的具體情況，一般鉆4、5個孔移動一次鉆機。鉆機移位鉆泥在鉆孔過程中必須隨時清除，應當注意：①除50小型挖掘機外，任何機械設備不得進入CFG樁鉆孔灌注場地②挖土時不得擾動設計樁頂標高以下的樁間原土③不得挖動已經(jīng)灌注的CFG樁，使樁頭破壞。CFG樁埋在地面以下，無需專門養(yǎng)護，樁灌注完成后強度達到80%方可進行下一步工序，養(yǎng)護期間必須保護鉆孔灌注現(xiàn)場，任何機械不得進入鉆孔灌注區(qū)。清除鉆泥問題與探討

——及時清運鉆泥與成樁質量的關系CFG樁長螺旋鉆孔屬于排土成樁工藝。在施工過程中，隨著長螺旋鉆桿的鉆進，排出的土體在孔口堆積，單樁排出的土量隨著樁長的增加而增加。灌注成樁后這部分堆積棄土中還有一定的混合料與上部浮漿。在孔口超灌混合料及浮漿尚處于初凝前濕漿狀態(tài)對其進行挖除，稱為“濕挖”。濕挖的漿體隨棄土一起清運。這部分被圍裹在孔口松散的鉆孔排土中的混合料若不濕挖去除，凝結后將會在樁頂形成性狀不規(guī)則的擴大頭。

問題與探討

——及時清運鉆泥與成樁質量的關系施工中及時清運鉆孔棄土對施工帶來如下好處：

①保持施工場地的平整，便于鉆機的移機和定位。

②避免形成樁頂蘑菇頭，從而降低保護土層清運工作的難度和鑿樁頭的工作量。

③避免和減輕鉆孔排出的泥漿滲水使場地及其周圍樁間土層含水量的增高。④避免給鉆機的穩(wěn)定和周邊場地的施工帶來不利影響。

鉆孔時排出的棄土成樁后孔口堆積的棄土、混合料及浮漿清除鉆泥孔口混合料的濕挖與棄土清運保護土層清運后出露的樁頭清除鉆泥清理和未清理棄土施工后形成的不同樁頭未清理棄土施工后形成的蘑菇頭清除鉆泥補樁CFG樁施工順序注意問題跳打連打易導致斷樁與縮頸振動開裂或振斷四、CFG樁施工順序1.連打“連打”指一個樁接一個樁不間隔的進行打樁2.跳打“跳打”指間隔一個樁位或幾個樁位施打，之后回頭再進行補打。

CFG樁施工準備工作（1）核查地質資料，選擇施工機械和施工方法（2）測量放樣，平整場地，清除障礙物，進行放樁。（3）原材料（水泥、粉煤灰、碎石及外加劑）試驗檢驗及備料。二、CFG樁施工準備工作（4）進行室內(nèi)配合比試驗，確定合適的配合比。振動沉管灌注成樁施工的坍落度宜為30～50mm，長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁施工的坍落度宜為160～200mm。（5）進行成樁工藝試驗，確定施工工藝和參數(shù)，試樁數(shù)量應符合設計要求且不得少于2根。五、CFG樁質量檢測樁身完整性檢測：低應變試驗（成樁28天后進行）單樁承載力檢測：載荷試驗復合地基承載力檢測：平板載荷試驗樁的檢測結果：樁身完整、輕微缺陷、出現(xiàn)斷裂結論：當軟土的標準承載強度時，不適宜采用CFG樁。值最好不小于80～100kPa，否則很難收到良好的效果。小應變檢測現(xiàn)場鉆芯取樣檢測鉆芯芯樣五、CFG樁質量檢測表3.1CFG樁單樁載荷試驗結果試驗編號樁距（m）樁長（m）加載最大值（kN）累計沉降（mm）殘余沉降（mm）極限承載力（kN）承載力特征值（kN）11.512.5280112.0104.024012021.513.0320102.893.424012031.513.0400103.894.7320160六、CFG樁施工質量控制內(nèi)容（1）水泥、粉煤灰、粗骨料應滿足設計和施工要求。（2）CFG樁混合料強度應符合設計要求。（3）CFG樁的數(shù)量、布置形式及間距符合設計要求。（4）CFG樁施工中，每臺班均須制作檢查試件，成樁28d后進行樁身完整性、單樁承載力或復合地基承載力試驗。（5）每根樁的投料量不得少于設計灌注量。（6）CFG樁頂端浮漿應清除干凈，直至露出新鮮混凝土面，清除浮漿后的有效長度應滿足設計要求。（7）樁長、樁頂標高及直徑應符合設計要求。（8）褥墊層厚度和密實度應符合設計要求。七、CFG樁施工注意事項（1）選擇合理的打樁順序，長螺旋鉆機施工可逐行逐點施打，振動沉管灌注成樁施工時宜采用逐行間隔跳打（2）設計樁頂標高離地表的距離不大于1.5m時，保護樁長可取50～70cm，上部再用土封頂；設計樁頂標高離地表的距離較大時，保護樁長可取70～100cm，上部再用粒狀材料封頂直到地表。（3）施工樁頂標高宜高出設計樁頂標高不少于0.5m，在開挖基坑時，應將樁頂端施工質量較差的樁段用人工挖除，基槽開挖至設計標高后，多余的樁頭需要剔除。七、CFG樁施工注意事項剔除樁頭時宜采取如下措施：①找出樁頂標高位置；②用鋼釬等工具沿樁周向樁心逐次剔除多余的樁頭直到設計樁頂標高，并把樁頂找平；③不可用重錘或重物橫向擊打樁體；④樁頭剔至設計標高處，樁頂表面不可出現(xiàn)斜平面。如果在基槽開挖和剔除樁頭時造成樁體斷至樁頂設計標高以下，必須采取補救措施。假如斷裂面距樁頂標高不深，可用與樁體材料、配合比相同的混合料接樁至設計樁頂標高，且樁深入混合料不小于10cm。注意在接樁頭過程中保護好樁間土。

七、CFG樁施工注意事項(4)長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁施工鉆至設計深度后，應準確掌握提拔鉆