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作者:职称驿站 浏览量:0 时间:2011-06-13

  摘要:本文以长兴岛疏港高速公路第一合同段CFG桩施工为例,对CFG桩施工的方法、工艺流程、材料选用、质量控制、常见问题及处理措施等方面进行探讨。
  主题词:CFG桩,施工方法,质量控制,常见问题,处理措施
  CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(CementFIying-ashGravelpile)的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基[1]。该项技术于1988年立题进行试验研究,1992年建设部组织鉴定认为:该项技术具有国际领先水平,意义很大。1994年被建设部列为全国重点项目,被国家科委列为国家级全国重点项目;1997年被列为国家级工法,为进一步该项目,被列入“九五”国家重点攻关项目,1999年底通过国家验收。
  CFG桩对软基产生了桩体作用、挤密作用,从而提高软基承载力和抵抗侧向变形能力;并且具有施工速度快、工期短、质量容易控制、污染小、工程造价低廉等优点。
  长兴岛疏港高速公路第一合同段部分路段处于盐田区,土质为淤泥质粘性土,厚度在10m左右,呈流塑状态,具有高压缩性、承载力低的特点。CFG桩技术在此得到了广泛的应用,这也是CFG在辽宁高速公路首次大范围的应用,只是本标段就多大28万延米。[2]
  下面就CFG桩施工的方法、工艺流程、材料选用、质量控制、常见问题及处理措施等方面进行探讨,不足之处恳请同仁指正。
  
  1、施工方法
  CFG桩最常用的施工方法有振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩两种。前者适用用于粉土、粘性土、淤泥质土及素填土地基,后者适用于粉土、粘性土、及素填土地基。本项目软基土质为淤泥质粘性土,故应采用振动沉管灌注成桩。(如图1)
  
  2、施工流程及工艺:
  2.1施工流程:
  
  
  
  2.2施工工艺:
  
  
  
  2.2.1平整场地:CFG桩在平面上采用等边三角形布置,路基横向布置至路基填方坡脚的边缘。在填方坡脚的边缘外延1m的路基范围内平整场地,以保证机械设备进场施工。在本项目中由于路基处于盐田区,路基原地表为沉积的淤泥,简单的平整场地无法满足机械设备进场施工要求,故首先在原地表填筑40cm石渣,以保证设备进场。
  2.2.2沉管制作及桩机组装:沉管应根据设计桩径、桩长进行设计制作。管径根据桩径0.5m要求,采用Φ500×10的无缝钢管;钢管长度较设计桩长长2m,以便地质出现变化时调整桩长处理;在设计桩长处制作投料口;桩尖制作成花瓣形,以便能够在拔管时自动开启。
  2.2.3桩机就位:桩机就位前首先对桩位进行测量放样,用白灰在原地面上撒出三角网格,三角网格边长等于CFG桩的间距;其顶点即为桩位。桩机就位时,要确保垂直度偏差小于1%,平面点位差小于1%且不大于15cm。
  2.2.4沉管:桩机准确就位后,启动马达,开始沉管,过程中保持桩机稳定,严禁倾斜,沉管过程中做好记录,激振电流每米记录一次,对土层变化处应特别说明,直至沉管到设计标高深度。
  2.2.5投料:待沉管至设计高程后,开始投料,直至管内混凝土面与钢管投料口平齐。若投料不够,应在拔管过程中空中投料。
  2.2.6拔管:投料完毕后,沉管应在原地留振10s,然后开始拔管,桩管拔出地面后,应用碎石封顶。之后桩机前移,进行下一根桩施工。
  2.2.7桩头处理:一般成桩7天后,可以人工挖开桩头,同时清除表层淤泥和杂物。
  2.2.8CFG桩检测:CFG桩施工完成28天后,对CFG桩和CFG复合地基进行检测,根据检测结果评价复合地基的施工质量。
  2.2.9褥垫层施工:褥垫层主要作用是刺入作用,为桩间土参与工作提供了条件,较好地发挥桩间土的承载力;增大基础底面的摩擦作用,使CFG桩复合地基具有一定的抵抗水平荷载的能力;对地基不均匀沉降的补偿作用;同时也是较好固结排水通道。CFG复合地基检测合格后,进行碎石褥垫层施工,铺设采用静力压实法。
  
  3、材料选用:
  3.1原材料:水泥:宜用PO32.5普通硅酸盐水泥。砂:中砂或粗砂,含泥量不大于5%,且泥块含量不大于2%。石子:卵石或碎石,粒径5~20mm,含泥量不大于2%。粉煤灰:宜选用I级或II级粉煤灰,细度分别不大于12%和20%。外加剂:泵送剂、早强剂根据施工需要通过试验确定。
  3.2配合比:32.5级水泥:250kg、粉煤灰:169kg、石屑:1155kg(石屑比重1300kg/m3)、水226kg
  
  4、质量控制:
  4.1在饱和软土中成桩,由于饱和软土的特性,新打桩将挤压已打桩,形成椭圆或不规则形态,产生严重的缩颈和断桩。此时,应采用隔桩跳打施工方案。宜从中心向外推进施工,或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对已结硬的已打桩产生影响。
  4.2严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致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,桩项浮浆过多,桩身强度不足和形成混和料离析现象,导致桩身强度不足。
  4.3控制好混合料的坍落度。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。坍落度控制在3~5厘米,和易性好,一般桩顶浮浆可控制在10厘米左右,成桩质量容易控制。
  4.4设置保护桩长。使桩在加料时,比设计桩长多加0.5米,将沉管拔出后,用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3~5秒,提高桩顶混合料密实度。上部用土封项,增大混合料表面的高度即增加了自重压力,可提高混合料抵抗周围土挤压的能力,避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压,混合料上涌使桩径缩小。
  4.5拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插,由于桩管垂直度的偏差,容易使土与桩体材料混合,导致桩身掺土影响桩身质量,应避免反插。
  
  5、常见问题:
  5.1施工扰动土的强度降低。振动沉管CFG桩施工时,对土体扰动较大,而不同密度的土受到扰动后,承载力变化也不一样,对密实较高的土,如采用振动沉管成桩工艺,振动使土的结构强度破坏,承载力反而可能下降。

  5.2缩颈和断桩。新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压,使得已打桩被挤压成不规则形状,影响承载力,严重时还会造成缩颈和断桩。拔管速率过快也易产生缩颈和断桩现象。
  5.3桩体强度不均匀。桩机卷扬机系统沉管线速度太快时,为控制平均速度,一般采用提升一级距离,停下留振一段时间,非留振时速度太快可能导致缩桩或断桩。拔管速度太慢或留振时间过长,都会使桩端水泥含量少,桩顶浮浆过多,混合料也容易产生离析,造成桩身强度不均匀。
  5.4桩料与土的混合。当活瓣桩靴成桩时,可能出现的问题是桩靴开口宽度不够,混合料下落不充分,造成桩端与土接触不密实或桩端一段桩径偏小,造成桩身掺土等缺陷。
  
  6、处理措施:
  鉴于上述可能出现的种种缺陷,应尽量做到以下工作,避免质量问题的出现。
  6.1施工前进行工艺试验。其目的是考查设计的桩距和成桩顺序能否有效的保证桩身质量。工艺试验可结合工程桩施工进行,并做如下观测:首先,考查新打桩对尚未结硬的已打桩的影响。观测前应在已打桩的桩顶设置标杆,沉新桩时,测量已打桩的上升高度,据此推测其直径的缩小值,直至已打桩完全结硬后,开挖以检测其质量及桩径。其次,考查新打桩对已结硬的已打桩的影响。具体作法是将标杆埋设于尚未结硬的已打桩的桩顶,持桩体结硬后,测量打新桩时已打桩的桩顶位移。
  6.2加强施工监测施工过程中,如能加强对沉桩的监测,可以使技术人员及时发现施工中的问题。便于施工管理人员进行决策,从而保证工程质量。施工前,要选择足够的有代表性的测点,以测量场地标高,沉管过程中也应随时测量地面标高是否隆起,防止断桩口施工过程中,应加强对桩顶标高的观测,必要时,对桩顶上升幅度较大或怀疑发生质量事故的桩应开挖探查。
  6.3静压振拔技术。静压振拔是指沉管时不启动马达,借助桩机自重将沉管压至设计标高,填满混合料后再启动马达振动拔管。它可以避免因振动土体而导致的过大孔隙水压力对桩体影响,也可以防止土体受到剧烈扰动而使其强度大幅度降低。
  
  7、结束语
  目前该项目已经竣工通车两年,经项目回访,处于盐田区的用CFG桩处理的该段路基效果较好,未出现超出设计的沉降指标。用较小的资金投入,达到了设计要求的效果,可见该技术可以类似的地质条件大规模使用。
  
  参考文献:
  1、刘宝旭《振动沉管CFG桩在加固软土路基中的关键技术研究》科技资讯2010年第19期
  2、《长兴岛疏港高速公路第一合同段施工图》辽宁省交通勘测设计院2006年

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