技术交流

Technical exchange

软基处理施工工艺
来源:黄昱       时间:2015-05-14       人气:2291

摘要:本文就环滇池填积区复杂的软土路基提拱了一套完整的解决方案,根据实际的现场情况,分别论叙了CFG桩施工的两种施工方案(振动沉管施工及长螺旋施工方案)及树根桩的施工方案,并取得了良好的较果。

关键词:滇池填积   软基处理   振动沉管CFG   长螺旋CFG  树根桩

 

1 工程概况:

昆明市环湖东路一标段道路工程,建设地点位于环湖东路官南路交叉口至官宝公路路段。

工程规模及技术标准为:道路等级:城市Ⅰ级主干道;路线长度:全长为0.7517km,里程桩号为K3+958.3K4+710;路基宽度:55;设计车速:60公里/小时;设计荷载:路面结构为BBZ-100型标准车,机动车道≥5,人行道、非机动车道≥2.5;抗震烈度:8度;

本标段位于滇池填积区,地质复杂,设计对软基采用CFG桩加固地基。桩径φ50㎝,桩间距1.5m,梅花型布置;桩长采用11m及两次抬脚控制。

2 桩型选择

根据现场实际情况,由于标段两端距离村民房屋较近,如采用振动沉管施工,因振动过大可能造成村民房屋开裂,所以标段两端60m长范围内采用长螺旋工艺施工。桩径φ50㎝,桩间距1.5m,梅花型布置;桩长采用14m

由于本标段K4+560处有一横跨高压电线无法改迁,为保证施工及高压电线的安全,以高压电线为中心,每侧3m范围内采用树根桩工艺施工。桩径φ30㎝桩,间距1.5m,梅花型布置;桩长采用11m

其余地段采用振动沉管工艺施工。

3 施工工艺

3.1CFG桩振动沉管施工

3.1.1 施工准备

清除表层杂草等使场地平整。场地应具有一定强度,如强度不足应在基底范围内垫一定30cm厚度的碎石土作垫层,以保证施工的正常进行;

施工前按设计要求由试验室进行配合比试验,施工时按配合比配制混合料。桩基采用振动沉管成孔;施工前进行成桩工艺试验,以检验设备、工艺、技术参数是否满足设计要求。

材料准备

水泥:采用强度等级42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,水泥进场时应有出厂合格证,并有现场复验报告。

粉煤灰:选用Ⅱ级或Ⅱ级以上的粉煤灰;粉煤灰进场时应有出厂合格证,并有现场复验报告。

石子:采用粒径为30~50mm的坚硬碎石或卵石,含泥量不大于2%且应符合国家现行标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53的规定。

砂:采用人工中砂或粗砂,石粉含量不大于10%,且泥块含量不大于2%

外加剂:根据施工需要通过试验确定。

3.1.2 施工工艺

测量放线定桩位

CFG桩位平面图,测设桩的定位点,用Φ25钢筋在桩位扎入深度不小于300mm的孔,填入白灰并打入木桩与地面平齐。

(2)移机就位

桩机就位须平整、稳固,调整沉管与地面垂直,确保垂直度偏差不大于1%。桩尖对准桩位。

(3) 沉管造孔

①沉管过程中注意桩机的稳定,严禁倾斜和错位。沉管过程中做好记录,激振电流每沉1m记录一次和沉管所耗的总时间,严格控制最后30s电机的电流电压值。并对土层变化处理应特别说明,直到沉管至设计标高。沉管前在钢管上端使用钢尺丈量15m16m17m管长,当沉管深度距桩长误差在1m左右时,停止沉管,丈量沉管距设计桩长差多少,专人丈量尺寸、专人指挥机械保证沉管达到设计桩长。

②沉管过程中观察沉管的下沉速度是否正常,沉管是否有挤偏现象,若遇桩间土隆起时,应停止施工,说明桩间距偏小,改变施工工艺,采用隔桩跳打的方法,避免此类情况的出现。

③当沉管到达设计深度,方可终止沉管。

(4) 填料加密

①沉管达到要求深度后,立即填灌桩芯混合料,尽量减少间隔时间。填料前检查沉管内是否吞进桩尖。若存在则及时处理,将钢管拔出,清除管内砼桩尖,重新沉管。

②在沉管过程中可用料斗进行空中投料。待沉管至设计标高后须尽快投料,直到管内混合料面与钢管投料口平齐。如上料量不够,须在拔管过程中空中投料,以保证成桩桩顶、桩高满足设计要求。控制管内混合料面不低于自然地面。

③填料量应按沉管外径和桩长计算出的体积再乘上充盈系数值(大于1.0)。

(5)成桩

①当混合料填加至钢管投料口平齐后,先振动510s,再开始拔管,边振边拔,每拔0.51.0m,停拔留振510s,如此反复,直至沉管全部拔出。沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制,拔管速度控制在1.21.5m/min

②沉管拔出地面后,若发现桩身填料超出桩的设计顶面保护桩长甚多或溢出地面较多,及时核实充盈系数,若充盈系数小于1,则可认为桩身可能存在缩径或断桩隐患,及时研究补救措施。

③若发现桩身填料面低于设计标高,立即补填填料使其顶面高于设计标高0.5m,并用振捣器振实。补填填料时,将桩顶上的浮土清理干净,必要时可向孔内先插入钢模,再清理浮土。

④确认成桩符合设计要求后用粒状材料封顶,然后移机继续下一根桩施工。

(6)施工中的质量控制

①选用合理的施工机械设备。在施工准备阶段,必须详细了解地质情况,从而合理地选用施工机械。这是确保CFG桩复合地基质量的有效途径。试桩采用浙江瑞安八达机械厂生产的振动-60型振动桩机打桩。 

②深入了解地质情况,采用合理的施工工艺。在施工过程中,成桩的施工工艺对CFG桩复合地基的质量至关重要,不合理的施工工艺将造成重大的质量问题,甚至导致质量事故,而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况。只有在深入了解地质情况的基础上,才能确定合理的施工工艺,并在施工过程中加强监测,根据具体情况,控制施工工艺,发现特殊情况,做出具体的改变。

③严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在1.21.5mmin。 由专人指挥操作人员,指挥人员采用秒表计时,观察拔管情况,若发现拔管速率太快要求操作人员调整拔管速度,保证拔管速度在1.21.5mmin内。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。故施工时,应严格控制拔管速率。

④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35cm,和易性好,当拔管速率为1.21.5mmin时,一般桩顶浮浆可控制在10cm左右,成桩质量容易控制。

⑤设置保护桩长。使桩在加料时,比设计桩长多加0.5m,将沉管拔出后,用插入式振捣棒对桩顶混合料加振35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。

⑥拔管过程不允许反插。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,因此不允许反插。

⑦加强施工过程中的监测。在施工过程中,应加强监测,及时发现问题,以便针对性地采取有效措施,有效控制成桩质量,重点应做好以下几方面的监测:

a施工场地标高观测。施工前要测量场地的标高,并注意测点应有足够的数量和代表性。打桩过程中则要随时测量地面是否发生降起。因为断桩常和地表隆起相联系。

b已打桩桩顶标高的观测。施工过程中注意已打桩桩顶标高的变化,尤其要注意观测桩距最小部位的桩。因为在打新桩时,量测已打桩桩顶的上升量,可估算桩径缩小的数值,以判断是否产生缩径。

c对有怀疑的桩的处理。对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看,并做出必要的处理。

3.2长螺旋施工工艺

3.2.1 施工工艺 

工艺流程

施工准备→桩位放样→组装设备→钻孔机就位→钻机成孔→制备桩料→压灌成桩→转移钻机→桩体养护→质量检查。

3.2.2 施工方法

(1)准备工作:

施工前机械设备、材料进场;有关施工人员到岗;由技术人员、安全员组织进行安全与技术交底,使施工作业人员明确设计与施工要求,增强安全生产意识,并由技术人员安排记录。

(2)施工设备安装及调试

长螺旋钻孔压灌桩机进场后,应及时进行安装和调试,确保成孔钻机行走平稳,运转正常。在钻机支架立柱上根据深度要求标注控制尺寸标记。

(3)试成桩

施工人员要明确钻孔压灌桩的桩径、有效桩长、桩体强度、桩顶标高等设计控制参数,并按确定的参数试桩。

(4)定位放样

以设计提供的导线座标为依据,由测量组按设计资料放出控制桩位,经监理工程师验收合格后,方能施工。

(5)钻机就位、成孔

钻机就位后应调整平稳,施工作业人员应从钻机正面和测面两个相互垂直方向,采用吊锥线或利用钻机平台用水平尺进行垂直检查,及时调整钻机位置,保证钻具垂直,并将钻头锥尖对准桩位中心点。同时检查钻头两侧阀门,应开闭自如,成孔阶段应保证钻头两侧阀门密闭。启动钻机,旋转钻具进行成孔施工。钻孔开始时,关闭钻头阀门向下移动钻杆至钻头触地时,启动马达钻进,先慢后快,同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时,应放慢进尺,防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记,成孔达到设计标高时,停止钻进。

成孔时作业人员应随时检查钻具成孔时的垂直度,发现偏斜及时调整,以保证钻孔的垂直度。成孔深度应满足设计要求,可利用钻机立柱上施划尺寸标记或其它方法进行施工深度控制。对成孔时钻出的泥土及时清理,以保证场地道路通畅、平整。

(6)桩料配合比

长螺旋钻孔灌注桩的施工配合比应以试验报告提供的材料配合比为标准,长螺旋钻孔灌注砼采用现场安装拌和站,就地拌合的方式,采用泵送。

(7)压灌成桩

当钻孔钻到设计深度后,停止钻进,同时启动砼输送泵向钻具内输送桩料,待桩料输送至钻具底端将钻具慢慢上提0.10.3m,观察砼输送泵压力有无变化,以判断钻头两侧阀门是否打开,输送桩料顺畅后,方可开始压灌成桩工作,严禁先提管后泵料。成桩时的拔管速度控制在23m/分钟。压灌成桩时,边泵送桩料边提拔钻具。压灌成桩过程中提钻与输送桩料应自始至终密切配合,钻具底部出料口不得高于孔内桩料的液面。成桩过程应连续进行,压灌成桩必须一次连续灌注完成。压灌成桩桩顶标高应高于设计桩顶标高0.5m左右。施工时,记录员应按要求做好成桩记录。

(8)转移钻机

一根桩施工完成后,转移钻机至下一根桩位,钻机移机至下一根桩施工时,应根据轴线或周围桩的位置对需要施工的桩位进行复核,保证桩位正确。

3.2.2 质量标准         

(1)成孔

采用小型钻机钻孔(地质钻机),采用水或泥浆作为循环冷却钻头和除渣手段。同时循环水在钻进过程中,水和泥土搅拌混合在一起亦变成泥浆状。有时为了提高树根桩的承载力,多采用正循环方法,当碰到较硬土层时,换上水力扩孔钻头,以达到扩孔目的。在饱和软土层钻进时,经常碰到流砂层,钻进时,进尺速度要慢,依靠岩心管在流砂层表面磨动旋转,加上孔内泥浆,使其孔壁表面形成泥皮,以达到护孔目的。表土层松散时,用套管护孔,套管口一般高出地面10厘米。钻至设计标高时,进行清孔,到溢出较清的水为止。

(2)灌浆管的制作

采用地质钻机钻孔,可以直接利用钻杆作灌浆管,方便快捷。

(3)灌浆成孔

当孔内泥浆已换浆干净后,立即向孔内加碎石,碎石填筑完成后。开始注水泥浆,灌浆管在灌注过程中,一般要埋入水泥浆中23米,以保证桩体的质量。泵的最大工作压力不应低于1.5MPa,开始注浆时,需要1MPa的起始压力,将浆液经注浆管从孔底压出,接着注浆压力宜为0.1-0.3MPa,使浆液逐渐上冒,直至浆液泛出孔口停止注浆。

4 结语

本标段软土地基通过合理选择两种不同工艺的桩型,工程造价合理,有效解决了现场的实际困难,经试验检测,工程质量完全符合设计要求,质量得到有效控制,保证了施工顺利进行。

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