一、适用范围
CFG桩的应用范围很广,在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基中有很多成功的例子。CFG桩适用于独立基础、条形基础和筏板基础。
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩,是由碎石、石屑、砂、粉煤灰混合水泥和水制成的变强度桩,由各种成桩机制成;它是介于刚性桩和柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土通过垫层共同作用形成CFG桩复合地基,因此可以根据复合地基的特性和计算进行工程设计。CFG桩一般不需要计算配筋,工业废料粉煤灰、石屑也可以作为掺合料,进一步降低了工程造价。
CFG桩应根据设计要求、场地地基土的性质、地下水位、场地周围是否有居民、是否有对振动敏感的设备等因素进行选择。一般来说,有以下成桩工艺可供选择:
1.振动沉管灌注成桩技术
适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土和无密实厚砂层的地基;振动沉管是一种挤土成桩工艺,对桩间土产生挤(振)挤效应。但很难穿透较厚的硬土层、砂层、卵石层等。在饱和粘性土中成桩会导致地表隆起、压桩以及严重的振动和噪声污染,从而限制了城市住宅区的建设。当有坚硬粘性土时,可采用长螺旋钻机导孔,然后采用振动沉管桩机成桩。
2.长螺旋钻孔成桩技术
长螺旋钻孔成桩适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土和中密砂土,属于非挤压成桩技术。该技术具有穿透力强、无振动、低噪音、无泥浆污染等特点,但要求桩长范围内无地下水,以保证成孔过程中不会塌孔。
3.长螺旋钻孔泵送管内混合料成桩技术
长螺旋钻孔管内泵送混合料成桩技术是近年来在我国广泛应用的一项新技术。这是一种非挤压成桩技术。具有穿透力强、噪音低、无振动、无泥浆污染、施工效率高、质量易于控制等特点。适用于粘性土、粉土、砂土等地基,以及对噪音、泥浆污染要求严格的场所。
4.泥浆护壁钻孔注浆成桩技术。
适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石(砾)土和风化岩层的地基,以及对振动和噪声有严格要求的场地。这种方法钻进速度快,但泥浆污染场地严重,影响后续成孔施工,而且孔底沉渣多,往往影响成桩质量。
二。工艺流程
三。施工工艺(本节以长螺旋钻孔成桩工艺为例)
1、测量放线
施工前,根据放出的外墙轴线,用钢钎将四周的交点打入地下,并根据桩位测设统一放出桩位线。将桩位的中心点用钻头插入地下,并用石灰明确标出。
2.钻机就位。
根据放出的CFG桩位置,现场将钻机就位,钻机就位后进行调整。钻机的水平和钻杆的垂直度是通过挂在钻杆导向架侧面的垂球和导向架上标记的基准线位置来调整的。垂直度的允许偏差不大于1%。同时,在钻孔过程中,随时观察落球情况,确保钻机不偏斜。
3.钻洞。
3.1钻孔开始时,必须确认桩位编号、孔口标高和孔深。准确无误后,关闭钻头阀门,向下移动钻杆,直到钻头接触地面,并启动电机进行钻孔。一般情况下,钻杆晃动或卡钻时,应减慢钻进速度。当钻头达到设计桩底标高时,动力头底部对应的钻机塔架应显著标出,作为施工时控制桩长的依据。
3.2钻进过程中,平台应保持平衡,在达到设计标高前,不得反转或提升钻杆。如因特殊情况需要上提或倒扣钻杆,应将钻杆提至地面,冲洗、疏通钻头阀门,并重新关闭。
3.3钻进或穿越软硬地层交界处时,钻杆应垂直,缓慢进入;在杂填土层或含砖瓦的软塑粘性土层中钻进时,应尽量减少钻杆晃动,以免扩大孔径。
3.4钻进过程中,应注意电流值的变化状态。当电流值接近140A时,应及时提土,直到电流值改变正常工况。钻孔过程中,操作人员应密切注意钻孔情况。出现卡钻、钻杆剧烈晃动、钻机跑偏等异常情况时,应立即停止钻进,查明原因,采取相应措施后,方可继续作业。钻孔达到设计标高后才能停止。
4.混合混合物。
拌制材料应按设计配合比拌制,每盘材料的拌制时间按普通混凝土的拌制时间控制。混合料应混合均匀,颜色一致,无离析和泌水。坍落度控制在160-200毫米。
5.混凝土浇筑和管道绘制
5.1钻孔至设计标高后,停止钻孔。压力浇筑前几分钟,启动混凝土泵,提前将泵的料斗装满搅拌好的混凝土,准备一壶混凝土备用。
5.2压灌时,泵斗内应留有一定的混凝土容量,混凝土容量应高出进口50mm以上,以防空气体被吸入。当泵斗混凝土低于进料口时,及时通知停止提升钻杆,待混凝土搅拌后,再压灌提升钻头。确保管内始终充满混凝土,严禁在没有混凝土的情况下上提钻具。
5.3开始泵送混合物。当钻杆芯管充满混合物时,开始起钻。禁止在泵送物料前提升管道。钻速应根据地层确定,必须与泵送量相匹配,保证管内有一定高度的混合料。
5.4施工桩顶应高于设计桩顶标高不小于0.5m,以确保桩顶混凝土强度符合设计要求。
6.成桩和桩机位移
沉桩后,将桩顶盖上的土加盖养护,将打桩机移至下一桩位,防止打桩机及其支腿在移动过程中损坏桩身。
四。质量控制要点
1、深入了解地质条件,选择合理的成桩工艺,并严格遵循施工要求。CFG桩复合地基不同于桩基的主要特点是充分考虑了桩间土的承载力,因此施工时应降低土体扰动引起的土体强度,并根据地质条件合理选择施工机械,这是保证CFG桩复合地基施工质量的有效途径。
2.采用正确的打桩顺序。
2.1在饱和软土中打桩时,打桩机的振动力较小。采用连续锤击时,由于饱和软土的特性,新打桩会挤压已打桩的桩,使之变平,形成椭圆形或不规则形,造成严重缩颈和断桩。此时,应采用分桩跳跃的施工方案。
2.2在饱和松散粉土中施工时,由于松散粉土压实效果好,先打桩后土的密度会显著增加。此外,打入的桩越多,土壤的密度越大。打新桩,一是增加沉管难度,二是极易造成断桩。此时不宜采用跳桩的方法。
2.3打桩时,应由中心向外推进,或由一侧向另一侧推进。但是,仅仅改变打桩顺序并不能完全防止新打桩的振动影响已经硬化的打桩。此时应采用螺旋钻导孔的方案,避免新打桩振动造成断桩。
3.严格控制拔管率。
控制混合料的泵送量与拔管速度相匹配,不要停泵等待。拔管速度过快可能导致桩径过小或缩颈断桩,拔管速度过慢可能导致水泥浆分布不均匀,桩顶浮浆过多,桩身强度不足,混合料离析,导致桩身强度不足。
4、控制混合料的坍落度
大量工程实践表明,坍落度对CFG桩施工质量的影响最为显著。如果混合料坍落度过大,桩顶浮浆过多,会导致混凝土离析泌水,桩的强度也会降低。而且会导致混凝土流动性降低,经常堵管。坍落度控制在160-200毫米,和易性好,成桩质量容易控制。
5.设置保护桩长度。
每根桩加料时,比设计桩长多加0.5m的混合料。用插入式振动棒振动桩顶混合料3-5s,以提高桩顶混合料的密实度。通过在上部加盖土,增加了混合料表面的高度,即增加了自重压力,可以提高混合料抵抗周围土体挤压的能力。上部基础施工时,将拆除保护桩的长度,确保成桩与设计标高一致。同时按要求铺设垫层,桩身嵌入垫层30-50mm。垫层应采用静态压实法铺设。当基础底部桩间土含水量较小时,也可采用强夯法。压实填充度(压实后垫层厚度与虚铺厚度之比)不得大于0.9。施工垂直度偏差不大于1%,桩位偏差全屋桩基不大于0.4倍桩径,条形基础不大于0.25倍桩径,单排桩不大于60mm。
6.加强施工过程中的监控和反馈。
在土壤施用过程中,应加强监测,及时发现问题,以便采取有效措施。重点观测施工场地和桩顶标高,用经纬仪跟踪控制桩轴线,及时抽查浇筑质量,在承压水压力高的场地打深井降低水压力,在沉排施工前清理桩间浮土。
7、成品保护
7.1 CFG桩施工时,应调整打桩顺序,防止桩机碾压已完成的桩头。
7.2 CFG桩施工完成后,待桩身达到一定强度(不易断桩)后,方可进行开挖。开挖时,应采用人工开挖。如基坑较深,开挖面积较大时,可采用小型机械和人工开挖,并应有专人指挥,保证铲斗离桩边应有一定的安全距离。同时,应避免桩间土的扰动和设计桩顶标高以下桩的损坏。
7.3挖至设计标高后,应拆除多余的桩头,拆除桩头时应采取以下措施:
(1)找出桩顶标高位置,在同一水平面上以相同角度对称放置2个或4个钢钻头,同时用大锤敲击,将桩头切断。桩头切除后,用钢纤维、锤子等工具沿桩中心向桩四周逐渐去除多余的桩头,直至达到设计桩顶标高,并将桩顶整平。
(2)不要用重锤或重物横向撞击桩。
(3)将桩头挑至设计标高,桩顶面应凿平。
(4)当桩头卡在设计标高以下时,必须采取补救措施。如果破裂面离桩顶标高不深,可将桩接至设计标高,并保护桩间土不受扰动。
7.4保护土层和桩头清理至设计标高后,应尽快进行垫层施工,以防止桩间土被扰动。
7.5冬季施工时,保护土层和桩头清理到设计标高后,立即用草帘、草袋等保温材料覆盖桩间土,防止桩间土冻结而造成桩身断裂,同时防止桩间土冻结后复合地基承载力降低。
五、质量标准
六。常见质量问题及处理
1.管道堵塞
堵管是CFG桩施工中常见的问题,直接影响施工进度,造成材料浪费,增加施工人员的劳动强度。处理不当会造成断桩等质量问题。如果发生管道堵塞,应从以下几个方面进行检查和处理:
1.1混凝土坍落度控制不当:混凝土坍落度过大或过小都会造成泵送困难和堵管。混凝土的输送阻力随着坍落度的减小而增大,所以坍落度过小,混合料的可泵性就会明显降低,不容易泵送。但如果坍落度过高,在泵送过程中容易造成混合料泌水或离析。特别是长距离输送超过15m时,容易造成管内骨料和砂浆的分离,浆液上浮时先流动,粗骨料下沉并相互接触,摩擦力增大,流速减慢并沉积,从而堵塞管道。根据工程实践,CFG桩混凝土的坍落度应控制在160mm-200mm。
1.2连续泵送时,由于泵送与钻孔不匹配,泵送过快,泥浆沿孔壁和钻杆间隙流失,剩余粗骨料阻力大,也可能导致堵管。
1.3管接头处密封不严:管接头密封不严,会漏水或漏浆,增加输送阻力,导致堵管。
1.4钻头阀门老化:旧钻头阀门密封不严。施工时,液化的泥砂通过阀门间隙进入钻头,形成砂塞,堵塞混合料下落,减缓混合料局部流速,沉积,造成堵管,或泥砂进入钻头阀门,摩擦过大,开不到正常位置,造成堵塞。
1.5设备缺陷:弯头是连接钻杆和高强度软管的重要部件。泵送混合料时,弯管的曲率半径和弯管与钻杆的连接形式对混合料的正常输送起着至关重要的作用。如果弯头的曲率半径太小或太大,就会发生堵管。另外,施工结束后应立即清理干净,否则混合料会在管道内形成硬块,也会堵塞管道。
2.桩身缩径
当桩身直径缩小时,应从以下几个方面客观地分析原因,进行处理:
2.1控制钻孔速度:达到规定深度后,钻孔速度过快,混凝土输送速度跟不上,钻头没有被混凝土完全包裹,容易导致桩身缩径。在松散或软弱地层中,泵送与钻孔不匹配,钻杆内混凝土压力不足,混凝土的膨胀力低于土层的回缩力,容易缩径断桩。
2.2基础降水:基础降水的主要目的是降低地下水位、土的含水量、土中孔隙水压力和土的力学性质。
2.3考虑复钻桩:桩机按正常施工工艺步骤完成成孔和泵送混合料并将钻机提升至桩顶1.5-2.0m的设计标高后,停止泵送混合料并提升钻机,钻头和钻杆将在原位靠自重重新插入缩径桩身以下一定深度(0.5-1.5m)的正常桩身,然后泵送混合料并提升钻机。
3.断桩
3.1原因:管道堵塞;桩材强度达不到设计值,扰动太大。采用管内泵送施工工艺时,钻进速度不当容易造成缩径或断桩。如果钻速太快,但泵送的混合料跟不上,不连续泵送会导致缩径和断桩。如果钻速过低,会造成高压管道堵塞甚至管道坍塌,容易降低泵送质量,进一步造成桩身混凝土质量缺陷,造成断桩。
3.2处理措施:若浅部断桩,可单独处理断桩,清除上部断桩,并按桩径设计标高用与桩身相同的混合料接桩。如果机械施工造成大范围浅断桩,设计单位和监理单位应共同研究制定方案。因此,开挖基坑时,在桩顶标高以上1m处,必须采用人工开挖,以避免破坏桩身,保证CFG桩的完整性和质量。
4.交叉孔
在高压缩性粉土层、流塑淤泥质土层、承压水砂层、流砂层、饱和细砂层、粉砂层施工中经常遇到跨孔现象。发生这种情况时,可以采用以下方法:
4.1采用大桩距的设计方案。增加桩间距的目的是减少新桩机的剪切扰动,避免不利影响。
4.2提高钻头和钻孔速度。
4.3减少打桩要打的排数,如将几排改为一次两排或一排,尽快留下成品桩,以减少对打桩的干扰。
4.4必要时,采用桩间距和排距的方案。但要求及时清理成桩时排出的弃土,否则会影响施工进度。
5、桩混凝土离析
5.1离析桩多由搅拌混凝土引起,必须经常检查混凝土的坍落度,不符合要求的混凝土禁止使用。一般坍落度应控制在160-200mm。坍落度太大,容易造成泌水和离析。在泵压的作用下,骨料从砂浆中分离出来。
5.2提升钻杆内没有连续泵送,特别是在饱和砂土和饱和粉土中,容易造成混合料离析。



