高速铁路复合地基CFG桩施工工艺研究__墨水学术,论文发表,发表论

所属栏目：机械论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:216

副标题#e#摘要：CFG桩复合地基成套技术是中国建筑科学研究院地基所20世纪80年代末开发的一项新的地基加固技术。目前已经成为我国建设高速铁路过程中应用最普遍的地基处理方法之一。本文对高速铁路复合地基CFG桩施工工艺进行简要的探讨。
　　关键词：CFG桩施工工艺质量控制
　　我国地域广阔，软弱地基多且分布广；改革开放以来土木工程建设规模大，发展快；我国又是发展中国家，建设资金短缺。如何在保证工程质量的前提下节省工程投资就显得尤为重要。复合地基技术的设计思想即利用增强体和天然地基两者共同承担建筑物荷载，这无疑较荷载仅由桩承担的桩基更为经济合理。故复合地基技术近年来在我国得到了长足的发展，在房屋建筑，公路，铁路，堆场，机场，堤坝等土木工程建设中均有广泛应用。
　　一、CFG桩复合地基
　　复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载作用。根据地基中增强体的方向又可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。水平向增强体复合地基主要包括由各种加筋材料，如土工聚合物、金属材料格栅等形成的复合地基。竖向增强体习惯上称为桩，竖向增强体复合地基通常称为桩土复合地基。
　　CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。1992年由建设部组织鉴定，专家一致认为该成果具有国际领先水平，推广意义很大。该技术于1994年被列为建设部全国重点推广项目，被国家科委列为国家级全国重点推广项目。1997年被列为国家级工法，并制定了中国建筑科学研究院企业标准，现已列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》。
　　长螺旋钻孔管内泵送CFG桩和泵压CFG桩的主要区别在于长螺旋管内泵送CFG桩是当长螺旋钻机钻孔至设计深度后，由混凝土泵将混合料通过管道送至钻杆，在钻杆顶端活塞有灰浆冒出后开始提管，送料提钻高度和泵送量按经验控制。而长螺旋管内泵压CFG桩设备通过国家一系列攻关，配备了混合料压力监视装置，使钻机操作人员在提钻时，通过显示的压力确定提钻速度，从而保证了灌注过程不致发生超拔造成断桩和在一定压力下进行混合料灌注成桩。通过多年工程实践，CFG桩复合地基技术从最初应用于多层建筑发展到广泛应用于高层和超高层建筑地基处理，因其可较大幅度地提高天然土层的承载能力，降低建筑物的基础沉降，并且具有施工方法简便易行、适用范围广泛、工期短、造价低、污染小等优点，近年来成为我国多数地区应用最普遍的地基处理方法之一。
　　二、施工前准备
　　1、长螺旋钻机、自动计量拌和设备、砼泵、发配电设备、土方施工机械等机械设备进场后，提前安装、检修、调试，以满足正常施工需要。
　　2、施工现场、拌和站、材料库（堆放场）等，提前设置临时排水系统。特殊材料入库保存，防止水泥、粉煤灰及外加剂淋雨、受潮。普通砂石料应分别堆放整齐，所有材料按规定标识清楚。
　　3、施工现场布置时，合理布置场内运输通道、临时水池、临时用电等设施。
　　4、现场管理人员和技术人员进行工前技术培训，全体施工人员进行安全技术培训。建立各项安全制度和管理制度，要求所有施工人员必须服从管理、技术、安全、质检等人员的指挥和监督指导。
　　5、现场电器设备均设漏电保护装置，配电线路采用三相五线制，以便用电安全。
　　6、特殊工种坚持持证上岗制度。
　　试验场地处于旱地，为保证钻机的平稳移动和就位后钻杆的垂直，将整个施工范围内的工作面整平至统一高程，表土需挖除地表植物根系，用土回填至原地面，回填土分层碾压密实至kh≥0.9。地面处理宽度和高程按设计要求施工。
　　为检验CFG桩施工工艺、机械性#p#副标题#e#能及质量控制，核对地质资料，在工程桩施工前，应先做不少于2根试验桩，并在竖向全长钻取芯样，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题，修订施工工艺。通常桩顶混凝土密实度差，强度低，对此采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。
　　此外，对于水下成桩，为做到水下成桩，要求钻杆钻至设计标高后不提钻，先向空心钻杆内灌注约8m高的混凝土，然后再提钻进行桩底混凝土灌注。之后边灌注边提钻，保持连续灌注，均匀提升，可基本做到钻头始终埋入混凝土内1m左右。严禁采用先提钻后灌注混凝土，形成往水中灌注混凝土的错误作法。
　　三、CFG桩复合地基施工工艺
　　水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据现场条件选用下列施工工艺：长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于黏性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工除应执行国家现行有关规定外，尚应符合下列要求：
　　1、施工前应按照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。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160~200mm。
　　2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计的深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或粉土层，不得停泵待料。
　　3、成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块）试块（边长为150mm的立方体），标准养护，测定其立方体抗压强度。
　　4、褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。
　　5、施工垂直度偏差不应大于1%；对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于60mm。
　　6、在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打；在饱和的松散粉土中施打，如桩距较小时，不宜采用隔桩跳打方案；满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周向内推进施工。
　　7、保护桩长是指成桩时预先设定加长的一段桩长，基础施工时将其剔掉；保护桩长越长，桩的施工质量越容易控制，但浪费的料也越多；设计桩顶标高离地表距离不大于1.5m时，保护桩长可取50~70cm，上部用土封顶；桩顶标高离地表距离较大时，保护桩长可设置70~100cm，上部用粒状材料封顶直到地表。
　　8、桩头处理，CFG桩施工完毕待桩体达到一定强度（一般为7d左右），方可进行基槽开挖；在基槽开挖中，如果设计桩顶标高距地面不深（一般不大于1.5m），宜考虑采用人工开挖，不仅可防止对桩体和桩间土产生不良影响，而且经济可行；如果基槽开挖较深，开挖面积大，采用人工开挖不经济，可考虑采用机械和人工联合开挖，但人工开挖留置厚度一般不宜小于700mm；桩头凿平，并适当高出桩间土1~2cm。
　　CFG桩施工一般优先采用间隔跳打法，也可采用连打发，具体的是施工方法由现场试验来确定。连打法易造成临桩被挤碎或缩颈，在粘性土中易造成地面隆起，跳打法不易发生上述现象，但土层较硬时，在已打桩中间补打新桩，可能造成已打桩被振裂或振断。在在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打，但施工新桩与已打桩时间间隔不少于7d，在饱和的松散粉土中，如桩距较小，不宜采用跳桩跳打，全长布桩时，应遵循由“由一边向另一边”的原则。
　　桩顶振捣是该工艺施工界人士所关心和探讨的问题。有人认为桩顶混凝土密实度差，应该用振动棒振动捣固。但是振动棒在振动捣固过程中极易将成孔过程中钻取出的泥砂振入桩体，使桩顶加泥。由于该工艺中混凝土料的坍落度大，成桩后落在桩顶的泥砂等异物很容易下沉而陷入桩体，当保护桩长较短时极有可能沉到有效桩长桩体中，故钻机成桩移位后宜马上封顶，封顶材料因地制宜，可用水泥袋或粉煤灰袋。
　　四、桩的质量控制和#p#副标题#e#检验
　　1、CFG桩施工质量控制
　　（1）、施工监测
　　①打桩过程中随时测量地面是否发生隆起，因为断桩常常和地表隆起有关。
　　②打新桩时对已打但尚未结硬桩的桩顶进行桩顶位移测量，以估算桩径的缩小量。
　　③打新桩时对已打并结硬桩的桩顶进行桩顶位移测量，以判断是否断桩。
　　一般当桩顶位移超过10mm，需开挖进行查验。
　　（2）、逐桩静压
　　对重要工程或施工监测发现桩顶上升量较大且桩数较多时，可对桩进行快速静压，将可能断裂并脱开的桩连接起来。这一技术在沿海地区称为“跑桩”。这一技术对保证复合地基中桩很好地传递垂直荷载是很有意义的。需要指出，CFG桩断桩并不脱开，不影响复合地基的正常使用。
　　（3）、静压振拔技术
　　所谓静压振拔是指沉管时不启动马达，借助桩机自重将沉管沉至预定标高，填料后启动马达振动拔管。对饱和软土采用这一技术对保证施工质量是有益的。
　　2、CFG桩施工质量检验
　　水泥粉煤灰碎石桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束28d后进行。试验数量宜为总桩数的0.5%~1%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。
　　（1）、桩间土检验。桩间土质量检验可用标准贯入、静力触探和钻孔取样等试验对桩间土进行处理前后的对比试验。对砂性土地基可采用标准贯入或动力触探等方法检测挤密程度。
　　（2）、单桩和复合地基检验。可采用单桩载荷试验、单桩或多桩复合地基载荷试验进行处理效果检验。
　　（3）、应抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性。
　　参考文献
　　[1]邓跃光，黄荣.CFG桩复合地基的原理和设计[J]地质灾害与环境保护，2002，(03).
　　[2]孙健，张旗伟，刘辉.复合地基CFG桩负摩阻力的影响及研究[J]地质装备，2005，(01).
　　[3]张羽，林才奎，洪宝宁.CFG桩复合地基的垫层作用机理和设计研究[J]广东公路交通，2005，(01).