京沪高速铁路CFG桩施工质量安全控制

　　摘要：结合京沪高速铁路DIK55+136.14～DIK60+978、DIK60+978-DIK67+168路基施工实践提出了CFG桩施工中质量及临近既有线安全防护措施,取得了良好的效果。
　　关键词：高速铁路,CFG桩,质量安全控制
　　1.工程概况
　　京沪高速铁路DIK55+136.14～DIK60+978、DIK60+978-DIK67+168段位于河北廊坊市区，多为粉土、黏土、粉质黏土、细砂。设计采用CFG桩进行复合地基处理，桩长25m～30m，间距1.6m。CFG桩多采用正方形布置，少数过渡地段采用正三角形布置。桩顶设10cm厚的碎石垫层，碎石垫层上铺设50cm厚的钢筋混凝土筏板。
　　2．桩的质量标准
　　桩长的允许偏差为100mm，桩径允许偏差为100mm，桩径允许偏差为20mm，垂直度为1%。桩位的纵横向偏差为50mm。桩体的强度，桩体的低应变动力检测及复合地基承载力应满足设计要求。长螺旋CFG桩的单桩承载力特征值为600KN。
　　3．桩的质量控制
　　3.1桩长的控制:长螺旋钻机达到设计标高以下0.2m～0.3m后，空钻30S～60S使钻杆叶片土旋出。然后，开始泵送搅拌好的混合料，为了准确的控制钻孔的深度，应该根据不同的桩长确定钻孔的深度，并在桩机架上做出上限与下限的标记，作为桩的高程和桩长的控制依据。
　　3.2桩垂直度的控制:桩机就位必须平整、牢固、钻杆与地面必须垂直，偏差应该小于1%
　　3.3混合料搅拌质量的控制:设专人负责检查坍落度，严格按配合比计量投料，使其和易性，流动性指标应满足泵送的要求。混合料中应该添加适宜的外加剂，外加剂的使用根据施工条件确定，一般常用的外加剂有泵送剂，防冻剂，缓凝剂等。施工时，应抽样做混合料试块，每台机械一天做一组（三块）试块，测定28d强度。
　　3.4截桩：切除时按桩顶设计标高在桩体周围画出截桩头的控制线。先用60型的锯片切三条5cm左右深的切缝，每条切缝互相成120度的夹角，然后用三个钢筋楔子对准三条切缝，进行打击塞入，桩头就截下来了。这样桩身三个方向受力平衡，不容易短桩，然后用小凿子将切凿后的桩头凿平。
　　3.5清运打桩弃土时要特别注意不要碰撞、碾压刚刚成型的桩头。
　　3.6施工过程中设专人进行监控，确保拔管的速度正常，并做好施工记录。
　　4、质量通病及防控
　　4.1堵管
　　4.1.1堵管产生的原因
　　堵管是长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩工艺经常遇到的问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率,增加工人劳动强度,还会造成材料浪费。产生的原因主要有:
　　1、输送泵钢管弯头曲率半径不合理，混凝土输送困难。
　　2、弯头与钻杆连接不垂直，混合料输送管清洗不彻底管内不平滑管内会形成凝结块体，造成堵管。
　　3、混合料的配合比不合理，混合料的和易性不好。
　　4、坍落度的影响。。坍落度太大的混合料易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，摩擦力加剧，导致堵管。混合料太小的混合料在输送管内流动性差，也容易造成堵管。
　　5、施工操作不合适。钻头钻进桩底设计标高后，开始泵送混合料，管内空气从从排气阀排出，待钻杆内管及输送软，硬管内混合料连续时提钻。若提钻较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵管。
　　6、温度太低。在低温季节，若防冻措施不力，常常使输送管或弯头处的混合料冻结，造成堵管。
　　4.1.2堵管的控制措施
　　1、密切注意混合料的配合比，将混合料的坍落度控制在160mm～200mm之间；
　　2、严格控制提钻时间,钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时必须提钻；
　　3、严格控制弯头曲率半径,弯头与钻杆不能垂直连接，混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的硬块,会造成管路的堵塞；
　　4、冬季施工时，混合料输送管及弯头处要有防冻保护设施，可以用厚棉布将输送管及弯头处包裹严实，起到保温作用。也可以采用加热水的办法提高混凝土的出口温度，但水温不要超过60度，否则会造成混合料的早凝产生堵管；
　　4.2断桩及缩径
　　4.2.1原因：
　　1、 CFG桩不配钢筋；
　　2、 拔管速度太快造成周围软弱土体向钻孔内收缩，导致桩径偏小或缩颈断桩；而拔管速度过慢又会造成水泥浆分布不均匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足；
　　3、 钻机的排气阀设置不当，CFG桩内有空气；
　　4、 灌注时，混凝土供应不及时也有可能造成断桩。
　　4.2.2控制措施：
　　1、控制好拔管速度：正常的拔管速度应该控制在1.2米/分～1.5米/分。
　　2、加强已经灌注CFG桩区域的保护，用钢管或其它较结实的材料将场区围护起来，严禁一切大型机械进入。
　　3、当满堂布桩时，从中心向外推进施工，或从一边向另外一边推进施工，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。
　　4、混凝土供应不及时造成断桩，加强混凝土调度，及时供应CFG桩混凝土，保证混凝土连续供应。
　　5、经常检查钻机排气阀，及时发现并预防其被混凝土包裹。
　　4.3窜孔
　　4.3.1窜孔产生的原因：
　　在施工过程中，打完1号桩后,在施工3号桩时,发现未结硬的1号桩的桩顶突然下落,当3号桩泵入混合料时，1号桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。
　　分析产生的原因：
　　1、被加固的地层中有松散的饱和粉土、粉砂土；
　　2、成桩时一次移机施打周围的桩数过多，土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。
　　4.3.2控制措施
　　1、采取隔桩、隔排跳打方法；
　　2、减少在串孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动的能量的积累。
　　4.4桩头空芯
　　桩头空芯主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。
　　控制措施:施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
　　5邻近既有线安全防护措施
　　沪高速铁路DIK55+136.14～DIK60+978、DIK60+978-DIK67+168段临近既有京山铁路，而长螺旋钻机为长细比很大的柔性杆件，在施工过程中若发生倾覆事故，危及既有线的安全。为此，设计利用地锚，缆风绳来固定机身，通过缆风绳的拉力来保证其机身的稳定性。
　　                                                   
　　5.1缆风绳采用直径13㎜的钢丝绳一端栓接固定在主架立柱顶部以下第一节和第二节拼接处，另一端栓接在地锚混凝土预制块的“Ω”型预埋钢筋吊环上，钢丝绳卡子最少安装两个，且螺丝方向相反。
　　5.2一台钻机配备两块混凝土预制块，用做地锚的混凝土预制块尺寸为：1.5m×1.2m×0.75m（长×宽×高），重量约3.3t。预制块内设有钢筋骨架（Φ16螺纹钢制作），钢筋间距10cm,四周保护层厚10cm。同时在预制块上设置两个“Ω”形吊环，吊环采用φ25的圆钢制作，两头设有不小于30cm长的直角弯钩，单根长度约2.1m，高度不小于65cm，吊环顶不得高出混凝土面，以便于存放堆码。预制块需放入挖好的基坑内，每50m左右一个，顶面埋深不得小于50cm。
　　5.3钻机在作业过程中，缆风绳两端必须拴接牢固，钻机移位时，应提前测量出移位距离，并提前在混凝土预制块一端让出相应的长度，但缆风绳必须与预制块拴接牢固，否则，不得进行移机作业。
　　5.4在钻机四个支腿下各支垫一块1m×1m厚度2cm以上的钢板，除钻机行走或移动时，四个支腿必须稳固落地，钻机施工时的行进方向必须平行于线路。
　　6结论
　　通过以上措施既保证了CFG桩的质量又保证了安全施工，有京沪高速铁路软土地基处理中满足了设计要求，取得了很好的效果。
　　参考文献：闫明礼，张东刚。CFG桩复合地基技术及工程实践[M]北京，水利水电出版社，2001
　　
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