1 水泥粉煤灰碎石桩（CFG ）作业指导书 一、工区项目部 CFG 桩工程简介 中铁xx 局集团xx 高铁四标段二xx 工区项目部起讫里程： DK938+482.76-DK950+039.23 ，全长 11.56km，其中路基为7.38km。 我部基底处理大部采用CFG桩和岩溶注浆。我部CFG桩桩径 0.5m， 桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥、配合而成，材料按C15 混凝土配比，采用长螺旋钻机施工。 C（水泥） F（粉煤灰） G （碎石）桩是以水泥、粉煤灰和碎石为材料 的高粘结强度桩，在建筑行业应用广泛， 近两年随着客运专线的建设， 才在铁路上得以应用。 铁路与建筑行业的CFG 桩主要差别是： 建筑物为刚性基础， 通过垫层传递到桩和桩间土上的荷载比较 明确；而铁路路基为柔性基础， 荷载与桩及桩间土的相互作用关系不 确定性因素较多，还没有形成公认的计算理论和设计方法； 建筑荷载为静荷载， 工后阶段桩间土应力比基本能够维持建筑 完工后的平衡状态； 而铁路地基承受动荷载， 桩土应力关系在工后阶 段变化的可能性比较大， 桩的上刺和下穿会破坏路基的完整性和下卧 层的稳定性，对沉降控制不利； 建筑物地基沉降标准最小为120mm ，而高速铁路路基工后沉降 要求一般不大于 30mm ，标准远远高于其他建筑地基。 二、施工工艺 采用长螺旋成孔管内泵压混合料成桩，砼采用我部花山搅拌站集 2 中拌和，混凝土运输车运输， 施工时记录输送泵的泵次数来推算单根 桩的砼灌注量。 见长螺旋钻机成孔CFG 桩施工工艺流程图。 三、施工方法 1 、施工准备 测量准备： 施工测量严格按测量规范要求进行，所有测量仪器都 进行校核与检定，保证测量精度。桩位间距放样误差不大于1cm 。所 有放样桩位均插设竹签定位， 施工时为防止孔内钻出土量过多将相邻 桩位覆盖，再插设钢钎进行桩位保护和确认。 技术准备： 施工设计图纸及有关施工资料到位后，技术人员应进 行图纸复核， 技术质量部组织有关人员培训。技术干部应自主学习相 关技术规范及业主、局指挥部下发的CFG 桩施工细则、设计文件，作 好施工前的技术准备工作。 施工技术交底： 根据施工图，技术人员要进行技术交底。交底内 容包括：施工方法、施工工艺、施工安全、机械使用等。 物质准备： 材料的取样试验工作已经按规范要求完成，全部采用 试桩所选用的材料。 2、施工方法 钻机就位：钻机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG 桩垂直度容许偏差不大于1% 。采用在钻架上挂垂球的方法，在钻架 上刻上明显的对照位臵线， 每根桩施工前都有专门的人员进行桩位对 中及垂直度检查，满足要求后，方可开钻。 3 混合料搅拌：混合料搅拌按配合比进行配料，塌落度控制在 18cm20cm 。搅拌时间由搅拌站集中控制室进行控制，并在电脑中有 详细记录。 钻进成孔：钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触 及地面时，启动马达钻进， 先慢后快，同时检查钻孔的偏差并即使纠 正。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进迟，防止桩孔偏 斜、位移及钻杆、钻具损坏。根据钻机圣上的进尺标记，成孔达到设 计标高时，停止钻进。 为加强工程地质复核，加密设计地勘断面（25 米间隔） ，在施 工前先在规划好的断面位臵进行地址复核，并进行详细记录绘制成地 址纵断面图， 作为施工参考； 或在一定区域范围内第一个孔进行地质 复核，作为本区域CFG 桩施工的依据。 在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位臵的电流值， 作为地质复核情况的参考。 灌注及拔管：钻孔至设计标高后，停止钻进，开始混合料灌注， 每根桩的投料量应不少于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔 管，施工桩顶高程宜高出设计高程50cm ，灌注成桩后，桩顶盖土封 顶予以保护。成桩初凝前，严格保护好桩头。 在灌注混合料时，对于混合料的控制采用记录泵压次数的办法， 对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压 次数来计量混合料的投料量。 灌注时采用静止提拔钻杆，在特殊情况下采用边转边提进行灌 4 注，如圆砾层等情况下，拔管速度控制在23m/min。 移机：上一根桩施工完毕，钻机头进行保护，位移，进行下一 根桩的施工， 现场试验：对于每盘混合料， 试验人员都要进行坍落度的检测， 合格后方可进行混合料的投料，在成桩过程中抽样做混合料块，每台 班做 1 组试块，测定其 28 天抗压强度。 四、质量标准 1、混合料灌注时钻杆提拔速率和输送泵的泵送量要密切配合，钻杆 静止提拔，并保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔及提管后 泵料。司钻和泵工密切配合，根据泵入混合料量控制提钻速度， 保证钻头矛尖始终埋在混合料中1m左右，以防断桩。 2、确保桩长达到设计要求。设计要求CFG桩必须穿透软弱土层至硬 底，对于第四系地层一般应嵌入砂类土或硬塑料黏性土2m ，对 于下伏基岩段应嵌入全风化层1m 。 3、混合料的各种材料技术指标必须满足规范要求，其抗压强度必须 满足设计要求。 4、作好地质情况的复核工作。对有代表性的地点在施工过程中适时 提钻以确认地层分布情况是否和地质资料一致，特别是钻进达到 设计深度时要确认桩尖土是否已经达到持力层足够深度。必要时， 可在相邻两地质横断面中间进行补钻，进一步复核地质情况。若 出现异常情况，则必须及时通知监理和设计单位到现场确认，并 提出处理意见。 5 五、施工工艺控制要点 1、了解场地工程地质条件和水文条件。根据土层特点，对钻头和活 门的结构进行改进。钻头结构应考虑适应硬土层钻进的需要。 2、掌握机械设备的性能参数。 了解混凝土泵的泵送速度和泵送效率， 混凝土输送管的尺寸，钻机卷扬机的提升速度情况。 3、钻机就位时，应检查钻杆前后左右垂直度，应使钻头对准桩位中 心，钻杆垂直度容许偏差不大于1% ； 4、根据地面标高及桩底设计标高之差，在钻机塔身上做醒目标记， 作为桩长控制依据； 5、钻孔开始时，应先关闭钻头阀门，向下移动钻杆，待钻头抵住地 面后再开机钻进。 钻孔一般应先慢后快， 以便降低钻杆晃动幅度， 检查和纠正钻孔的偏差； 6、在钻孔过程中，若出现钻杆晃动幅度较大或钻进困难时，应降低 钻速，以免孔身严重偏斜，钻头损坏，钻杆扭断； 7、在软硬突变地层中钻孔时，当主机电流达到一定值、钻头进入持 力层一定深度后，方可终孔；在软硬平缓地层中，钻孔到设计标 高之后，即可停钻，泵送混合料。当钻杆芯管内填满混合料后， 方可提钻杆，严禁先提钻杆后泵料； 8、混合料的搅拌应严格按施工配合比进行，要控制塌落度，防止堵 管，混合料的供应应保证灌注连续进行； 9、保证混凝土的质量。除保证强度外，施工过程中应保证混凝土具 有良好的和易性和保水性，砼的塌落度设为180mm-200mm。 6 10、排气阀的控制。一般要求钻孔时密封排气阀，否则在软土中会引 起桩身缩径现象， 但在一般土层中影响不大； 泵送混凝土时关闭 排气阀。 11、 当设计桩顶距地表的厚度不大于1.5m 时， 保护桩长宜为 50-70cm， 厚度大于 1.5m 时保护桩长宜为 70-100cm； 12、钻孔排除的土碴， 应及时清运，以减少钻机就位时间， 提高工效。 当采用小型机械车辆清运时，应注意对已灌桩体的保护，防止挤 压桩体； 13、CFG桩成桩后，如桩顶离地面有“空洞” ，则应采取覆盖措施， 如将水泥袋覆盖后上面做好标记，防止人员以外踏空受伤。 六、常见质量缺陷的原因及控制技术 1、导管堵塞 由于混凝土配比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合 不够紧密。 控制措施： （1）保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求。 （2）灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净。 （3）加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。 2、偏桩 一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因， 桩机对 位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。 控制措施： 7 （1）施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜； （2）放桩位时认真仔细，严格控制误差。 （3）桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。 3、断桩，夹层 由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。 控制措施： （1）保持砼灌注的连续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措 施。 （2）严格控制提速，确保中心钻杆内有0.1 m 3 以上的混凝土，如灌 注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应 重新成孔灌桩。 4、桩身砼强度不足 压灌桩受泵送混凝土和后插钢筋的技术要求，塌落度一般不小于 18-20cm，因此要求和易性好。配比中一般加粉煤灰，这样砼前期强 度低，加上粗骨料粒径小， 如果不注意对用水量的控制仍容易造成砼 强度低。 控制措施： （1）优化粗骨料级配。大塌落度砼一般用0.5-1.5 cm碎石，根据 桩径和钢筋长度及地下水情况可以加入部分2-4cm 碎石，并尽量不 要加大砂率。 （2）合理选择外加剂。尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂。 （3）粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量，粉煤灰至少应选用 8 II 级灰。 5、桩身砼收缩 桩身回缩是普遍现象， 一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证 充盈系数 1。 控制措施： （1）桩顶至少超灌 1.0m，并防止孔口土混入。 （2）选择减水效果好的减水剂。 6、桩头质量问题 多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造 成。 控制措施： （1）及时清除或外运桩口出土，防止下笼时混入砼中。 （2）保持钻杆顶端气阀开启自如， 防止砼中积气造成桩顶砼含气泡。 （3）桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终 孔成桩。 （4）按规定要求进行振捣，并保证振捣质量。 7、桩底不能入岩 干钻施工时入岩难度较大， 钻进工艺选择不当， 钻头和螺旋叶片设计 不当时长螺旋钻孔根本不能入岩。 控制措施： （1）钻头一定用锥型，避免二翼，三翼等端部平的钻头，切削韧要 用大块。 9 （2）钻杆螺距至少 250mm ，防止钻头部位挤土而发生堵塞现象。 （3）钻头加水冷却。对要求入中风化岩较深的800 桩可以泵送加 入高压水冷却钻头。 （4）对岩石硬度大或很破碎的地层也可以用大口径潜孔锤钻入后再 用螺旋钻复孔。 8、单桩承载力低 主要与钻孔入岩和桩底嵌固情况有关，在粘性土地层中施工与进展速 度也有一定关系。 控制措施： （1）增加入岩程度是最好的措施。 （2）对嵌岩桩一定要在砼带压灌注一定量后才可以提钻，以保证桩 底嵌固良好。 （3）在粘土层中钻孔时要加快进展速度，以防螺旋钻的离心作用在 钻孔壁上造成泥皮而降低桩摩阻力。 （4） 尽量选用 60 泵施工，以增强泵送时孔内压力， 加大砼的充盈性。 10 长螺旋钻机成孔CFG 桩施工工艺流程图 桩位放样 钻机就位 调平机身 钻进 搅拌 CFG桩混合料 钻机钻至设计孔深 灌注混合料 钻具提出孔口及清土 钻机移位 检查标高及桩头质量 填写施工原始记录表