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岩土研究院

长螺旋钻管内泵压 CFG 桩施工

377 2022-06-16 09:54:10

1.施工准备

(1)材料准备 桩身材料对CFG桩的强度影响较大,因此在材料进场前,应对原材料的种类、品质进行检查核实,并将原材料送至实验室进行化验,并进行配合比实验。


(2)现场准备 施工前,为保证成桩质量,应采取必要的降水措施,使地下水位降至基底标高以下0.5~1.0m,同时应考虑电梯井、集水坑的深度。基坑开挖时,应根据基底设计标高和保护土层厚度确定开挖深度,开挖时要求工作面平整,严禁超挖;开挖范围要考虑 CFG桩边机 及角桩施工时有足够的施工面,还应满足机身尺寸要求及其工作特性,一般情况下,基底开挖的平面尺寸以建筑物底板外缘为基准向四周均扩出1.0m,同时与材料堆放场地及搅拌机的位置相配合。


正式沉桩前还应保证场地内平整,对道路及料场表面应进行适当硬化、保证其平整通畅,以便施工机械和材料能顺利进场. 水电供应 应能满足施工.要求。最后,根据设计图纸。确定建筑物的控制轴线,并将CFG桩准确位置施放到作业面上,并保护桩位明显、易找、不易损坏。


(3)资料准备 施工前具备的资料包括工程地质勘察报告;电线、地下管线、障碍物等调查资料;地基处理方案;施工组织方案;施工图、各种记录、报审、报验表格。


2.施工程序及工艺


(1)钻机就位 将钻机移至设计桩位,从两个方向检查导杆垂直度,使钻杆垂直的对准桩位中心,其垂直度偏差不应超过1%。


(2)搅拌混合料 按设计配合比称量材料,称量应快速准确,减少偏差。投料时,应先投入粗骨料,再投入水泥、粉煤灰和外加剂,最后加砂进行搅拌,使粉状材料夹在粗细骨料之间,以避免水泥飞扬恶化施工环境,同时减少筒壁粘附水泥的量。搅拌时间应控制在 60s左有,塌落度在 16-20en 之间。


(3)钻进成孔 开始钻孔时, 关闭钻头阀门,下移钻杆直至钻头触及地面,启动马达钻进。钻进时--般应先慢后快,减少钻杆摇晃,方便纠偏。成孔时,如钻杆晃动剧烈而进尺很小时,可能是遇到坚硬上层或障碍物,这时应放慢进尺,防止钻孔偏斜、移位,甚至损坏钻具。


当钻至设计深度时,于动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记,作为控制桩长的依据。施工时还应结合钻机工作面的标高差异进行适当调整。


(4)灌注及拔管钻孔至设计深度后,停止钻进,开始泵送混合料,当钻杆芯杆灌注满后即可开始拔管,严禁先提管后泵送料,拔管速度以 2~ 3m/min 为宜。成桩宜连续进行,因此应使混合料的供应能力略高于灌注速度,防止停机待料、若因其他原因不能连续灌注,停机位置应根据地下情况尽量避开饱和砂土、粉土层、灌注完成后,用水泥袋盖好桩头,然后移机至下一桩位施工。注意每根桩的投料量不得少于设计灌注量。


施工时,由于桩机排土较多,经常会覆盖邻近桩位,有时钻机支撑脚会压在桩位旁使桩位偏移,因此为保证位置准确,每次施工前应对将施工桩的桩位进行复核。


常见问题及施工措施


1.堵管 堵管是长螺旋钻管内泵压 CFG桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG 桩的施工效率,增加劳动强度,还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时,使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬,增加了再次堵管的几率,给施 工带来很多困难。产生堵管,主要是由以下几方面因素造成∶


(1)混合料配合比不当 当混合料中的粉煤灰用量较少时,其和易性受到影响,容易产生堵管。因此混合料配合比要注意粉煤灰的掺入量,一般宜控制在6 ~80kg/m。

(2)搅拌质量缺陷 在CFG;桩施工过程中,混合料是以圆柱体形状借助水和水泥砂浆层滑润层与管壁分离后通过管线,如果搅拌的混合料坍落度太大,容易在泵压作业下泌水,产生离析,水份先流动,剩下骨料与砂浆分离,产生较大摩擦力而导致堵管。当然如果坍落度过小,会使混合料流动性变差,也会导致堵管,因此施工坍落度宜控制在 16~20cm,必要时可加入适量泵送剂。另外,为了防止较大的石块和片石漏入混凝土泵的储料斗而导致堵管,应控制好过滤栅的尺寸。

(3)设备缺陷 长螺旋钻内泵压 CFG 桩施工中,其钻头、输送管、弯头都可能导致堵管。首先,如果钻头密封不严,在承压粉细砂层中成桩时,承压水会带着细砂通过其间隙进入芯管,形成砂塞,在泵入混合料后,砂塞堵住钻头阀门,造成堵管;其次,无论柔性还是刚性输送管,施工.结束后都应认真清洗,否则混合料会结成硬块而造成堵管;另外,弯头曲率平径不合理,弯头与钻杆垂直连接、混合料流动阻力过大也会发生堵管。管接头不牢固、垫圈破损也会导致水泥砂浆流失,产生堵管∶施工中应对施工设备的使用进行细致的观察和调整。


(4)施工不当 当钻至设计深度后,即可泵入混合料、待芯管及输送管都充满混全料屋;应及时提钻,保证对混合料在一定压J下灌注成桩。如果提钻不及时,在泵送压力下,钻头处水泥浆被挤出,钻头阀门处混合料干硬少浆或结成塞体,便会产生堵管。


冬季施工时,输送管及弯头处均应有保暖措施,防止在该处使混合料冻结而产生堵管, 一般可采用加热水的办法来提高混合料出口温度。


2.窜孔 在饱和粉土、粉细砂层中施工时,随着钻针的钻进,会发现相邻的已施L但尚未硬结桩的桩顶突然大幅度下沉,当新桩泵入混合料时,相邻桩桩顶义开始回升,当泵人足够多混合料后,其桩顶恢复至原标高,这种现象叫窜孔。


大量工程实践证明,当被加固十层中有松散饱和粉土、粉细土、粉细砂时,钻杆钻进中叶片剪切作用会对土体产生扰动,当扰动能量积累全足以使土体液化时,就会产生窜桩。为了防止审孔,应注意采取以下措施。

(1)对有窜孔可能的被加固地基尽量采取大桩距的方案,以减少新打桩对己打桩的剪切扰动。

(2)选用适当高效钻头、提高钻进速度。

(3)减少在窜孔区域打桩推进排数,尽快离开已打桩,减少对已打桩扰动能量的积累.

(4)必要时可采用隔排跳打法但应注意及时清除排出的弃土,否则会影响施工速度。

发生窜孔后应采取以下措施∶提钻灌注混合料至发生窜孔土层时,停止提钻、连续泵送混合料直到窜孔桩混合料液面上升至原位为止。


3.桩体上部存气在截机头时.发现个别桩桩顶部存有空间不大的空心,其主要原因是施工过程中,排气阀不能正常工作所致钻杆成孔钻进时.管内充满空气,钻孔到预定标高开始泵入混合料,如果排气阀被混合料浆液堵塞,不能正常工作,钻杆内气体无法顺利排出,就会导致桩体存气形成孔洞。施工中必须保证排气阀正常工作,应经常检查排气阀是否发牛堵塞,并采取相应措施。


4.先提钻后泵料在某些情况下,当桩端达到设计标高后,为了便于打开阀门,施工人员常将钻杆提拔30cm然后泵送混合料。这种操作一是可能使钻头上的土回落,二是当桩端为饱和砂卵石层时,提钻后地下水涌人,泵送混合料后不足以将水全部排走,致使桩端混合料分层离析,降低CFG桩承载力。


清土及桩头处理

1.弃土清运 长螺旋钻管内泵压 CFG桩的清土包括 CFG 桩钻孔弃 土清运及保护土层清运两部分。在CFG桩施工中,由于采用排土成桩工艺,其排土量取决于桩长螺旋和桩间距。

为了保证正常施工,对打桩弃上应及时清运,这样可以减少施工中找桩位和设备就位的时间,提高工作效率。当场地土质条件存在窜孔可能时,及时清土便于施工监测,容易发现窜孔桩和采取措施,另外,及时清土可以避免因场地内混合材料强度增加清运难度。


一般情况下,为了防止对桩体和桩间土产生不良影响,最好采用人工清土,当CFG桩桩身较长,处理面积较大的楼座,应采用机械和人工联合清运,以提高施工效率。具体可采用下述方法∶

(1)CFG桩施工完毕后待其混合料初凝,人工将保护桩长大部分挖除,或将其与桩身断开,一般留下 30cm保护桩长;

(2)用挖掘机清土,但应注意挖掘机进人处理范围内禁止在打桩工作面行走,行走时必须用打桩弃土在打桩工作面再铺行走垫层,层面到桩顶不得小于1m。

(3)挖掘机工作时,必须严格控制标高,防止挖断工程桩和扰动打桩工作面以下保护土层。

(4)运土车辆禁止进入处理范围内,由挖掘机将场地弃土倒至基坑边,再装车运走。


机械清土施工速度快,效率较高,但施工中容易对设计标高以下桩体、未施1.桩的桩位及桩间土都有一定的影响,因此施工中应严格控制,采取必要的保护措施。

打桩弃土清运完毕后,其下50cm 的保护土层采取入工开挖,清除保护土层时不得忧动基底土,防止形成橡皮土。施工时严格控制标高不得超挖,更不允许超挖后自行回填。


2.桩头处理 待保护土层清除完毕后,即可将桩顶设计标高以上桩头截断。


截桩具体方法如下;

(1)打出桩顶标高位置,在同一水平面按同一角度对称放置2个或4 个钢钎,用大锤同时击打。严禁用钢钎向斜下方打击或用一个钢钎单向打击桩身,或虽双向但不同时击打,以免桩头受较大弯矩而使桩身断裂。


另外,有条件时最好采用截桩机截桩。


(2)桩头截断后,用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高、允许偏差应控制在+20mm以内。


(3) 如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至机顶设计标高以下,则必须采取补救措施。如断裂面距桩顶较近,可接桩至桩顶设计标局。所用材料配合比与桩体混合料相同。接桩宽应大于桩径 200mm,并注意将断桩处凿毛,用水冲洗干净。

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