制存梁台座CFG桩作业指导书

制存梁台座地基CFG桩施工作业指导书

1、总则

1.1编制依据

（1）根据国家的相关法律、法规；河北省、沧州市的地方法规和规章制度。

（2）国家和铁道部编制并颁布实施的相关规范和标准。 （3）京沪高速铁路TJ-1标招投标文件。

（4）中铁十七局集团工程管理办法和质量内控标准。

（5）中铁十七局集团通过质量体系认证中心认定的ISO9002：2000《质量手册》和《程序文件》。

（6）中铁十七局集团铁路、高速公路相关施工经验；机械设备、技术、队伍的施工能力。

1.2编制标准

（1）《客运专线桥涵工程施工技术指南》； （2）《铁路桥涵施工规范》；

（3）《客运专线桥涵工程质量验收暂行标准》。 （4）《青县梁场实时性施工组织设计方案》； （5）青县梁场平面布置图； （6）青县梁场制梁台座结构图； （7）青县梁场存梁台座结构图；

（8）青县梁场地质勘察报告；

（9）青县梁场制、存梁台座地基承载力与沉降量验算报告；

1.3编制范围

青县梁场共承担京沪高速铁路天津特大桥608孔箱梁的预制，其中32m箱梁591孔，24m箱梁17孔。在梁场规划中，共设置制梁台座10个，寸梁台座80个，试验台座1个。每个制梁台座设置桩径0.4m桩长16m的CFG桩66根，每个寸梁台座和试验台座下设置桩径0.4m桩长16m的CFG桩36根；共计CFG桩3576根。

2、施工原理及工艺流程

2.1施工原理

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。CFG桩复合地基,通过改变桩长、桩距、褥垫厚度和桩体配比，能使复合地基承载力幅度的提高有很大的可调性。它具有沉降变形小、施工简单、造价低、承载力提高幅度大、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛应用于各类工程的地基处理和加固。本梁场CFG施工采用长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩法。 2.2施工工艺流程

初测桩位 平整场地 精确放样桩位 混凝土搅拌运输 钻机就位 混凝土现场试验 钻进成孔 泵送混凝土料 拔管成桩 钻机移位 成桩养护

CFG桩施工工艺流程图

2.2.1初测桩位

粗测CFG桩范围的轮廓，测定原地面标高，原地面标高应高出CFG桩设计标高50cm 以上。

2.2.2平整场地

根据所测得的原地面标高和设计桩顶标高对照结果，平整钻孔场地，使其标高比桩顶高50cm左右。对施工场地内地上和地下管线进行核查、拆迁和防护。清除地表植被，挖除0.3m左右地表种植土，预留排水坡度，做好排水沟等措施。场地平整完毕后，必须用30t以上的压路机碾压，以满足长螺旋

钻机自重和抗钻机倾倒的要求。

2.2.3精确放样桩位

在桩位用直径8mm的钢钎竖直打入20cm深孔，在孔内灌注石灰水或石灰粉，并在孔内插入标记物，用一次性木、竹筷，方便钻孔过程中钻孔废泥把桩位埋没后查找。

2.2.4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%。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检查。满足要求后，方可开钻。 2.2.5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地时，启动马达钻进，先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。 2.2.6混凝土搅拌运输

混凝土搅拌必须进行集中拌和，按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制。一般控制在90～120秒，具体搅拌时间根据实验确定，电脑控制和记录。混合料出厂时塌落度可控制在160mm～200mm。

2.2.7现场试验

对于每盘混合料，试验人员都要进行塌落度的监测，合格后方可进行混合料的投料，在成桩过程中抽样作混合料试块，每台班做1组（3块）试块，测定其28天抗压强度。 2.2.8泵送混凝土料

钻孔至设计标高后，停止钻进，提拔钻杆２０～３０ｃｍ后开始泵送混合料灌注，每根桩的投料量应不小于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，并保证连续拔管。施工桩顶高程宜高出设计高程30～50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶进行养护。

在灌注混合料时，对于混合料的灌入量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。 2.2.9拔管成桩

灌注时采用静止提拔钻杆（不能边行走边提拔钻杆），提管速度控制在２－３米／分钟，灌注达到控制标高后进行至下一根桩的施工。

2.2.10钻机移位

灌注完成后钻机移至下一桩位钻孔，履带式长螺旋钻机一般后退移动。移动过程注意避免扰动已灌注好的桩四周地基。

2.2.11成桩养护

CFG桩施工完成后，清除四周钻泥，填埋钻孔，进行自然养护7天。养护期间，任何机械和材料都不得进入现场，防止桩基被重物荷栽作用破坏。

2.2.12挖除桩顶土

CFG桩在养护够7天后，可以挖除桩顶以上的原土。首先测定地面标高，并做出标记，计算出需要挖深，用50型挖掘机将土一次性挖至设计桩顶标高上20cm处，挖掘机应该分行倒退作业，剩余20cm必须人工清底挖除。

2.2.13切割桩头

灌注CFG桩时要把混凝土面灌注至设计桩顶面50cm以上，使混凝土中的浮浆全部上升至设计桩顶标高以上。截除桩头的方法是采用改装后的轻型锯石机，锯石机只能垂直切割，不能水平切割，需要用钢管制作一个架子把锯石机水平焊接在上面进行水平切割。锯桩时，用锯桩机在CFG桩的设计标高处从相对的方向水平锯2个半月状的槽，如图。

CFG桩锯桩示意图

然后把桩头清运出施工场地。切割桩头注意事项：①一定要保护CFG桩，不能使桩受撞击，标高控制要严格，要符合规范和设计要求，②严禁用挖掘机扳断桩头，一定使桩受力矩作用断裂，③严禁用钢钎单侧把桩凿断，④用锯桩机锯桩，严禁单侧锯一般就扳断桩头的方法。

锯桩机切割面3、施工准备

3.1选用材料、配合比

（1）根据京沪高速铁路试验配合比，并结合当地料源供应情况，在筹备组提供的合格厂家名录中，我部选定材料厂家如下：

水泥：选用德州大坝牌水泥，普通硅酸盐水泥PO32.5级； 粉煤灰：选用山东德州华能电力实业公司粉煤灰； 粗骨料：选用保定满城李家佐金丰采石厂的石料；

细骨料：选用石家庄市正定县浙江公铁爆破工程有限公司河砂； 外加剂：

1)外加剂的掺量由试验确定；

2)如需提高混凝土的早期强度，宜在混凝土中掺加早强剂。 水：

1)凡适用于饮用的水，均可以拌制和养护混凝土，未经处理的工业水，不得用以拌制和养护混凝土；

2)对拌制和养护混凝土的水质有怀疑时，应及时进行水质检定。 （2）理论配合比为：

水泥：砂：5-10碎石：10-25碎石：粉煤灰：水 =300：711：464：695：100：230 坍落度控制为：160~200mm

拌和方式采用拌和站集中拌和供料。

3.2机具准备

详见设备配备一览表

序号 1 3 4 机械设备 长螺旋钻机 挖掘机 混凝土罐车 规格类型 ZL90 EX200 五十铃 单位 台 台 台 数量 2 1 6 备注 山东方圆 混凝土施工设备 5 混凝土拌合机 JS75 台 1 6 混凝土输送泵 方圆HBTB -30 台 2 3.3人员劳动力准备

（1）组织机构

施工负责人：苏荣安 技术负责人：刘红峰 质量负责人：刘庆华 现场技术主管：徐兆君 试验负责人：危红全 （2）施工人员配备

负责路基CFG桩作业人员都是经过培训、工作熟练的工人，并且具有较高的质量意识。

电工、罐车、运输车司机等特殊工种，都经过培训、考试合格，持证上岗。

人员配备工种数量：螺旋钻机手4人，泵送机手4人，挖掘机手1人，混凝土罐车12人，其他机械及电工2人，普工20人，技术负责人1人，施工负责人1人，现场施工记录人员2人，试验人员2人，测量人员2人，合计51人。

4、施工质量要求

4.1桩身完整性检测

CFG桩桩身完整性采用低应变动力试验检测，试验桩检测率10％。根据

检测结果判定桩身完整性。

4.2CFG桩混合料强度

每台班制作混合料标准立方体试件3组，进行28d标准养护后，进行试件抗压强度检测。根据检测结果判定其质量情况。

4.3CFG桩复合地基静力载荷试验

分别进行单桩、单桩复合地基静力载荷试验，计算沉降与承载力。检验数量：桩数的0.2%，且不少于3根。

4.4施工控制及质量标准

按设计及规范要求的频率严格进行检测，同时现场配合监理单位的平行检验及第三方检测单位的检测。

（1）CFG桩的数量、布桩形式、间距符合设计要求。 （2）桩长、桩顶标高及直径达到设计要求。 （3）褥垫层厚度、压实度应符合设计要求。

（4）CFG桩施工中，每台班均作检查试件，进行28天抗压强度检验满足设计要求。

（5）成桩28天后低应变检测桩身完整性、复合地基承载力、变形模量满足设计要求。

（6） CFG桩施工允许偏差符合《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》中的要求。

CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法

序号 检验项目 允许偏差 施工单位检验数量 检验方法 1 2 桩位（纵横向） 桩体垂直度 50mm 按成桩总数的10%抽1% 样检验，且每检验批不小于 不少于5根 设计值 经纬仪或钢尺丈量 经纬仪或吊线测钻杆倾斜度 开挖50～100cm深后，钢尺丈量 3 桩体有效直径 5、质量控制措施

5.1拔管速率的控制

拔管速率太快将造成成桩桩径偏小或缩径断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不均，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率，拔管速度一般控制在1.6～2.2m/min比较适宜，此处的拔管速度为线速度，不是平均速度，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率适当放慢。拔管过程不允许反插。

5.2混合料坍落度

坍落度控制在16～20cm，和易性好，满足泵送混凝土的施工要求。

5.3保护桩长

成桩时预先加长不小于50cm的一段桩长，基础施工时将其凿掉。上部用土封顶。

5.4开槽及桩头处理，铺设褥垫层

开挖时要留置足够的人工开挖厚度，避免对桩体和桩间土扰动和损坏。桩顶凿除保持顶面平整。褥垫层厚度、压实度应符合设计要求，采用级配碎石，最大粒径不超过3cm。虚铺后采用静力压实。褥垫层宽度大于基础宽度部分加褥垫的厚度。

6、现场技术人员质量控制要点

CFG桩质量控制的主要对象是：桩长；强度；桩底是否到持力层这三项指标，现场管理和质量控制要点如下：

（1）测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量，并用平地机平整碾压后放出各桩的准确位置，将线路纵坡、横坡考虑在内后，原地面标高控制在正负5公分以内。施工桩顶高程控制在高于设计垫层底标高30cm处。将施工区域进行划分，并将各桩进行编号，定机定人进行管理。 （2）布桩时，CFG桩的数量、布置形式及间距必须严格按设计要求。并遵循从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工的原则。不宜从四周转向内推进施工。具体的施工方法和顺序由技术质量部确定。

（3）对进场施工的所有长螺旋钻机在开钻前应由施工技术人员对标尺、刻画进行复核，消除标识误差。尤其是钻机初始标识要指定专人进行复查。使用反差大的反光贴条每0.5米进行标识，粘贴在钻机导向架上，利于夜间记录人员识别读数。

（4）指派责任心强、懂技术并经严格考核合格的员工对劳务队伍施工的CFG桩进行现场监控和记录。

（5）现场管理人员每根桩都要根据桩机上的垂球目测导向架垂直度，以保证桩身垂直度不大于1%，确保桩体的正常受力。

（6）长螺旋钻施工。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，一般先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

（7）判断钻头是否到了持力层一般有两种方法：

一是在桩机驾驶室观测电流的变化。钻机开始钻孔及软弱地层钻孔时，电流表指针在120～130安，当钻头遇到持力层时，瞬间的电流将增大到160安以上，同时电压下降。此时，应判定钻头已达到持力层。

二是在钻机旁直观观察。当钻头到达持力层时，钻杆上部的动力头发生颤动和轻微的摆动，钻机的动力明显减弱，此时，应判定钻头已达到持力层。 （8）CFG桩成桩过程由现场值班人员指挥，桩机操作手和地泵操作手密切配合，按照先泵料后拔管的原则，防止先拔管后泵料，防止CFG桩成吊脚桩。

（9）严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在2～3米／分钟。

（10）整个施工过程中，应安排质检人员旁站监督，并作好施工原始记录。记录的内容主要有桩号、钻孔深度、孔深、拔管速度、单孔混合料灌入量、堵管及处理措施等。

（11）为控制提钻速度，应购置秒表配发到记录人员，钻孔时间、拔管速度、灌注混凝土时间应记录至秒。当天的记录每页必须由施工方和项目现场记录人当天进行相互签字确认。

（12）提钻泵送过程中，旁站人员要经常敲打输送管，确认管内混合料是否充实，以保证桩体密实。

（13）拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，施工中应避免反插。

(14)桩顶砼停灰面根据导向架上标识由值班人员判断，控制在桩顶标高以上0.5米位置。

（15）控制好混合料的坍落度。大量工程实践表明，混合料坍落度过大，会形成桩项浮浆过多，桩体强度也会降低。坍落度宜控制在160mm～200mm（可根据运送混合料的距离进行调整）和易性好。当拔管速率为2～3米／分钟时，一般桩顶浮浆可控制在30厘米～50厘米左右，成桩质量容易控制。桩身每方混合料掺加粉煤灰量控制在140kg～180kg（根据各地粉煤灰的性能指标，具体粉煤灰掺入量试验后确定）。

（16）设置保护桩长。在泵送混合料时，比设计桩长多加0.5米的料。将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5秒，提高桩顶混合料密实度，上部用土封项，增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力，避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。

（17）在截取桩头前应准确测量桩顶标高，并在纵横向挂线标示桩头水平位置。凿除桩头时严禁单边打眼凿桩头，防止桩头成斜面或破损，截取后的桩头面应是水平面。清理桩间土和截取桩头时，应采取相应的预防措施，防止造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。

（18）CFG桩施工中，每台班均须制作检验试件，进行28天强度检验，

成桩28天后应及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。

7、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工质量问题和控制措施

7.1常见质量问题

7.1.1堵管

堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成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，增加工人劳动强度，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。 产生堵管的原因有以下几点:

①混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混合料和易性不好,常发生堵管。因此,要注意混合料的配合比，坍落度应控制在160mm～200mm之间。

②混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。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。坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。

③施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻

时间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵塞。 ④设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接，否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗，否则管路内有混合料的结硬块，还会造成管路的堵塞。 7.1.2窜孔

在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况，打完X号桩后，在施工相邻的Y桩时，发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落,当Y号桩泵入混合料时，X号桩的桩顶开始回升，此种现象称为窜孔。 发现窜孔的条件有如下三条:

①被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂; ②钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;

③土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。由于窜孔对成桩质量的影响，施工中采取的预控措施: a.采取隔桩、隔排跳打方法;

b.设计人员根据工程实际情况，采用桩距较大的设计方案，避免打桩的剪切扰动；

c.减少在窜孔区域的打桩推进排数，减少对已打桩扰动能量的积累； d.合理提高钻头钻进速度。 7.1.3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。为避免桩头空芯，施工中应经常检查排气阀的工作状态，发现堵塞及时清洗。 7.1.4桩端不饱满

这主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力。为杜绝这种情况，施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。

7.2控制措施

7.2.1加强施工过程中的监测。在施工过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施，有效控制成桩质量，重点应做好以下几方面的监测：

①施工场地标高观测。施工前要测量场地的标高，并注意测点应有足够的数量和代表性。打桩过程中则要随时测量地面是否发生降起。因为断桩常和地表隆起相联系。

②已打桩桩顶标高的观测。施工过程中注意已打桩桩顶标高的变化，尤其要注意观测桩距最小部位的桩。因为在打新桩时，量测已打桩桩顶的上升量，可估算桩径缩小的数值，以判断是否产生缩径和窜孔。

③对有怀疑桩的处理。对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看，并做出必要的处理。

8、现场纪录要求及注意事项

（1）现场记录人员应严格遵守项目部组织纪律和劳动纪律，上班时间必

须坚守工作岗位，严禁脱岗。

（2）现场记录人员应认真填写《CFG桩施工原始记录表》，并在施工现场真实填写表中的各项施工内容。

（3）施工范围应写明线路的具体里程和区域（区域是指由技术部门提前编制的）；施工单位应写明 X X作业队 X号钻机、钻机型号，并标明该区域的设计标高。

（4）桩号按工程部门编排的桩号填写。成孔时间和成桩时间按现场实际施工时间记录到秒。

（5）电流应记录钻头到持力层时瞬间的电流数据。

（6）CFG桩现场记录实行“双检制”。即项目部指派专人会同协作单位现场记录人员共同记录，实行每班核对，确认当班桩长，共同签认《施工原始记录表》，作为原始施工记录和劳务队伍验工计价的依据。

（7）当日记录的《施工原始记录表》应当天完善复核人、质检人、分项工程技术负责人的签字。

（8）各项记录必须真实、清晰、不得涂改表中记录的内容。

9、环保水保措施

（1）在机械施工过程中，要尽量减少噪音、废气、废水及尘埃等污染。以保障当地居民和施工人员的健康。

（2）对清理场地的表层腐植土，砍伐的荆棘等废料，要及时运到指定的地点进行废弃。在弃土场不具备条件时，可临时堆放在施工场地。

（3）清理输送管、输送泵和其他机械设备的废水、废油等有害物质以及生活污水，不得直接排放到河流、池塘或其他水域中，也不得倾卸在饮用水源

附近的土地上，防止污染水源和土壤。

（4）施工前做好场地临时排水系统，确保排水通畅并保证遇雨水时不浸漫农田。

10、安全保证措施

（1）作好现场调查，开工前对地下管线详细调查。

（2）对人员进行安全教育，进入工地时，必须佩戴安全防护用品，所有施工人员必须听从指挥。

（3）施工现场设安全员，施工作业区设安全标志，防止无关人员进入施工现场。

（4）施工现场平整密实，确保施工顺利安全进行。

（5）严禁非作业人员进入施工场地。在吊车、桩机大臂半径范围以内，机械正在作业时，施工人员应远离。吊车要按其性能要求工作，不得超负荷工作，定期进行检查、维修和保养。驾驶室的挡风玻璃及回转大齿轮前应增设防护网（罩），施工中应经常对钻孔装置、吊车臂杆及索具进行检查，以便及时发现问题。

（6）施工用电使用380V三相五线制配电系统。电缆线路必须埋地或架空敷设，避免机械损伤和介质腐蚀。

（7）每台电力设备必须确保“一机一箱一漏一闸”。电箱、开关箱内的电箱内的电器设备必须完好，停用设备拉闸断电，锁好开关箱。

（8）泵压混合料时应有专人指挥泵压操作,防止因排气不畅和操作失误。

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