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摘要:长螺旋钻孔压灌桩是一种新的灌注桩施工方法,是国内近几年来使用比较广泛的一种工艺,属非挤土(或部分挤土)成桩工艺,具有穿透能力强、无沉渣、低噪音、无振动、无泥浆污染、施工效率高及质量容易控制等特点。广泛适用于处理地下水位以上的黏性土、粉土、砂土和自重固结已完成的素土地基。
关键词:长螺旋钻孔,CFG桩,施工技术
长螺旋钻孔压灌桩(简称CFG桩)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。无论桩端落在一般土层还是坚硬土层,均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和弹性模量比桩间土大,在荷载作用下,桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载(由CFG桩和桩间土共同承担上部荷载)。由于桩的作用使复合地基承载力提高,变形减小,再加上CFG桩不配筋,桩体利用工业废料粉煤灰作为掺合料,大大降低了工程造价
长螺旋钻孔压灌桩施工工艺为:长螺旋钻机就位;启动钻机钻孔至预订标高;砼泵将搅拌好的砼通过钻杆芯管压至钻头底端,边压砼边提钻直至桩顶标高形成素砼桩。该方法施工的灌注桩具有施工便捷、无泥浆或水泥浆污染、噪声小、效率高、成本低和成桩质量稳定等特点,是一种很有应用前景的施工方法。
一、 CFG桩施工应具备条件
1、 应有具有资质的设计单位设计的图纸、应有具有资质的地勘单位出具的地勘报告,图纸和地勘报告需经图纸审查中心审查通过;由建设单位组织相关单位进行图纸会审,并由设计单位进行设计交底;
2、 应由具有相应资质的桩基专业分包单位进行施工:总承包单位与有相应资质的桩基专业分包单位签订分包合同(并经建设单位同意),分包单位项目班子人员必须到岗履职。
3、 必须编制施工组织设计:长螺旋钻孔压灌桩施工,应根据设计要求、场地条件和季节编制施工组织设计,并应符合下列规定:(1)应按桩号标明桩长、桩径、桩位、砼强度等级;(2)应说明施工顺序、绘制水电线路和临时设施的位置图。(3)应编制施工管理人员和劳动力的组织计划,制定相应的岗位职责和岗位培训教育计划;(4)应编制施工设备的使用和验收计划,应说明设备维修保养方法;(5)砼采购验收计划;(6)应制定保证质量、安全生产和保护环境的技术措施;(7)应制定季节性施工和成品保护措施;(8)应制定合理可行的施工进度计划。编制的施工组织设计必须经总包单位、监理单位审批通过。
4、 做成桩工艺试验、确定施工工艺参数
机械设备就位调试进行成桩工艺试验,确定的施工工艺参数。试验性施工的目的是验证所选机械设备的适用性,如长螺旋钻机的钻头、钻杆及电机功率等机件的适宜性,地质条件的符合性。确定合理的施工工艺参数,如钻机的转速、下钻的速度、施加的钻进压力、提钻速度、钻头和钻杆直径等以满足成孔质量和进度要求。为正式施工提供依据。
二、 施工过程质量控制
施工工序为:
1、基槽开挖,。
2、放线定位,根据桩位设计平面图对桩位进行统一编号,形成桩位编号图各方签字确认。根据桩位平面图,建筑红线和轴线,用经纬仪定向,钢尺量距按平面图位置确定各桩位点,每个桩桩点用钢筋打眼,然后灌入白灰,再将钢筋打入。
3、科学确定桩长:测量好桩位点实际顶标高,根据设计CFG桩长,桩端进持力层要求,结合地勘报告,对每根桩进行桩长计算。结合设计持力层要求(地勘报告对应剖面或探孔)和设计最短桩长双控选最长的。重视电梯基坑、集水井坑底及侧壁处桩长也应达到设计要求,钻孔时要控制该部位桩钻孔深度,并应在桩位布置图上标出。避免基坑处桩长不满足设计要求。
4、 机械就位做样桩:机械就位控制钻头与桩位点的偏差不大于20mm,对第一根桩成孔作为样桩进行验收,设计注册结构工程师、地勘注册岩土工程师、施工项目负责人及技术质量负责人、监理单位项目总监及土建监理工程师、建设单位项目负责人参加、由勘察、设计单位人员对地勘报告核实,对提钻检查桩端土判断是否进入设计要求的持力层。由施工监理对桩垂直度、桩径、桩深进行检测,是否满足规范设计标准。形成第一根桩成孔验收记录,各方签字盖章确认。为其它桩成孔作出样板,其它桩成孔由桩基专业分包、施工总包及监理控制。
5、 钻孔:钻机塔身应保持垂直,垂直度由钻杆上的铅锤指针控制,%。
钻孔深度应根据设计桩长及施工作业面标高结合地勘报告给定的持力层情况确定。孔深测量可由钻杆上标示的刻度线来控制,并应每天采用测量仪器进行控制性复核。
开钻前钻头阀门应封闭,钻杆下移至钻头触及地面时,应取掉钻头阀门插销后方可钻进以保证提钻时砼顺利泵出。钻机成孔过程及时排走余土。
桩成孔逐个进行检查,并形成桩施工记录,建设、施工、监理共同确认后方可浇筑砼,保证桩长、桩端进入持力层深度均满足设计要求。
合理布置桩成孔顺序,外运成桩土采取合理路线,根据桩施工方案建议隔一打一的做法防止断桩产生。
6、 灌注CFG桩,砼采用和易性较好的预拌砼,强度等级应符合设计要求,初凝时间宜大于6h,坍落度宜为180mm-220mm。
施工前应采用清水将砼泵的料斗及输送管路湿润,后泵入适量的润泵砂浆,并应将所有砂浆泵出管外。
先开地泵进行砼灌注,后提钻,保证钻头活瓣打开和砼到桩底同步,减少桩端虚土回落尤其是在遇地下水或桩端土松软的情况。重视提钻速率,〜,防治提钻过快造成桩壁土回落断桩。严禁先提钻后泵送砼(目的是保证桩端砼的密实度,先提钻再泵送砼会造成桩端砼不密实或孔洞发生,从而影响桩端承载力)。桩顶超灌高度不应小于500mm。。
同一根桩的砼灌注应连续,间断灌注会埋下严重的质量隐患。成桩工程中,应抽样做混合料试块,每台机械每台班不应少于一组。试模尺寸150mmxl50mmxl50mm,记录每台班施工的桩号。
7、 清理桩间土,CFG桩施工完毕,待桩基达到一定强度(一般3-7天)后可进行开槽移桩。土方开挖时可采用人工或小型机械配合人工清理,避免对桩头的碰撞造成断桩,尽量避免扰动桩间土。
8、 剔凿桩头:采用切割锯进行切割,确保桩头平整,桩顶表面不可出现斜平面。采用人工凿除时,严禁采用大锤直接捶打等方式,其目的是要求剔凿时不得破坏桩身砼。
9、 断桩处理:如果在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下,必须采取补救措施,可采用高于一级桩砼接桩至设计桩顶标高,并应留置试块,接桩过程中保护好桩间土不受扰动。
测量桩顶标高、桩径。对桩顶进行弹线测桩位偏差,测量X向Y向偏差取大值。桩位施工允许偏差:对条形基础的边桩沿轴线方向应为桩径的±1/4,沿垂直轴线方向应为桩径的±1/6,其他情况桩位的施工允许偏差应为桩径的±40%。
10、 绘制桩竣工平面图:施工过程中应及时形成桩基施工记录,因施工记录过程较长逐步完善,如桩位偏差、桩顶标高应在切完桩头后才能检测。桩基完成后绘制桩竣工平面图,各方签认。
三、 检测验收
CFG灌注桩桩体达到以下标准,方可作为建筑地基。
1、 桩体质量
桩体砼强度:28d标养试块强度值检测结果评定合格;当试块强度不合格时,可对相应桩进行钻芯法检测复核。
桩身完整性检测:采用低应变动力试验检测桩身完整性检验数量不应少于总桩数的20%。且均应为I类、口类桩。检测时时桩身砼强度至少达到设计强度的70%,且不小于15MPa(依据受检桩同条件养护试块强度)。
2、 %,且不应少于3根。承载力检验宜在施工结束28d后进行,其桩身强度应满足试验荷载条件。检测承载力值不应小于设计给定值。
承载力检测时,宜在检测前、后,分别对受检桩、锚桩进行桩身完整性检测。
3、 %,且不应少于3点。检测承载力值不应小于设计给定值。
当用上述方法检测出不合格桩,应按不合格桩数量的双倍数量进行扩大检测。检测结果提供设计单位由设计核算处理。
四、 长螺旋钻孔压灌桩(CFG桩)施工注意事项:
1、 合理计算桩长:根据设计图纸对桩长及桩端对持力层要求结合地勘报告提供的地质构造层次确定,重点控制电梯井、集水坑处桩长。
2、 桩成孔后控制提钻时间,先灌注砼后提钻,确保桩端无回落土,使桩端砼密实。
参考文献:
《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202-2018
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012