南水北调东线八里湾泵站枢纽工程
CFG桩工艺性实验方案
一、概况：
八里湾泵站枢纽工程的主泵房基础处理采用C20、?50水泥粉煤灰碎石桩，有效桩长19.78~18.30m，桩间距1.75m，梅花型布置，共7711m，桩顶设置300mm厚中粗砂褥垫层322.5m3。单桩承载力为640KN，设计复合地基承载力为380KPa。本次试验桩的地点选定在泵房前进水池位置，距离工程桩4m。 二、水泥粉煤灰碎石桩施工方法
八里湾泵站枢纽工程共Φ50水泥粉煤灰碎石桩426棵，采用长螺旋管内泵压砼施工工艺，配有混凝土输送泵连续填料加密，桩身强度等级为C20。 三、长螺旋钻孔压灌CFG桩的质量优点：
1、适应性强：该桩型适用于粘性土，粉土，填土等各种土质，能在有缩径的软土、流沙层、沙卵石层、有地下水等复杂地质条件下成桩。
2、桩身质量好：由于混凝土是从钻杆中心压入孔中，混凝土具有密实、无断桩、无缩颈等特点，并对桩孔周围土有渗透、挤密作用。
3、单桩承载力高：由于是连续压灌超流态混凝土护壁成孔，对桩孔周围的土有渗透、挤密作用，提高了桩周土的侧摩阻力，使桩基具有较强的承载力、抗拔力、抗水平力，变形小，稳定性好。
4、采用干成孔的长螺旋钻机无振动排土钻进,无需泥浆护壁,因而无泥浆污染。 5、采用泵送混凝土,边提钻边压灌混凝土,提钻与成桩同步进行,大大加快了施工速度。 6、成桩时采用压力浇灌混凝土,既改善了桩周土体性能,又保证了桩身质量,避免了缩颈、断桩现象,提高了单桩承载力,保证了该工艺既能在易坍塌的土层成孔成桩,又能在地下水丰富的土层中成孔成桩,避免了水下浇筑混凝土质量难以保证的缺点。 四、施工准备及场地平整：
1、施工准备
首先应修好施工机械及进场的便道，接通施工电源， 在准备施工桩的地段,用推土机将地表压实推平。
2、主要机具设备
采用CFG履靴式系列长螺旋钻机（GZL60型），带硬质合金钻头。混凝土拌制、泵送设备。
（1）长螺旋钻孔机
钻孔机采用履靴式行走，钻具采用长螺旋钻具,其常规直径为Φ500,它与普通钻具相比有以下不同点：①该钻具有中心管内灌注混凝土的功能,且其顶部设有泄气阀,中心管直径为156 mm。因为混凝土输送软管内径为125 mm ,为了使输送到钻顶中心管中的混凝土能自由下落,并冲开底部的活瓣,保证自落后的混凝土将中心管内的空气排到顶部泄出,因此中心管直径需大于125 mm ,为156 mm。②中心管的底部(即钻头处) 有混凝土出口,出口处有两片可开闭的活瓣。钻具开始钻削土体之前,将活瓣闭合,以防止土、砂或水进入中心管内,泵输送混凝土时将活瓣打开。③动力部分为双电机。采用双电机主要是为了预留输送混凝土的中心管,双电机功率为2 ×75 kW。
（2）输送泵及输送管
与长螺旋钻具中心管相匹配, 现场采用HBT80混凝土输送泵和Φ125 输送管。工作泵压一般为4 MPa～6 MPa。Φ125 输送软管与长螺旋钻具中心管相连,既可方便钻机移动,又可保持搅拌后台位置的相对稳定,无需多次移位 ,混凝土的搅拌选用现场搅拌。通过混凝土泵料斗输送到钻机中心管提钻成桩,完成混凝土的灌注施工工作。
3、原材料的质量控制
该工艺试验桩砼采用梁山混凝土厂的商品混凝土进行，对该料的塌落度、和易性等进行检测后再进行灌注。并现场留试块对混凝土强度进行验证。 五、实验桩施工工艺
1、工艺流程：桩位放点→搅拌混合料→长螺旋钻机就位、成孔→压灌混合料→边提升钻杆边压灌混合料→成桩、桩体养护→检测。
2、压灌钻机就位，保持平整、稳固，钻杆与地面保持垂直，垂直度偏差不大于1%。在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深。下放钻杆，使钻头对准桩位点，调整钻杆垂直度，然后启动钻机钻孔，达到设计深度后空转清土，在灌注前不得提钻。
3、待钻机钻至设计标高后，须继续尽快投料，保证成桩标高及密实度的要求。钻杆预提200 mm左右，然后启动高压泵灌注混凝土，边灌注边提钻杆，提升速度要与泵送速度相适应，确保中心管内有0.1 m3以上的混凝土，灌注时根据泵送量及时调整提速，直至
成桩。若因意外情况出现等待时间大于初凝时间，则应重新钻孔成桩。
4、桩管拔出地面确认成桩符合设计要求后、清理孔口，用粒状材料或粘土封顶。按施工顺序放下一个桩位，移动桩机进行下一根桩的施工。
5、施工时，桩顶标高一般不应小于0.5m。 6、冬季施工时混合料如孔温度不得低于5℃。
7、桩顶混凝土密实度差，强度低，可以采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。 8、成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块）试块（边长150mm立方体），标准养护，测定其立方体28d抗压强度不小于C20。
9、清理桩间土和桩头，检测桩基合格后，人工清除预留的30cm厚土层，采用风镐凿除桩头至设计标高，禁止竖向劈凿桩头，以防破坏桩身质量。凿除桩头后，及时清理整平场地。
六、质量标准及质量检测
1、 主控项目、一般项目
A、水泥、粉煤灰、砂及碎石等原材料应符合规范要求。
B、施工中应检查桩身混合比、坍落度和提拔钻杆速度、成孔深度、混合料灌入量等。 C、施工结束后，应对桩顶标高、桩位、桩体质量、地基承载力以及褥垫层的质量做检查。
D、水泥粉煤灰碎石桩复合地基的质量检验标准应符合下表规定。
水泥粉煤灰碎石桩地基质量检验标准
项目 序 1 主控项目 2 3 4 1 一般项目 2 3 4 检查项目 桩径 原材料 桩身强度 地基承载力 桩身完整性 桩位偏差 桩长 桩垂直度 允许偏差或允许值 单位 mm 数值 -20 设计要求 设计要求 设计要求 数量为总桩数的10% 满堂布桩≤0.40D mm % +100 ≤1.5 检查方法 用钢尺量螺旋转头 查产品合格证书和抽样检验 查28d试块强度 进行载荷试验 成桩28d后，低应变检测桩身质量 用钢尺量，D为桩径 根据钻杆长度标记 用垂球测桩管 2、 质量检测
A、水泥、粉煤灰的出厂合格证及复检证明、沙石骨料的原材料检测报告。
B、桩位现场放样成果检查
C、施工记录：包括桩位、桩径、桩的顶、底高程等的检查， D、混凝土质量检测
严格按配合比进行搅拌,对搅拌出的混凝土要经常检查坍落度,发现异常及时调整。每天应留一组混凝土试块,28 d 养护期满后做抗压强度试验,留作档案资料。
E、水泥粉煤灰碎石桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并在施工28天后进行。
F、抽检10 %的桩进行低应变检测桩身质量,以检验桩身的完整性。 七、施工注意事项
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：
（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 m3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0.3m，并防止孔口土混入。 5、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。
（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。
6、成品保护
A、桩施工完后，经7d达到一定强度后，方可进行基础开挖。
B、设计桩顶标高不深（小于1.5m），宜采用人工开挖，大于1.5m方可采用机械开挖，但下部预留500mm用人工开挖，以避免损坏桩头部位。
C、不可用重锤或重物横向击打桩体。
D、 桩头剔至设计标高，桩顶表面应凿至平整。
E、桩顶混凝土密实度差，强度低，如需要可以采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施；
F、开挖时要采取有效措施防止桩身断裂。机械、人工联合开挖时，预留人工开挖厚度要由现场试验开挖确定；机械开挖造成桩的断裂部位不得低于基础底面标高，桩间土不能受扰动。
八、工艺性实验桩完成后形成工艺性成桩实验报告。
山东黄河东平湖工程局
南水北调东线八里湾泵站枢纽工程项目经理部