现场准备在开始施工前,现场要做好如下准备:核对地层;对施工场地内地上和地下管线进行核查、拆迁和防护。做到‘三通一平’;‘五图一牌’;测设并保护临时水准点;确定弃渣与排污点;等等。施工工艺的选择桩施工方法主要为振动沉管法和长螺旋钻进管内泵压混合料灌注法施工2种。振动沉管施工会产生强大的振动力,对周围桩的振动破坏和挤压破坏是不可避免的,再者,当土层强度较高时,就探矿工程(岩土钻掘工程)很难进行施工。长螺旋钻进管内泵压混合料灌注法施工则不存在上述不利因素,因此本工程选用后者。设备准备采用长螺旋钻进管内泵压砼施工方法进行桩施工所需要的施工机械主要有: CFG-26型长螺旋钻机、HBTB-60型混凝土输送泵。还需要配备发电机、混凝土罐车、挖掘机、装载机、压路机、自卸汽车、砼拌合站以及测量与检测仪器等。所有机械设备进场使用前必须进行正确的安装与调试。
工艺性试验在CFG桩生产性施工前,在第一段路基选8根桩进行试验。试桩工艺试验的主要内容有:桩位施工顺序;长螺旋钻机的有效钻杆长度;长螺旋钻机的终孔电流;混合料的最佳配合比、坍落度;导管提拔和混合料泵送的配合;地层合适的拔管速度;桩体完整性低应变法检测;单桩静载试验等等。施工工艺与过程控制施工工艺流程长螺旋钻进管内泵压混合料CFG桩施工工艺流程详见图1。长螺旋钻进管内泵压混合料CFG桩施工工艺流程现场施工与过程控制地表处理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,使平整后的地面标高比桩顶高左右为宜。场地平整完毕后,必须用30 t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。并做好排水措施。桩位测量放样与现场保护首先利用全站仪布设桩位控制点,然后利用钢卷尺或测绳将每根桩中心点放出,再在桩位中心点用直径8 mm左右的钢钎竖直打入20 cm深的孔在孔内灌入石灰粉,并在孔内插入一次性木筷或竹筷作为标记物,方便钻孔过程中钻孔废泥把桩位埋没后查找。最后利用水准仪测量出每根桩的地面高程,以便控制钻孔深度。
桩位置允许偏差≯5 cm,因此施工放样完毕的施工现场工作面要做好保护,尽量避免因现场遭到破坏而移动桩位中心点,从而造成桩位偏差值超过允许偏差值。钻机就位与钻进成孔钻机就位要准确,钻机就位后使钻杆垂直对准桩位中心,确保CFG桩垂直度容许偏差≯1%。然后按设计桩径、桩深成孔。钻孔开始前,先将钻机基本就位,然后关闭钻头阀门向下移动钻杆至钻头端点触及地面桩位标记物端点,调整钻机至操作室里纵向与横向水平尺气泡居中。每根桩施工前由技术人员进行桩位对中和垂直度检查,满足要求后方可开钻。钻孔深度由现场技术人员进行现场交底。钻孔开始时,继续向下移动钻杆至钻头触及地面,然后启动马达钻进。先慢后快,同时检查钻杆的偏位并及时纠正。在成孔过程中,随时监测钻杆稳定性与电流表表值,发现钻杆摇晃或难钻进时(此时电流值较大)应放慢进尺,防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记,成孔达到设计桩底标高时,停止钻进。在混凝土浇注过程中,若混凝土供应不及时,钻机等料时间过长容易造成断桩或抱钻,所以在浇注开始前,一定要保证罐车里存储混凝土方量足以满足单桩浇注。如浇注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混合料的初凝时间时,应重新成孔灌桩。
拔管速度太快容易造成成桩桩径偏小或缩径甚至断桩,而拔管速度过慢又容易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,应严格控制拔管速度,确保中心钻杆内有0. 1 m3以上的混合料,此时的拔管速度为线速度,不是平均速度,如遇淤泥或淤泥质土,拔管速度适当放慢。若相邻桩太近可能会串孔形成反插,从而导致废桩。所以拔管过程绝不允许反插。其中断桩是指CFG桩成桩后,桩身混凝土面不连续,中间有垂直于桩中心轴线的开裂或间隔。断桩是CFG桩最大的质量事故。在施工过程中,除了要保证上述情况下不发生断桩外,还要经常检查并保证排气阀畅通;加强对已经灌注CFG桩区域的保护,严禁一切大型机械进入;截除桩头时尽量用割桩机切割,不要人为破坏桩头,都可有效地避免断桩。另外对于地质原因造成的断桩,施工中是很难控制的,对于流塑状和地下水丰富的地质情况,应对桩处理进行适应性论证。钻机移位灌注完成后,要先清理下一桩位的地表钻孔弃土(有时里面掺杂砼或浮浆),将钻机移至下一桩位钻孔。
桩间土开挖与桩头处理桩间土开挖时,挖掘机易碰撞桩头造成浅层断桩,施工中采取桩头两次截桩方案,避免人为造成桩头破坏,一是在CFG桩灌注完成后混凝土凝固之前,采用小型挖掘机(严禁使用大型挖掘机或其它重型机械进入,以免破坏桩体)将桩头砼(或浮浆)和弃土一起清理出去,留50 cm不截;二是待砼强度达到后,使用小挖掘机(斗宽要满足开挖桩间土需要)开挖桩间土,然后截桩,桩断面要平整。