CN109371975A - 一种适用于复合软硬地质的cfg桩植入施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,先采用旋挖机钻穿硬质地层后，再进行长螺旋机重复钻孔至设计高程，最后进行混凝土浇灌；所述旋挖机钻孔钻和长螺旋机钻孔的间隔时间控制在1小时内。本发明机械化程度高，劳动强度低，施工质量和安全均有成熟的保障措施，施工噪音小，施工材料少，使用设备简单，设备转运成本低，施工速度快，社会效益明显。

Description

一种适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法。

技术背景

CFG桩适用于条形基础、独立基础、筏基和箱形基础，原理是与桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基，改善桩的刚性，能很好地发挥全桩的侧阻作用，同时很好地发挥其端阻作用，并取得良好的经济和社会效益，在我区得以较广泛采用，而CFG桩施工一般采用长螺旋施工工法，难以适应和解决复杂地质情况下各种旋工难题，单独采用单一机械长护筒处理成本过大、施工工期无法保证和长螺旋钻机无法成孔，需要设计新的旋工工法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法，该方法具有施工速度快、安全可靠、成本低、质量可控等突出特点，经济效益明显。

本发明的技术方案为：一种适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,先采用旋挖机钻穿硬质地层后，再进行长螺旋机重复钻孔至设计高程，最后进行混凝土浇灌；所述旋挖机钻孔钻和长螺旋机钻孔的间隔时间控制在1小时内。

所述旋挖机钻孔的施工方法包括以下步骤：

（1）测量定位：根据已布设好的控制点坐标，计算坐标位置，将桩位附近场地整平后，使用全站仪放出桩位，采用十字标位确定桩位；定出桩的中心点，测量原地面标高，桩孔中心外1～2m设置前后左右的桩孔定位护桩，施工时拉线确定桩位；

（2）埋设护筒：在每个桩位定出十字控制桩后，进行护筒埋设工作，测量桩深的基准点为护筒顶标高，根据桩项标高计算出桩深；护筒周围用粘土夯实，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；

（3）旋挖机就位：旋挖机就位时，底座保持平稳，不发生倾斜移位；钻头中心采用定位器对准桩位，定位误差不大于20mm；垂直度采用旋挖机自身的垂直检测装置控制，并辅以人工水平尺量测倾斜量，确定桩垂直度≤1％桩长；

（4）旋挖机钻孔：钻孔过程采用操作室液晶显示器控制，并辅以人工实测桩深，根据各层地质情况调整转速，确保桩端进入持力层满足设计要求，开孔偏差不得大于10cm，孔斜误差不得大于孔深的2％；钻孔钻穿过硬质层深度1.0米时，即停止旋挖钻孔。

进一步地，所述护筒内径大于钻头直径200mm～250mm，长度1.0～1.5m，护筒顶部至少高出地面200mm。

进一步地，旋挖机钻孔时对各层土质的转速要求：混碎石黏土层控制在10转/min；孤石层控制在10转/min；硬岩层控制在10转/min；松散土层控制在5转/min；含地下水的土层控制在15转/min。

所述长螺旋机钻孔的施工方法包括以下步骤：

（1）移机：根据现场地形，选择较平、地面较硬区域采用勾机进行平整，尺寸满足长螺旋机就位要求，进行长螺旋机移机；

（2）测量复核桩位；根据测量基准点采用全站仪对旋挖机成孔的桩位重新复核，保证桩位误差不得大于50mm：直桩倾度不超过0.5%；孔径、孔深符合设计要求；

（3）长螺旋机就位：场地铺垫平稳，确保机身平整，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位；

（4）开钻扫孔、清孔：长螺旋机开钻前检查钻头上的契形出料口是否闭合，严禁开口钻进，钻进速度为1.0～1.5m/min；记录桩孔深度，以电流值的变化作为地质复核的参考，实时进行桩长控制；

（5）停钻：当电流显示一进入持力层时，并观察电流显示，控制进尺，深度达到设计桩长，停止钻机；

进一步地，所述长螺旋机钻头对准桩位时，钻尖与桩点偏移不得大于10mm，垂直度偏差控制在1%以内。

所述混凝土浇灌要连续进行，混凝土塌落度控制在160～180mm，最大粒径不宜大于30mm。

本发明的适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法具有以下特点：

1、针对性强：适用CFG桩在桩身较深部位的松散土质、淤泥层、砂土、沙层、砂砾层、硬质地质的多层组合地质（复合地质）等复杂地质影响施工问题，达到满足施工工期要求；

2、施工噪音小、振动小、排污易控，施工时未产生增加的连带环境污染源；

3、长螺旋后续施工非常顺利，不出现难钻进、卡堵现象，无需进行重复施工，实施性高；

4、成孔效果好，保证长螺旋施工的连续性、桩基混凝土质量问题；

5、在相同地质条件下单一机械长护筒施工方法速度快，成本低且保证工期；

6、施工机具设备简单，工艺成熟，施工操作简便。

附图说明

图1为本发明的适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明的一种适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法, 先采用旋挖机钻穿硬质地层后，再进行长螺旋机重复钻孔至设计高程，最后进行混凝土浇灌；所述旋挖机钻孔钻和长螺旋机钻孔的间隔时间控制在1小时内。

如图1所示，所述旋挖机钻孔的施工方法包括以下步骤：

（1）测量定位：根据已布设好的控制点坐标，计算坐标位置，将桩位附近场地整平后，使用全站仪放出桩位，采用十字标位确定桩位；定出桩的中心点，测量原地面标高，桩孔中心外1～2m设置前后左右的桩孔定位护桩，施工时拉线确定桩位；

（2）埋设护筒：在每个桩位定出十字控制桩后，进行护筒埋设工作，测量桩深的基准点为护筒顶标高，根据桩项标高计算出桩深。护筒采用钢板制作，护筒内径应大于钻头直径200mm，长度1.0～1.5m，护筒顶部高出地面200mm，周围夯实，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；

（3）旋挖机就位：钻机就位时，底座要求保持平稳，不发生倾斜移位，必要时采用1厘米厚的钢板做垫块，钻头中心采用定位器对准桩位，定位误差不大于20mm。垂直度采用钻机自身的垂直检测装置控制，并辅以人工水平尺量测倾斜量，要求桩垂直度≤1％桩长；

（4）旋挖机钻孔：钻进深度采用操作室液晶显示器控制，并辅以人工实测桩深，并及时通知相关人员进行验证；应做到：

①刚钻孔时针对场地进行试钻，要求慢速运转，转速控制在5转/min，以掌握地质各层对钻②机的影响情况，并确定最优钻进转速参数，为后续施工提供依据；

③正常钻孔后，详细实测护筒沉降和桩口周围地面变形，及时记录护筒面和原地面标高；

④钻进过程中注意观察岩性变化，做好施工记录，确保桩端进入持力层满足设计要求；

⑤对各层土质的转速要求：混碎石黏土层：控制在10转/min；孤石层：控制在10转/min；硬岩层：控制在10转/min；松散土层：控制在5转/min；含地下水的土层：控制在15转/min。

⑥终孔要求：钻孔钻穿过硬质层深度1.0米时，即停止旋挖钻孔；

⑦质量要求：开孔偏差不得大于10cm，孔斜误差不得大于孔深的2％。

所述长螺旋机钻孔的施工方法包括以下步骤：

（1）移机：根据现场地形，选择较平、地面较硬区域采用勾机进行平整，尺寸满足长螺旋机就位要求，进行长螺旋机移机；

（2）测量复核桩位：根据建设单位提供的测量基准点采用全站仪对旋挖机成孔的桩位重新复核，注重问题：

①测量控制点的埋设必须保证稳定、可靠；

②测量控制点复核：控制桩、加密控制点、水准点；

③必须对测量控制点进行检查；

④质量要求：桩位误差不得大于50mm；直桩倾度不超过0.5%；孔径、孔深必须符合设计要求；

（3）长螺旋机就位：场地必须铺垫平稳，确保机身平整，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位，钻尖与桩点偏移不得大于10mm，垂直度偏差控制在1%以内；

（4）开钻扫孔、清孔

①开钻前检查钻头上的契形出料口是否闭合，严禁开口钻进，下钻速度要慢，钻进速度为1.0～1.5m/min；

②一般不得反转和提升钻杆，如确实需提升钻杆或反转时将钻杆提升至地面，对钻尖开启门重新清洗、调试、封口；

③现场控制人员站在钻头前面易于读尺、读表的区域，及时记录桩孔深度，以电流值的变化作为地质复核的参考，以实进行桩长控制；

（5）停钻：当电流显示一进入持力层时，并观察电流显示，控制进尺，深度达到设计桩长，停止钻机。

所示混凝土浇灌的施工要点：

（1）混凝土材料要求：搅拌时间控制在90s左右，塌落度控制在160mm～180mm，最大粒径不宜大于30，可视现场情况掺加粉煤灰或外加剂；

（2）混凝土输送泵管布置宜减少弯道，混凝土泵与钻机的距离不宜超过50m；

（3）混凝土浇灌要连续进行，移位时，输送泵内的混凝土连续搅拌，泵送混凝土时保持斗内混凝土的高度不得低于40cm；

（4）在混凝土料下到孔底前2～3s将钻杆提起，打开活门，排出混凝土，不能太早提杆，以免孔底渣土沉积，也不能太晚提杆，否则会造成堵管，提升速度为2m/min；

（5）泵入混凝土时要求停顿10～20s，再缓慢提升钻杆，保证管内有一定高度的混凝土。

（6）混凝土输送泵管宜保持水平，下面应垫实；

（7）气温高于30℃时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料，或每隔一段时间洒水降温；

（8）压灌桩的充盈系数宜为1.0～1.2.桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.3～0.5m；

（9）成桩清理及桩头处理要求：预留500mm以上的混凝土桩头。

本发明的工艺原理是将旋挖钻机和长螺旋钻机两种钻孔工艺相配合，根据项目岩土工程勘察资料，旋挖钻机主要用于钻穿混碎石黏土层、存在较坚硬孤石层、硬质岩层等复杂地质，可较大程度提高成孔速度；长螺旋钻机主要用于成孔、护孔、混凝土浇筑，解决CFG桩基成孔难、缩塌孔问题，较大提高CFG桩施工速度。两种施工工艺配合使用，扬长避短，处理效果好，比修改桩型或者单一机械施工处理，节约成本和保证工期。

本发明可应用CFG桩施工在桩身较深部位的松散土质、淤泥层、砂土、沙层、砂砾层、硬质地质的多层组合地质（复合地质）等复杂地质影响长螺旋（CFG桩）施工问题，桩径在φ800以下，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。

本发明通过与单一长螺旋机钻孔的施工方法对比如下：

单采用长螺机施工方法按12根试桩效果显示：出现塌孔，重复成孔有11根，返工率达91.7%，进度非常慢，仅为正常情况下的1/6，工期延长约6倍，且无法解决复合地基中碎石黏土、地下水位较深、存在较坚硬孤石、松散土层较深等复杂地质成孔难题，成桩的施工质量无法保证，完成单根桩的费用增加约0.052万元，按整个项目采用的工法施工总共3086根桩，按成桩时需要处理50%计算，需增加费用80.2万元，施工工期预计延长3倍。而采用新工法后，保证了施工工期，施工效果满足设计要求，旋挖机增加2台，施工时间按合同工期50天计算，每台机的费用约21.2万（包括机械、人工、材料损耗等），以2个月的施工费用总共增加约84.8万元。因施工前经过试桩施工后，业主、监理、设计综合考虑同意改进施工工艺技术，增加措施费用以现场实际签证确认，增加机械费用84.8万元基本保持在项目施工成本合理控制范围内，本项目共节约费用80.2万元。

可知，本发明机械化程度高，劳动强度低，施工质量和安全均有成熟的保障措施，施工噪音小，施工材料少，使用设备简单，设备转运成本低，施工速度快，社会效益明显。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或简单替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,其特征在于：先采用旋挖机钻穿硬质地层后，再进行长螺旋机重复钻孔至设计高程，最后进行混凝土浇灌；所述旋挖机钻孔钻和长螺旋机钻孔的间隔时间控制在1小时内。

2.根据权利要求1所述的适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,其特征在于，所述旋挖机钻孔的施工方法包括以下步骤：

（1）测量定位：根据已布设好的控制点坐标，计算坐标位置，将桩位附近场地整平后，使用全站仪放出桩位，采用十字标位确定桩位；定出桩的中心点，测量原地面标高，桩孔中心外1～2m设置前后左右的桩孔定位护桩，施工时拉线确定桩位；

（2）埋设护筒：在每个桩位定出十字控制桩后，进行护筒埋设工作，测量桩深的基准点为护筒顶标高，根据桩项标高计算出桩深；护筒周围用粘土夯实，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；

（3）旋挖机就位：旋挖机就位时，底座保持平稳，不发生倾斜移位；钻头中心采用定位器对准桩位，定位误差不大于20mm；垂直度采用旋挖机自身的垂直检测装置控制，并辅以人工水平尺量测倾斜量，确定桩垂直度≤1％桩长；

（4）旋挖机钻孔：钻孔过程采用操作室液晶显示器控制，并辅以人工实测桩深，根据各层地质情况调整转速，确保桩端进入持力层满足设计要求，开孔偏差不得大于10cm，孔斜误差不得大于孔深的2％；钻孔钻穿过硬质层深度1.0米时，即停止旋挖钻孔。

3.根据权利要求2所述的适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,其特征在于：所述护筒内径大于钻头直径200mm～250mm，长度1.0～1.5m，护筒顶部至少高出地面200mm。

4.根据权利要求2所述的适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,其特征在于：旋挖机钻孔时对各层土质的转速要求：混碎石黏土层控制在10转/min；孤石层控制在10转/min；硬岩层控制在10转/min；松散土层控制在5转/min；含地下水的土层控制在15转/min。

5.根据权利要求1所述的适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,其特征在于，所述长螺旋机钻孔的施工方法包括以下步骤：

（1）移机：根据现场地形，选择较平、地面较硬区域采用勾机进行平整，尺寸满足长螺旋机就位要求，进行长螺旋机移机；

（2）测量复核桩位：根据测量基准点采用全站仪对旋挖机成孔的桩位重新复核，保证桩位误差不得大于50mm：直桩倾度不超过0.5%；孔径、孔深符合设计要求；

（3）长螺旋机就位：场地铺垫平稳，确保机身平整，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位；

（4）开钻扫孔、清孔：长螺旋机开钻前检查钻头上的契形出料口是否闭合，严禁开口钻进，钻进速度为1.0～1.5m/min；记录桩孔深度，以电流值的变化作为地质复核的参考，实时进行桩长控制；

（5）停钻：当电流显示一进入持力层时，并观察电流显示，控制进尺，深度达到设计桩长，停止钻机。

6.根据权利要求5所述的适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,其特征在于：所述长螺旋机钻头对准桩位时，钻尖与桩点偏移不得大于10mm，垂直度偏差控制在1%以内。

7.根据权利要求1所述的适用于复合软硬地质的CFG桩植入施工方法,其特征在于：所述混凝土浇灌要连续进行，混凝土塌落度控制在160～180mm，最大粒径不宜大于30mm。