时间：2013-11-29 分类：电力
摘要：本文介绍了陆丰核电站施工进场道路中CFG桩的振动沉管施工工艺的特点、工艺流程、施工要点及质量控制措施。
关键词：CFG桩，振动沉管
陆丰核电站工程位于广东省陆丰市碣石镇，设计规模为6*100万KW。陆丰核电站施工进场道路起点位于碣石镇东北大路岭处的南碣公路，终点位于田尾山接核电临时进场道路，路线全长11.5公里，路基宽度：21.5m，双向四车道。
该工程分三个标段，其中第Ⅱ标段路基工程中K4+700至K5+640段940米，地势平坦，为鱼塘和沼泽地，设计采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG）对此段软弱地基进行复合地基处理，以提高地基承载力。
1CFG桩软基处理主要特点和适用范围
1.1主要特点
1.1.1CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩（CementFly-ashGravelpile）的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩。
1.1.2CFG桩常用的施工方法有振动沉管成桩、长螺旋钻孔灌注成桩。本工程采用振动沉管法施工，振动沉管法施工适用于多种地质条件，对桩间土具有挤（振）密效应。它是桩和桩间土、砂褥垫层及双向土工格栅一起形成复合地基。
1.1.3路基荷载通过\"桩—网\"结构传至下卧土层，其中砂褥垫层为柔性垫层，有利于调整桩间相对变形，以满足地基承载力和工后沉降控制要求。
1.1.4工艺流程清楚，设备简单，操作方便，工期能够得到保证。
2.1.5施工造价低，施工安全、质量易于控制。
1.1.6建筑隔震：褥垫层的设置有较好的基础隔震、抗震的效果。
1.1.6环保意义：首先在桩体材料中大量使用粉煤灰等工业废料，实现了对工业废料的合理利用。
1.2适用范围
适用于公路、铁路路基持力层深度为10～25m的深层软土地基的处理，主要适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土以及无密实厚砂层等地质条件。
2本工程主要设计参数
本工程中水泥粉煤灰碎石桩桩身混凝土设计强度等级为C10，设计单桩承载力不低120KN，复合地基承载力不低于120KPa。CFG桩总桩数为19421条，桩径400mm,桩距为1.5m，梅花形布设，排距为1.3m，设计桩长11～15米，设计持力层为硬可塑状粉质粘土，桩顶铺设30cm厚砂褥垫层及双向土工格栅。
3施工方法要点
3.1施工准备
（1）对K5+040～K5+640段沼泽地水面杂草等腐植物进行清除。
（2）建立打桩平台。按设计要求的填料、宽度，对K4+700～K5+640段进行回填砂，回填高程+2.5m并充分碾压或注水密实；回填砂应采用中粗砂，细度模数不小于2.7，含泥量不大于5%。
（3）施工测量：填砂完成并具备处理条件时，根据施工图按照南北向间距1.3m，东西向间距1.50m\"梅花型\"布设测放CFG桩位，定出每根CFG桩的中心点，并打入木桩（桩顶系红色标示物）与地面平齐，测量放样结果报送监理工程师审核、复测。
3.2混合填料配制
（1）严格选择原材料。水泥选用大厂生产优质32.5强度等级普通硅酸盐水泥，选择洁净的河砂、碎石、Ⅱ级粉煤灰等，碎石和中砂含杂质不大于5%，粉煤灰主要是改善拌和物的和易性，提高桩的施工质量。
（2）混合料配比严格执行规范规定。施工前按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时严格按配合比配制混合料，以保证混合料强度达到设计要求。一般坍落度为30～50mm，成桩后浮浆厚度一般不超过200mm。
3.3移机就位
桩机就位须平整、稳固，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。采用活瓣式桩尖和D325mm桩管，桩尖对准桩位。
3.4沉管造孔
（1）沉管过程中注意桩机的稳定，严禁倾斜和错位。沉管过程中做好记录，激振电流每沉1m记录一次沉管所耗的总时间，严格控制最后30s电机的电流电压值，并对土层变化处理应特别说明，直到沉管至设计标高。
（2）沉管过程中应使桩管保持垂直，垂直度小于1%，并观察沉管的下沉速度是否正常，沉管是否有挤偏现象，若有异常情况应分析原因，及时采取处理措施。
（3）当沉管到达设计深度或持力层时，应判定该深度或贯入度是否已达到规范规定和设计要求，或是否符合试桩规定的要求，满足了这些要求和规定方可终止沉管。该工程控制贯入度标准为每30秒加压一次，最后30秒贯入度4～5cm。
（4）沉至设计高程后，若仍未达到设计要求的进入持力层0.5m，应立即报现场监理工程师处理。
3.5填料加密
(1)沉管达到要求深度后，立即填灌桩芯混合料，尽量减少间隔时间。填料前检查沉管内是否吞进桩尖或进水、进泥，若存在则及时处理。
(2)在沉管过程中可用料斗进行空中投料。待沉管至设计标高后须尽快投料，直到管内混合料面与钢管投料口平齐。如上料量不够，须在拔管过程中空中投料，以保证成桩桩顶、桩高满足设计要求。
(3)控制管内混合料面不低于自然地面，填料量应按沉管外径和桩长计算出的体积再乘上充盈系数值（大于1.2）。
3.6成桩
(1)当混合料填加至钢管投料口平齐后，启动振动锤先振动5～10s，再开始拔管，边振边拔，每拔管1.0～1.5m，停拔留振5～10s，如此反复，直至沉管全部拔出。沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min。#p#分页标题#e#
(2)沉管拔出地面后，若发现桩身填料超出设计顶面甚多或溢出地面较多，应及时核实充盈系数，若充盈系数小于1，则可认为桩身可能存在缩径或断桩隐藏患，应及时采取补救措施。
(3)若发现桩身填料面低于设计标高，应立即补填填料使其顶面高于设计标高0.5m，并用振捣器振实。补填填料时，应将桩顶上的浮土清理干净，必要时可向孔内先插入钢模，再清理浮土。
(4)确认成桩符合设计要求后用粒状材料或混粘土封顶，然后移机继续下一根桩施工。
4质量控制与检查
4.1质量控制措施
4.1.1深入了解地质情况，采用合理的施工工艺。
在施工过程中，成桩施工工艺对CFG桩复合地基的质量至关重要，不合理的施工工艺将造成重大的质量问题，甚至导致质量事故，而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况。
4.1.2合理设计打桩顺序。
（1）在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，但当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压已打桩，形成椭圆或不规则形态，产生严重的缩颈和断桩，此时应采用隔桩跳打施工方案。
（2）在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后土体密度会有显著增加，而且打的桩越多土的密度越大。在补打新桩时，一是加大了沉管难度，二是非常容易造成已打桩断桩，此时，隔桩跳打亦不宜采用。
（3）当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。
4.1.3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1.2～1.5m／min。
4.1.4控制好混合料的塌落度落度。大量工程实践表明，混合料塌落度过大，会形成桩顶浮浆过多，桩体强度也会降低。塌落度控制在30～50mm，和易性好，当拔管速率为1.2～1.5m／min，一般桩顶浮浆可控制在10cm左右，成桩质量容易控制。
4.1.5设置保护桩长。使桩在加料时，比设计桩长多加0.5m，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。另外，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。
4.1.6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，应避免反插。
4.1.7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。
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。
4.1.8检查桩尖活瓣的密封良好性。保证桩管在钻进过程中无淤泥进入管内，桩尖的活页应保持活动自由，无卡死现象。
4.1.9桩体在施工中应确保连续，每根CFG桩均做好施工记录，记录中应包括：成桩时间、投料量、桩长、发生的特殊情况等，确保工作资料的真实性和完整性。
4.1.10施工过程中，抽样做试块，试压28天抗压强度，每台机每个台班至少留取一组试件。
4.2质量检查
4.2.1施工结束后，对桩顶高程、桩数、桩长、桩位偏差、桩体质量进行检查。
4.2.2桩身强度检测。对留取的桩身试件进行抗压强度试验，检查桩身强度是否符合设计要求。
4.2.3桩身完整性检测。一般采用低应变法进行检测，检测频率不得少于总桩数的10%。
4.2.4承载力检测。对单桩及复合地基承载力进行检测。
5工程实施效果
5.1检测结果
5.1.1CFG桩低应变检测结果：共检测4480根，其中Ⅰ类桩1855根，Ⅱ类桩2435根，Ⅲ类桩190根。Ⅲ类桩处理方法：对1.5m内的浅层断桩采用接桩，对大于1.5m的深层断桩采用跑桩处理。
5.1.2承载力检测：静载试验15根桩及15处复合地基承载力全部合格。
5.1.3沉降观测。本段软土地基设两个断面观测，每个断面在桩顶和桩间土各设2个观测点，路基填筑完成后12个月观测结果如表5.3-1所示：
表5.3-1各观测点的沉降值
1#点2#点（桩间土）3#点4#点（桩间土）
第一断面39mm57mm42mm60mm
第二断面31mm62mm49mm53mm
桩顶与桩间土的沉降值如表5.3-2所示：
表5.3-2桩顶与桩间土的沉降值#p#分页标题#e#
最小沉降值最大沉降值沉降差
桩顶31mm49mm12mm
桩间土55mm72mm17mm
5.2实施效果
陆丰施工进场道路CFG桩复合地基处理通过质量控制保证了施工质量和进度，经过2年的运行软基处理段路基及路面无开裂、下沉现象，说明CFG桩在本工程的应用获得成功。
