临近既有线CFG桩施工的安全与质量控制

临近既有线CFG桩施工的安全与质量控制
六公司哈齐项目部   李  伟

摘 要： 哈齐客专施工临近既有线，在保障既有线行车安全的前提下，进行CFG桩施工体现了工程的高风险性。路线范围内地层均为第四系全新人工堆积层、粉砂、粉质粘土，为软弱土层，地下水为第四系孔隙潜水，软基处理要求较高，路基工后沉降控制要求零沉降，对CFG的施工质量是一个严峻的挑战。
关键词：既有线CFG桩  安全  质量  检测
1、工程概况
 本段位于黑龙江省大庆市太康县，既有滨洲线右侧，横跨让胡路区和杜尔伯特蒙古族自治县，本工程位于严寒地区，有效施工时间短，工期紧张。起讫里程为DK191+222.78～DK196+897.49，路基地基处理设计要求用CFG桩进行加固，全线CFG桩共计123万延米，CFG桩采用正方形布置，桩间距1.5、1.6米，桩径0.4、0.5米，设计桩长14.69-23.6米。
2、安全控制
 2.1  钻机组装、移位前，对场地进行平整、碾压，达到压实度要求。必要时进行换填处理，长螺旋钻机支腿下垫钢板，保证钻机稳定性，有效防止由于地质软硬不均发生钻机倾覆。
 2.2  钻机移位必须在列车间隔时段进行，并专人负责指挥，且有现场防护员和安全员在场，实施有效防护。一旦发现可能危及铁路行车安全异常情况，立即停止移动，及时实施有效安全防护，并采取有效措施进行整改。长螺旋钻机在重点控制部位内移动时，采取缆风绳逐渐放松形式移动，确保钻机移动稳定。
 2.3  钻机在施工作业时，采用缆风绳进行对称拉设，确定混凝土地锚墩数量和安设方向，并锚于远端混凝土地锚墩上；受场地限制不能对称张拉的特殊情况，应根据实际情况确定混凝土地锚墩安设位置、缆风绳拉设，确保倾覆后不影响列车运行安全及自闭、供电、高压线安全。钻孔时，钻速不得过快或骤然变速；孔内弃土不得堆积在钻孔周围。停机后，钻头应提出孔外安全放置。
 2.4  缆风绳在每次作业前必须认真检查，并加强保养，一旦发现有断丝、毛刺等现象，应及时予以更换。缆风绳直径不小于9毫米，机械施工作业期间，施工负责人、安全员、防护员现场监控，并随时检查机械的稳定状态；当发现异常时，立即停止施工，进行整修处理。营业线有列车通过时，不得进行移位，钻机钻孔深度不小于1米或提钻时深度小于距地面1米必须停止作业。
 2.5  当钻机停止施工或间断作业时，必须用缆风绳、混凝土地锚墩固定，施工负责人必须检查确认安全后，并设置专人看守后，作业人员方准暂时离开现场。
 2.6  加强收听气象预报，在遇到六级及以上大风时，钻机必须提前停止施工并放倒钻机，现场料具做好捆绑和防风工作。
 2.7  一旦发生倾覆侵入铁路建筑限界意外情况，防护员、安全员要立即通知驻站联络员及车站值班员、启动应急预案，拦停列车，做到先防护后处理。

 缆风绳检算

2.8 安全防护措施
2.8.1  每个工点应配备1台吊车和不少于1套的氧气、乙炔作为应急处理设备，每台钻机负责人均要掌握吊车和氧气、乙炔操作人员的联系方式，一旦发生倾覆立即启动应急预案并组织救援。
2.8.2  发生倾覆问题时，防护员立即通知驻站联络员，驻站联络员马上向车站值班员报告；防护员执行《工务安全规则》规定，立即手持红旗（红灯）应迎列车运行方向奔跑，做好拦停列车防护。
3、质量控制
3.1  放线
 施工前按照桩位平面布置图统一进行测放桩位线，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示，桩位偏差小于50mm。
3.2  成孔
   长螺旋钻机成孔，一般先慢后快，钻进速率按1.0m～1.2m/min控制，在施工时做好记录，避免形成螺旋孔，成孔至设计深度，确保桩端进入持力层满足设计要求，施工桩顶标高应高出设计桩顶标高不少于0.5m，垂直度偏差小于1％。判断钻头是否达到持力层的两种方法：
 （1） 观察桩机驾驶室电流的变化：钻机开始钻孔及在软弱地层钻孔时，电流在50A～70A，钻头达到持力层时，瞬间电流增大到120A以上，同时电压下降。
 （2） 在钻机旁直观观察：当钻头达到持力层时，钻杆上部的动力头发生颤动和轻微的摆动，钻机的动力明显减弱。
3.3  混凝土灌注
 成孔至设计深度后，现场指挥员应通知钻机停钻提升钻杆，速率按拟定2.1～2.5m/min控制，认真做好施工记录，并同时通知司泵开始灌注混凝土并保持连续灌注。灌注混凝土至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高50cm左右，以保证桩顶标高和桩顶混凝土质量均符合设计要求：灌注混凝土之前，应检查管路是否顺畅稳固；CFG桩施工中，每台班均制作检查试件，施工前，应用水泥砂浆湿润管路。
3.4常见质量问题分析
3.4.1  堵管。堵管是长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一，它直接影响CFG桩的施工效率,增加工人劳动强度,还会造成材料浪费，产生堵管的原因有以下几点:    （1） 混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时,混合料和易性不好,常发生堵管。因此,要注意混合料的配合比,尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70kg/m3～90kg/m3的范围内,坍落度应控制在180mm～220mm之间。
 （2） 混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中,混合料由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线，坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。坍落度太小,混合料在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。
 （3） 施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后,开始泵送混合料,管内空气从排气阀排出,待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,容易造成管路堵塞。
 （4） 冬期施工措施不当。冬期施工时,混合料输送管及弯头均需做防冻保护,防冻措施不力,常常造成输送管或弯头处混合料的冻结,造成堵管。冬施时,有时会采用加热水的办法提高混合料的出口温度,但要控制好水的温度,水温最好不要超过60℃,否则会造成混合料的早凝,产生堵管,影响混合料的强度。
 （5）  设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗,否则管路内有混合料的结硬块,还会造成管路的堵塞。
3.4.2  缩颈和断桩：在松软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，使得已打桩被挤压成椭圆形或不规则形，严重的产生缩颈和断桩。为避免此类现象的发生，无论是在饱和软土中成桩还是在较硬的土层或中间夹有硬土层的地基中成桩，均应选择合适的成桩顺序，并根据土层情况选用较为适宜的施工工艺和设备。
3.4.3  窜孔。打完A桩后,在施工相邻的B桩时,发现未结硬的A桩的桩顶突然下落,当B桩泵入混合料时,A桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。发现窜孔的条件有如下三条:
 （1） 被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;
 （2） 钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;
 （3） 土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。
由于窜孔对成桩质量的影响,可采取以下措施:
 （1） 采取隔桩、隔排跳打方法;
 （2）  减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累;
 （3） 合理提高钻头钻进速度。
3.4.4  桩头空芯。主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
3.4.5  桩端不饱满。这主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔。为杜绝这种情况,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。 临近既有线CFG桩施工的安全与质量控制(一)......