CFG樁在加固地基工程中的應(yīng)用

1、摘要本篇論文先是介紹了天然地基經(jīng)常出現(xiàn)的一系列的問題，以及對(duì)出現(xiàn)這些問題的地基進(jìn)行處理、加固的目的和方法，又重點(diǎn)介紹了用cfg樁對(duì)問題地基進(jìn)行加固處理的背景，同時(shí)提出了cfg樁的定義和cfg樁復(fù)合地基的工程特性，本文以cfg樁在新建津保鐵路軟基的處理工程為例，采用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料法施工，講解了用cfg樁進(jìn)行地基加固時(shí)的作用機(jī)理、施工過程中采用的主要材料、施工基本原理、主要施工設(shè)備、施工工藝以及施工過程中應(yīng)該注意的問題和質(zhì)量控制要點(diǎn)等。自采用cfg樁作為地基軟基加固的處理方法以來，該種方法在軟弱地基承載力問題改善方面顯示出明顯的優(yōu)越性。本篇論文通過對(duì)cfg樁進(jìn)行地基加固的理論、步驟、施工

2、特點(diǎn)及注意事項(xiàng)等方面分析研究，采取有效的且與之相對(duì)應(yīng)的施工管理措施，有效地改善了施工過程中的質(zhì)量控制難題。研究表明，cfg樁復(fù)合地基法必將在地基加固處理領(lǐng)域中得到快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：cfg樁質(zhì)量控制長螺旋鉆孔灌注成樁tomorrow i go fishing to the east. bosses dont have fish to eat. positions out of a fat man: going on now in the past, the imperial army came after eating is bad. old kings head rush than

3、ked the captain rushed to the base for hong kong, shen yuezhen said: i think so well! aboard the ship, told through again. months pro happy meals freshly prepared, scull chunks post immediately. card that fu sheng of the elves take care of: old kings head tomorrow, your fish such as we captain! know

4、 this is the kings voice, by far. at night, the ship to port, next to see a few xieye of small fishing vessels, stop eating. alex after eating two adjacent boats stopping by. learned from the mouths of local fishermen here have is guerrilla zones, east taihu lake infested with bandits, miaogang land

5、mark, quiet at night, sometimes in the morning zhenze japan devils sweep, afternoon zhenze, west of guerrilla activities. back on the boat, monthly pro action decided by the first programme, go to miaogang, find focal point connector. gently open the ship, sailed into the trackless yang. months pro

6、has lost its way, dont know direction, and had to let the old king was driving. old king pulling two oars said: good day to see the stars, cloudy day by feel. you take a break, go to class in a 構(gòu)詞成分。. no, the cabin there was grunting . shout . snore. the next morning, miaogang the lion bridge a mour

7、ning fishermans woman. head wrapped in white cloth, foot-wear white shoes, selling fish in a fish line. her a red flower on the toe in his left foot, a white flower on the toe of his right foot, which is a joint sign. women were observed on the street that a tobacco stores, posted a lot of smoke on

8、the door, there is no old knife brand. shopkeepers facing west, there are another two strangers looking around. months pro knows this focal point has been exposed, she quickly sold the fish back to the lake, get on board of the old king said:is shen yuezhen, xiaozhengxin them. a few days ago, shen y

9、uezhen listen to jones lang lasalle said his family had firearms, ammunition, ding bingcheng newly established jiangsu taihu lake is in need of volunteers for the war guns and ammunition, will mobilize he offered his gun out. this small secondary progressive, pwc. today, he leads shen yuezhen in bac

10、kyard behind a rock. several people quickly dug seven or eight rifles, four small pistol and some bullets, sack up, carried off the secondary courtyard. to xibaiyang, a small fishing boat approaching, shen yuezhen on their fishing vessel disappeared into the mist. shen yuezhen is a peripheral organi

11、zation of the central section of the east china peoples armed forces of the anti-japanese national salvation association of a communist and kmt: wu jiang county governments traffic warden. she returned to her own house dai jia wan, think of importation of firearms program, is afraid of diwei check m

12、onths pro frown. the next day, she came to the fishermens uncle wangs boat, said importation of firearms, wang not only down, but also a good idea, brows that make the month pro stretch . bei ma yang, ship and base for hong kong, the sun has been the west, the monthly pro will kill fish, wash, place

13、 a oil sauce, cooking rice, steamed fish in the rice cooker on. wang mentioned fish basket selling on minglilai, after the elves when the sentry, wang carried out from the basket of three good mandarin fish, said with a smile: mister lucky, ma yang, this is net live fish, fu shengs brother to try it

14、. the elves called fu sheng came holding a fish said: old kings head, today luck was not bad! thanks to the blessing of day, only a little fish. brothers, let me of the ming dynasty to the north of the road yang swings to get some fish? no, ah, eastern foreigner to prohibit! and i am not the first,

15、not to master. that is a shameabstractthis paper first introduces a series of problems recurring natural foundation,as well as the foundation for processing these problems,reinforcement purposes and methods.but also highlights the problem with cfg pile foundation reinforcement background,also propos

16、ed to define the engineering properties of cfg pile and cfg pile composite foundation.cfg pile to the new tsubo railway soft foundation treatment works case,use over a long auger drilling pipe pumping mix construction method,explain the mechanism by cfg pile foundation reinforcement when,the main ma

17、terials used in the construction process,the basic principles of construction,major construction equipment, construction technology as well as the construction process should pay attention to quality control issues and key points.as the foundation upon adoption of cfg pile soft base reinforcement ap

18、proach since,the ways to improve the bearing capacity of soft ground problems showed significant superiority.this paper analyzed the theoretical foundation reinforcement of cfg pile, steps and process monitoring, etc.take effective and with the corresponding construction management measures,effectiv

19、ely improve the construction process, quality control problems.studies have shown that,cfg pile composite foundation in foundation reinforcement treatment method is bound to the field of rapid development and wide application.key words: cfg pilequality controllong spiral bored pile目錄第1章緒論11.1地基加固處理的

20、目的11.2地基加固處理的方法21.3cfg樁進(jìn)行地基加固處理的研究背景31.3.1地基處理技術(shù)的發(fā)展過程31.3.2國外研究現(xiàn)狀31.3.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀41.3.4地基處理技術(shù)的發(fā)展方向4第2章cfg樁復(fù)合地基的分析研究62.1cfg樁復(fù)合地基的簡介62.1.1cfg樁復(fù)合地基的概念62.1.2cfg樁進(jìn)行地基加固的基本原理62.1.3cfg樁復(fù)合地基的工程特性72.2cfg樁加固地基的機(jī)理82.3cfg樁進(jìn)行地基加固處理的施工工藝102.3.1cfg樁常見施工方法102.3.2cfg樁的處理技術(shù)112.3.3cfg樁進(jìn)行地基加固處理的要求112.4cfg樁主要材料及要求122.4.1cfg

21、樁的主要材料122.4.2cfg樁施工材料要求13第3章cfg樁的施工要點(diǎn)143.1cfg樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)143.1.1樁位控制143.1.2樁垂直度控制143.1.3樁身質(zhì)量控制143.2cfg樁在地基加固處理中應(yīng)該注意的問題153.3加強(qiáng)地基加固工程施工過程中的監(jiān)測16第4章施工過程中的安全質(zhì)量控制及常見故障174.1安全措施174.2cfg樁施工過程質(zhì)量控制174.3cfg樁常見故障及排除17第5章cfg樁復(fù)合地基工程案例分析205.1津保鐵路cfg樁設(shè)計(jì)說明205.2cfg樁施工準(zhǔn)備205.3長螺旋法施工工藝205.3.1施工原理215.3.2施工設(shè)備215.3.3工藝性試樁225.

22、3.4長螺旋法cfg樁施工流程235.3.5長螺旋鉆進(jìn)成孔及混合料灌注245.3.6保護(hù)土層清運(yùn)及樁頭處理255.3.7cfg樁的檢測265.3.8樁帽施工265.4cfg樁和cfg樁復(fù)合地基檢驗(yàn)及評(píng)定265.5cfg樁進(jìn)行地基加固的施工特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性分析275.6施工注意事項(xiàng)28第6章結(jié)論與展望306.1結(jié)論306.2展望30參考文獻(xiàn)32致謝33附錄34石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文第1章緒論1.1地基加固處理的目的當(dāng)在工程建設(shè)時(shí)，天然地基承載力不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，就必須采取一定的措施對(duì)地基進(jìn)行加固處理。常用的措施有：對(duì)原有的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案重新規(guī)劃考慮、選擇合適的基礎(chǔ)類型、對(duì)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行

23、調(diào)整等。一般而言地基問題可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：(1)承載力及穩(wěn)定性：天然地基的承載力較低，不能獨(dú)立承擔(dān)外部荷載作用及上部結(jié)構(gòu)的自重，使地基失去穩(wěn)定性，以至出現(xiàn)沖剪破壞或剪切破壞。(2)沉降變形：地基具有高壓縮性，可能使建筑物沉降量過大，致使不能使用。外部荷載分布不均勻或地基不均勻，導(dǎo)致地基發(fā)生沉降時(shí)沉降量不均勻，致使建筑物開裂、傾斜、局部破壞，甚至整體破壞，使其不能使用。(3)動(dòng)荷載下的地基液化、失穩(wěn)和震陷：振動(dòng)液化是飽和無粘性土地基的特性。在一系列的動(dòng)荷載作用下，地基產(chǎn)生失穩(wěn)，從而破壞軟粘土，使地基在振動(dòng)作用下產(chǎn)生震陷。(4)滲透破壞：滲透性是土的特性，當(dāng)滲流出現(xiàn)在地基中時(shí)，導(dǎo)致地基出現(xiàn)管涌

24、和流土現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致地基失穩(wěn)甚至崩潰。較弱地基或不良地基即存在上述問題，為使這些問題得到較好地解決就需要采用合適的方法對(duì)地基進(jìn)行處理。主要包括：(1)提高地基的抗剪強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)、地基隆起、邊坡失穩(wěn)、基坑開挖時(shí)坑底隆起、地基承載力不夠等現(xiàn)象稱為地基的剪切破壞。地基土的抗剪強(qiáng)度不足就會(huì)引起地基的剪切破壞，所以，就需要采取一定的措施提高地基土的抗剪強(qiáng)度，來防止地基的剪切破壞。(2)降低地基的壓縮性：土基產(chǎn)生固結(jié)沉降作用，基坑開挖地面沉降，建筑物的沉降和差異沉降大等，使地基的壓縮性較為明顯。地基土的壓縮模量指標(biāo)反映了地基的壓縮性。因此，為提高地基土的壓縮模量、降低地基的沉降就需要采取合適的措施

25、。(3)改善地基的透水特性：地基滲漏和基坑開挖導(dǎo)致了地基的透水性，流砂和管涌是由于土層內(nèi)夾薄層粉砂或粉土。要降低地基土水壓力，改善地基的透水性，就必須采取一些合理的措施。(4)改善地基的動(dòng)力特性：地震時(shí)液化的飽和松散粉細(xì)砂使地基的動(dòng)力特性表現(xiàn)得更加顯著。鄰近地基產(chǎn)生振動(dòng)下沉，是由于交通或打樁時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)荷載所致。為增加地基的抗震性能、改善振動(dòng)特性、防止地基液化等，需要采取有效措施。(5)改善特殊土的不良地基特性：主要是使黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等減弱甚至消除。1.2地基加固處理的方法我國地大物博、自然環(huán)境各不相同、地勢高低起伏、地質(zhì)條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有較大的差異性，我國境內(nèi)壓縮性高、含水量大

26、、透水性差、強(qiáng)度低、覆蓋層厚的軟弱土層分布較多，首先要解決軟土地基處理的問題，才能在這類地基上修建公路工程。目前國內(nèi)軟土地基的處理方法很多，由于這些方法的機(jī)理和適用范圍各不相同。從不同角度出發(fā)，根據(jù)加固地基的機(jī)理，以及加固后承載力的分析，不同的學(xué)者分析研究做出了不同的歸納和分類。(1)密實(shí)法密實(shí)法是指一些性能較差的軟弱土體，在外荷載的作用下，壓縮性、孔隙體積、密實(shí)度、承載力等性能均有所改善。(2)置換法置換法是挖除基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的性能較差的軟弱土層，然后將強(qiáng)度和模量相對(duì)較高的砂、碎石、灰土、素土通過分層換填的方式，逐步將性能較差的土體淘汰，并將新?lián)Q填的土體夯實(shí)，直至到達(dá)所需要的密度，從而使持

27、力層性能提高，使地基變形減少，承載力提高。(3)加筋法通過在性能較差的軟弱地基土層中埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工聚合物、增加性能較好的拉筋、受力桿件等，使地基的沉降量減小、地基的承載力得到提高、建筑物的穩(wěn)定性增加等稱為加筋法。加筋法在鐵路、公路的路堤及水工構(gòu)筑物施工中經(jīng)常使用，其常用的加筋法有土工織物、加筋土兩種。(4)灌漿法灌漿法是把具有充填、膠結(jié)性的材料通過氣壓、液壓或電動(dòng)化學(xué)原理等方法，注入到帶有裂縫和孔隙的介質(zhì)中，使其強(qiáng)度和密實(shí)度得以增加。灌漿的漿液可以是各種化學(xué)漿材，也可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿、石灰漿等。灌漿法的應(yīng)用非常廣泛，在水利、建筑、道橋、及各種工程施工中適用于砂土、砂

28、礫、粘性土和濕陷性黃土等地基的加固處理。(5)cfg樁復(fù)合地基法在性能較差的天然地基中設(shè)置一定比例的性能較好的增強(qiáng)體，使外部的荷載作用由樁土共同承擔(dān)的地基處理的方法，稱為cfg樁復(fù)合地基法，cfg樁復(fù)合地基同時(shí)具有密實(shí)法和置換法的雙重效應(yīng)。復(fù)合地基可根據(jù)樁體材料不同分為：散體材料樁、一般粘結(jié)強(qiáng)度樁、高粘結(jié)強(qiáng)度樁三種。cfg樁復(fù)合地基法是在我國70年代以來，如雨后春筍般迅速發(fā)展的一種方法。不同樁型的復(fù)合地基具有明顯不同的承載力和變形特性。1.3cfg樁進(jìn)行地基加固處理的研究背景1.3.1地基處理技術(shù)的發(fā)展過程在中國歷史上早就記載著很久以前我國就具有關(guān)于地基的處理技術(shù)，在3000年前的勞動(dòng)人民就已

29、經(jīng)學(xué)會(huì)簡單的地基加固的方法，如使用竹子、麥桿等材料提高地基的強(qiáng)度。地基的處理技術(shù)在中華人民共和國出現(xiàn)之后的20年里，發(fā)展更為迅速。從20世紀(jì)中期到21世紀(jì)經(jīng)歷的大半個(gè)世紀(jì)以來，地基處理技術(shù)主要經(jīng)歷了初步應(yīng)用和應(yīng)用發(fā)展兩個(gè)重要時(shí)期。初步應(yīng)用的時(shí)期是在20世紀(jì)中期：這段時(shí)期應(yīng)用最多的是一些淺層解決的辦法，且這段時(shí)期的技術(shù)大都是從外國引進(jìn)的。此階段的地基解決方法主要是運(yùn)用于民間以及工業(yè)的建筑上，基本上主要的代表方法為砂石墊底層、大錘打牢及非物理灌漿法等。由于僅僅只是剛開始的發(fā)展時(shí)期，所以是利弊并存的，即雖有其可取的地方，也有其老套的缺點(diǎn)。第二個(gè)時(shí)期就是20世紀(jì)70年代到至今的應(yīng)用發(fā)展時(shí)期。現(xiàn)在，我國

30、已經(jīng)引進(jìn)了大量的國外的高新技術(shù)，并結(jié)合我國各地的具體情況，初步研究制定了最新的地基處理的技術(shù)，并順利地在工程中得以應(yīng)用和發(fā)展。地基處理就是利用換填、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法，使地基的壓縮性降低、透水特性得到改善、使地基的抗剪強(qiáng)度提高、使地基的動(dòng)力特性改善、使具有不良地基特性的特殊土的性能提高等，對(duì)地基土進(jìn)行加固處理，地基土的工程特性得到一定程度的改善。近年來，地基處理技術(shù)如雨后春筍般在我國迅速發(fā)展并廣泛的應(yīng)用，不斷創(chuàng)新和發(fā)展的地基處理理論、不斷提高的地基處理水平、不斷擴(kuò)大的地基處理隊(duì)伍，促使了不斷進(jìn)步的地基處理技術(shù)?？梢哉f地基技術(shù)就是隨著時(shí)代的進(jìn)步而發(fā)展的。隨著建筑和土木工程需

31、求的發(fā)展，土木工程界的設(shè)計(jì)、監(jiān)理、管理、科研、勘查等多個(gè)部門對(duì)地基處理技術(shù)非常的重視和關(guān)心，與此同時(shí)，進(jìn)步的地基處理技術(shù)也給施工單位帶來了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。1.3.2國外研究現(xiàn)狀自1962年在國際上首次提出“復(fù)合地基(compositefoundation)”以來，復(fù)合地基技術(shù)研究得到國際工程技術(shù)人員的高度重視，同時(shí)也迎來了快速發(fā)展的時(shí)期。各國學(xué)者最初對(duì)碎石樁等散體樁復(fù)合地基研究較多，隨著水泥土樁、素混凝土樁等粘結(jié)強(qiáng)度樁在復(fù)合地基中的應(yīng)用，復(fù)合地基的概念有了質(zhì)的飛躍。水泥土樁最早的時(shí)候是在美國成功研制出來的，當(dāng)時(shí)被稱為mip法，隨后又在日本發(fā)展的很好，并于1951年應(yīng)用于日本羽田機(jī)場工程中

32、。burland，broms和de mello針對(duì)素混凝土樁等高粘結(jié)強(qiáng)度樁在復(fù)合地基中的應(yīng)用提出了“減沉樁”的概念，h.g.poulos提出了減沉樁的沉降計(jì)算方法，瑞典的j&w設(shè)計(jì)咨詢研究院將減沉樁的設(shè)計(jì)思想大力推廣，并應(yīng)用于工程中。1981年6月召開的國際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程會(huì)議上，“地基處理技術(shù)”成為大會(huì)的幾個(gè)重要議題之一，同時(shí)有46篇學(xué)術(shù)論文專門討論了“地基處理技術(shù)”方面的問題；1984年在日本東京召開了“復(fù)合地基的強(qiáng)度和變形討論會(huì)”，會(huì)上交流、總結(jié)了各國復(fù)合地基的應(yīng)用情況，有力地促進(jìn)了復(fù)合地基強(qiáng)度和變形理論的發(fā)展。1.3.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國復(fù)合地基的研究起步較晚，初期復(fù)合地基的應(yīng)用與研究主

33、要集中在碎石樁復(fù)合地基上。碎石樁復(fù)合地基技術(shù)是由1976年南京水利科學(xué)研究院最早引進(jìn)的，并用于1977年的南京船舶修造廠船體車間軟土地基加固，這是碎石樁復(fù)合地基在我國最早應(yīng)用的工程實(shí)例。隨后碎石樁在我國的地基處理中得到了廣泛的應(yīng)用與研究。中國土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)及巖土工程學(xué)會(huì)地基處理學(xué)術(shù)委員會(huì)自1986年起至2000年共主辦了六次全國地基處理學(xué)術(shù)討論會(huì)(第一屆在上海寶鋼，1986；第二屆在山東煙臺(tái)，1989；第三屆在河北秦皇島，1992；第四屆在廣東肇慶，1995；第五屆在福建武夷山，1997；第六屆在浙江溫州，2000)。復(fù)合地基的概念形成于60年代，且已成為很多地基處理方法的分析及理論公式建

34、立的基礎(chǔ)及根據(jù)。這最早產(chǎn)生于砂樁加固地基的分析，隨后廣泛地運(yùn)用于土樁、碎石樁、深層攪拌樁、石灰樁等加固地基的理論分析之中。由于地基處理技術(shù)應(yīng)用的時(shí)間不長，相比較而言復(fù)合地基的理論落后于實(shí)踐，因此，復(fù)合地基作用機(jī)理及設(shè)計(jì)理論的研究正處于發(fā)展之中，尚不夠成熟，應(yīng)重視復(fù)合地基理論研究工作。隨著我國復(fù)合地基技術(shù)的不斷拓展，出現(xiàn)了許多新的、有效的地基處理方法，2002年12月，由中國建筑科學(xué)研究院組織編寫了新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范。徐至鈞、王曙光在總結(jié)大量工程實(shí)例的基礎(chǔ)上，編著了建筑地基處理叢書，分七個(gè)專題深入介紹了各種地基處理的設(shè)計(jì)、施工及應(yīng)用范圍，將有力地推動(dòng)復(fù)合地基技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用。1

35、.3.4地基處理技術(shù)的發(fā)展方向隨著我國越來越快的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，同時(shí)使巖土工程不斷的創(chuàng)新和進(jìn)步。由于擴(kuò)大的基建，造成空間越來越少的建筑用地。地基處理就是為了讓用地空間得到充足的發(fā)揮和應(yīng)用，為了提高地基的堅(jiān)固程度，讓自然中不夠堅(jiān)固的地基經(jīng)過處理后得到加固，該解決辦法即使地基的柔韌程度降低、使地基的沉降量減少，來保證地基具有良好的工程特性。對(duì)地基進(jìn)行人工加固處理的原因是：為了消除地基土的各種不夠優(yōu)秀的性質(zhì)，如振動(dòng)液化潛勢、消除土的容易脹大、容易濕透和陷落；由于地基土的性能較差，建筑物對(duì)地基的堅(jiān)固程度或柔韌程度的需要不能得到滿足，或具有膨脹性的土體由于吸水導(dǎo)致膨脹失水地面下陷的場地。從而達(dá)到滿足地基強(qiáng)

36、度、變形及其穩(wěn)定性要求。常用的地基處理方法很多，我國從70年代起就開始利用碎石樁加固地基，在砂土、粉土中消除地基液化和提高地基承載力取得了令人滿意的效果。后來逐漸擴(kuò)大了碎石樁的應(yīng)用，將其使用到壓實(shí)效果不大、具有較大的可塑性指數(shù)的粘性土中，并且，地基處理的主要目的為改善地基的工程特性，提高地基的承載力。近年來，在地基的加固處理中cfg樁復(fù)合地基是應(yīng)用最廣泛發(fā)展前景最好的一個(gè)方法。近年來大直徑灌注樁在我國應(yīng)用越來越多，地基加固處理中的石灰柱、碎石柱等應(yīng)用范圍也越來越廣，而且水工編織物在建筑中也漸漸得到更多的應(yīng)用，同時(shí)當(dāng)下我國城鎮(zhèn)建筑垃圾處理基的地區(qū)利用廢棄鐵材料、采用煤廢渣等材料、利用城鎮(zhèn)建筑廢棄

37、材料等，研究成了各種綜合性地基，促使地基的發(fā)展取得了較大的進(jìn)步。這些工程的研究應(yīng)用不但可以使許多資源得到節(jié)約，而且也最大程度地減少了對(duì)環(huán)境的危害，并且使城市中污染大大減少既保護(hù)了環(huán)境又減少了建筑成本。35第2章cfg樁復(fù)合地基的分析研究2.1cfg樁復(fù)合地基的簡介2.1.1cfg樁復(fù)合地基的概念復(fù)合地基是指在強(qiáng)度較低的天然地基中設(shè)置一定比例的性能較好的增強(qiáng)體，使由基礎(chǔ)傳來的建筑物荷載由原土體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)。水泥粉煤灰碎石樁(cement fly-ash gravel pile)簡稱cfg樁，是一種由國外引進(jìn)，并在我國地基處理工程中得以應(yīng)用和快速發(fā)展的新興的地基處理技術(shù)。它是一種具有高粘結(jié)強(qiáng)度

38、的縱向增強(qiáng)體，由水泥、粉煤灰、碎石組成。通過調(diào)整水泥含量的比率，其強(qiáng)度等級(jí)不小于c5且不大于c25，這種樁型的性狀介于剛性樁與柔性樁之間。cfg樁復(fù)合地基主要由樁、樁間土及褥墊層三部分構(gòu)成。cfg樁復(fù)合地基的適用范圍非常廣泛，無論是對(duì)于壓實(shí)效果好的土還是對(duì)于壓實(shí)效果差的土均適用。在砂土、粉土、粘土、淤泥質(zhì)土、雜填土等各種性能較差的地基中均有大量的成功實(shí)例。cfg樁對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)都適用，而且cfg樁不僅適用于工業(yè)廠房，民用建筑也比較適用。cfg樁的特點(diǎn)是使其承載力大幅度提高、使地基變形減小等特點(diǎn)。cfg樁一般不做配筋計(jì)算，并且還可利用工業(yè)廢料、粉煤灰和石屑作摻和料，使工程造價(jià)進(jìn)一

39、步降低。2.1.2cfg樁進(jìn)行地基加固的基本原理cfg樁復(fù)合地基發(fā)展的前提是由碎石樁加固地基法作為研究的基礎(chǔ)，通過提高碎石樁的強(qiáng)度與剛性，使其能夠充分的發(fā)揮全樁的側(cè)阻和端阻作用，而隨著工程技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來的一種先進(jìn)的地基處理技術(shù)。作為發(fā)展最快且技術(shù)先進(jìn)的軟基處理方法，cfg樁復(fù)合地基能夠廣泛應(yīng)用是有原因的，其具有很多優(yōu)點(diǎn)是我們所必須了解的，如其在工程施工中具有簡單的施工工藝，對(duì)地基具有明顯的擠密壓實(shí)效果，能夠充分的發(fā)揮全樁長側(cè)阻力、端阻力，能使地基承載力很大幅度的提高，而且對(duì)其工程特性具有很大的可調(diào)性等。cfg樁是一種工程特性較好的黏結(jié)強(qiáng)度較高的樁，和樁間土及褥墊層一起作用形成復(fù)合地基，c

40、fg樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)相連接，無論樁端落在一般土層還是淤泥土質(zhì)均可保證樁間土始終參與工作。由于樁間土的強(qiáng)度及模量比樁間土大，在荷載作用下樁頂應(yīng)力比樁間土的應(yīng)力大，樁可承受的荷載向深的土層傳遞并相應(yīng)減少樁間土承載的荷載。cfg樁樁體是由機(jī)械成孔后將攪拌好的混凝土利用泵機(jī)打入孔中，在拔管的過程中利用高差產(chǎn)生的重力將混凝土自振搗效果，這樣不僅在成樁的過程中不僅擠密樁間土還擠密樁身，使其具有水硬性，使處理后的復(fù)合地基的強(qiáng)度和抗變形的能力明顯提高。在復(fù)合地基中，基礎(chǔ)和樁間土之間設(shè)置一定厚度的散粒狀組成的褥墊層，是地基的核心部分，基礎(chǔ)下是否有褥墊層對(duì)地基的承載能力有很大的影響，若不設(shè)置褥墊層，復(fù)合

41、地基和普通的樁基礎(chǔ)相似，樁間土的承載能力難以發(fā)揮，不能稱作復(fù)合地基?；A(chǔ)下只有設(shè)置了褥墊層，樁間土承載能力才能發(fā)揮出其潛在的作用。cfg樁施工機(jī)械設(shè)備和施工工藝的采用主要根據(jù)工程地質(zhì)、設(shè)計(jì)承載力、變形以及施工的周邊環(huán)境而定，常用的施工方法有長螺旋鉆孔灌注成樁、泥漿護(hù)壁鉆孔灌注成樁、長螺旋鉆孔泵壓混合料成樁、振動(dòng)沉管灌注成樁。依據(jù)本標(biāo)段設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)采用長螺旋鉆孔泵壓混合料成樁方法施工。采用cfg樁進(jìn)行地基加固處理的結(jié)構(gòu)示意圖見圖2-1。圖2-1cfg樁進(jìn)行地基加固處理的結(jié)構(gòu)示意圖2.1.3cfg樁復(fù)合地基的工程特性采用cfg樁進(jìn)行地基處理能夠使得cfg樁的特點(diǎn)得到充分發(fā)揮。cfg樁的主要特點(diǎn)為：

42、(1)變形能力小、承載能力高：由于cfg樁是一種復(fù)合樁且其本身的組成包括碎石和粉煤灰、水泥等因此在使用cfg樁進(jìn)行地基處理時(shí)能夠有效的控制地基出現(xiàn)變形、沉降等提升地基的承載能力，且cfg樁樁體并不需要配筋這，相對(duì)于其他的地基處理方法來講無疑更為方便，雖然不需要配筋但是依然能夠有效的使用樁間土來讓地基承載力得到提升。(2)提高幅度大、可調(diào)性強(qiáng)：cfg樁樁長可以從幾米到20多米并且可全樁長發(fā)揮樁的側(cè)阻力樁承擔(dān)的荷載占總荷載的百分比可在40%75%之間變化使得復(fù)合地基承載力提高幅度大并具有很大的可調(diào)性。當(dāng)?shù)鼗休d力較高時(shí)荷載又不大可將樁長設(shè)計(jì)得短一點(diǎn)荷載大時(shí)樁長可設(shè)計(jì)得長一些。特別是天然地基承載力較

43、低而設(shè)計(jì)要求的承載力較高用柔性樁復(fù)合地基一般難以滿足設(shè)計(jì)要求cfg樁復(fù)合地基則比較容易實(shí)現(xiàn)。(3)樁體的排水作用：cfg樁在飽和粉土和砂土中施工時(shí)由于沉管和拔管的振動(dòng)會(huì)使土體產(chǎn)生超孔隙水壓力。較好透水層上面還有透水性較差的土層時(shí)剛剛施工完的cfg樁將是一個(gè)良好的排水通道孔隙水將沿著樁體向上排出直到cfg樁體結(jié)硬為止。這樣的排水過程可延續(xù)幾個(gè)小時(shí)。(4)適應(yīng)范圍廣：對(duì)基礎(chǔ)形式而言cfg樁可適用于條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)也可用于筏基和箱形基礎(chǔ)就土性而言cfg樁可用于填土、飽和及非飽和粘性土既可用于擠密效果好的土又可用于擠密效果差的土。(5)施工簡便、工期短：cfg樁施工方法一般為振動(dòng)沉管法和長螺旋成孔泵

44、送混凝土法設(shè)備市場擁有量大施工時(shí)由于沒有鋼筋籠制作等工序減少了成樁時(shí)間縮短工期特別是利用長螺旋成孔泵送砼法施工成孔成樁一次完成更加快了施工速度。(6)造價(jià)經(jīng)濟(jì)：cfg樁的造價(jià)基金僅為樁基的一半左右在施工過程中使用cfg樁不僅操作十分簡便而且工程造價(jià)也比較經(jīng)濟(jì)這也是cfg樁得到廣泛應(yīng)用的原因之一。2.2cfg樁加固地基的機(jī)理復(fù)合地基中樁間土的性狀不同，樁體材料不同，成樁工藝不同，復(fù)合地基的效應(yīng)也不相同，樁與樁間土共同工作的機(jī)理也就不同。綜合考慮cfg樁復(fù)合地基的效應(yīng)，cfg樁和樁間土一般通過置換作用、振動(dòng)擠密作用、樁體作用、加筋作用、排水加速固結(jié)作用、減載作用、褥墊層作用以及樁對(duì)土約束作用等方面

45、來實(shí)現(xiàn)加固軟弱土地基。(1)置換作用cfg樁復(fù)合地基中樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大得多，在荷載作用下，由于樁頂沉降與樁間土的沉降相互協(xié)調(diào)，基底應(yīng)力在樁頂發(fā)生應(yīng)力集中，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形減小，工程中稱為置換效應(yīng)。(2)振動(dòng)擠密作用cfg樁對(duì)松散填土、松散粉細(xì)砂、粉土采用非排土和振動(dòng)成樁工藝，可使樁間土孔隙比減小，密實(shí)度增加，提高樁間土的強(qiáng)度和模量。采用振動(dòng)沉管法施工時(shí)由于振動(dòng)和擠密作用使樁間土得到擠密，特別在砂土層中這一效果更加顯著，砂土在強(qiáng)烈的高頻寬幅振動(dòng)下，結(jié)構(gòu)破壞，孔隙水壓力

46、增大，土休產(chǎn)生液化，之后孔隙水壓力消散，砂粒重新排列，密度增大。在振沖孔內(nèi)投放樁體混合料的過程中，振沖器的水平振動(dòng)力通過混合料介質(zhì)傳遞，繼而振密砂層，同時(shí)混合料向孔壁擠壓形成樁徑使砂層擠密，使土的抗液化能力得到提高。但是，對(duì)飽和軟粘土、硬的粘性土、密實(shí)砂上，振動(dòng)成樁不僅不能使樁間土擠密、振密，反而使上體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度喪失，孔隙比增大、密實(shí)度減小、承載力降低。(3)樁體作用基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力，隨著地基的變形而逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。此現(xiàn)象的出現(xiàn)是因?yàn)閏fg樁具有較高的樁體模量和強(qiáng)度的樁體特點(diǎn)，所以在荷載作用下，cfg樁的壓縮變形小于樁間土，因此樁體作用明顯。(4)加筋作用cfg樁地

47、基的加筋作用給路基帶來很好的穩(wěn)定效果，主要是復(fù)合地基在提高地基承載力、增強(qiáng)土體作用的同時(shí)，提高了土體的抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而增加了土坡的抗滑能力。(5)排水加速固結(jié)作用cfg樁復(fù)合地基中的樁體，在初凝之前具有良好的透水性，可使振動(dòng)產(chǎn)生的超孔隙水壓力通過樁體得以迅速消散，有利于土體快速固結(jié)，有效應(yīng)力增長，樁間土強(qiáng)度和復(fù)合地基承載力得以提高。(6)減載作用cfg樁樁體材料主要由粉煤灰組成，粉煤灰的干密度為0.60.8g/，飽和重度一般為14kn/m，比天然土體重度小30%左右。顯然，對(duì)排土成樁工藝，在加固土層范圍內(nèi)，復(fù)合地基土層有效重度將比原土有明顯的降低，這種減載作用對(duì)減小建筑物的沉降是有利的。(7)褥

48、墊層的作用對(duì)cfg樁復(fù)合地基來說，基礎(chǔ)是通過褥墊層與樁和樁間土聯(lián)系。cfg樁中的褥墊層是cfg樁復(fù)合地基的重要組成部分。若基礎(chǔ)和樁之間不設(shè)褥墊層，在垂直荷載作用下，樁和樁間土的工作情況和樁基相類似，在給定荷載作用下，樁承受較多的荷載，隨著時(shí)間的增加，樁就會(huì)產(chǎn)生一定的沉降，荷載逐漸向土體轉(zhuǎn)移，土承擔(dān)的荷載隨時(shí)間逐漸增加，樁承擔(dān)的荷載隨時(shí)間增加而逐漸減小。當(dāng)樁端落在堅(jiān)硬土層或巖石上時(shí)，樁的沉降很小，樁上的荷載向樁間土轉(zhuǎn)移的數(shù)量很小，樁間土的承載力難以發(fā)揮；當(dāng)樁端落在一般粘性土層上時(shí)，基礎(chǔ)在承受外荷載后，樁和樁間土受力隨時(shí)間變化，隨著時(shí)間的增加，基礎(chǔ)和樁間土分擔(dān)的荷載不斷增加，樁承擔(dān)的荷載相應(yīng)減小，

49、這樣就存在一個(gè)樁所承擔(dān)的荷載逐漸向樁間土轉(zhuǎn)移的過程。若在基礎(chǔ)和樁之間設(shè)置一定厚度的褥墊層，當(dāng)基礎(chǔ)承受荷載時(shí)，樁和樁間土都要發(fā)生沉降變形，由于樁的模量遠(yuǎn)比土的變形模量大，因而樁比土的變形小，由于基礎(chǔ)下面設(shè)置了一定厚度的褥墊層，樁可以向上刺入，伴隨這一變化過程，墊層材料不斷調(diào)整補(bǔ)充到樁間土上，也就能保證在任一荷載作用下樁和樁間土始終參與工作。(8)樁對(duì)土約束作用在群樁復(fù)合地基中，樁對(duì)樁間土的具有阻止土體側(cè)向變形的作用。相同荷載水平條件下，無側(cè)向約束時(shí)土的側(cè)向變形大，從而使垂直向變形加大；而由于樁對(duì)土體側(cè)向變形的限制，減少了側(cè)向變形，也就減小了垂直變形，使復(fù)合地基抵抗垂直變形的能力有所加強(qiáng)。2.3c

50、fg樁進(jìn)行地基加固處理的施工工藝在施工過程中，成樁的施工工藝對(duì)cfg樁復(fù)合地基的質(zhì)量至關(guān)重要，不合理的施工工藝將造成重大的質(zhì)量問題，甚至導(dǎo)致質(zhì)量事故。而要選擇確定合理的施工工藝必須深入了解地質(zhì)情況。只有在深入了解地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上，才能確定合理的施工工藝，并在施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測，根據(jù)具體情況控制施工工藝，發(fā)現(xiàn)特殊情況做出具體的改變。2.3.1cfg樁常見施工方法(1)長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁：適用于粘性土、粉土、砂土以及對(duì)噪聲或泥漿污染要求嚴(yán)格的場地是國內(nèi)近幾年來使用比較廣泛的一種新工藝屬非擠土成樁工藝。具有穿透能力強(qiáng)、低噪音、無振動(dòng)、無泥漿污染、施工效率高及質(zhì)量容易控制等特點(diǎn)。但要求樁

51、長范圍內(nèi)無地下水以保證成孔時(shí)不塌孔。(2)振動(dòng)沉管灌注成樁：適用于松散的飽和粉細(xì)砂、粉土以消除液化和提高地基承載力屬擠土成樁工藝對(duì)樁間土具有擠密效應(yīng)。在飽和粘土中成樁會(huì)造成地表隆起，擠斷已打樁且振動(dòng)和噪音污染嚴(yán)重，在城市居民區(qū)施工受到限制。應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場地質(zhì)情況及周圍環(huán)境等因素選擇施工工藝。2.3.2cfg樁的處理技術(shù)cfg樁復(fù)合地基處理主要技術(shù)要求：地基的承載力特征值要250kpa、地基土的壓縮模量要8mpa、地基土的等效內(nèi)摩擦角不小于35等。從cfg樁的組成來看，其主要是通過水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等配合后而形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，其通過樁間土、樁以及褥墊層而組成復(fù)合地基。cfg樁

52、是通過采用各種成樁機(jī)械攪拌形成的高粘結(jié)強(qiáng)度的可變強(qiáng)度樁，cfg樁的強(qiáng)度介于c5c25之間。其通過在樁頂與基礎(chǔ)之間設(shè)置一定厚度的褥墊層，以充分有效地確保樁、土共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基。最終cfg樁處理后與樁間土、褥墊層共同承受上部荷載。因工程地質(zhì)資料顯示，工程場地上部地層是由飽和、高壓縮且高靈敏度的粉質(zhì)粘土組成的。實(shí)際施工過程中，一旦土層受到觸動(dòng)就會(huì)給施工帶來麻煩，在這種情況下，應(yīng)該采用合理的施工設(shè)備和施工工藝，以保證cfg樁施工工作有序進(jìn)行，根據(jù)工程性質(zhì)，cfg樁施工可以選用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝。在用cfg樁對(duì)地基進(jìn)行處理時(shí)，先對(duì)基礎(chǔ)混凝土墊層底高進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)也應(yīng)該設(shè)計(jì)出防水

53、層厚度和墊層厚度，并確定相應(yīng)參數(shù)。cfg樁施工過程中，應(yīng)該先對(duì)樁位進(jìn)行放點(diǎn)設(shè)置，之后用長螺旋鉆機(jī)鉆孔，用管內(nèi)泵將商品細(xì)石混凝土輸送到長螺旋鉆機(jī)上，對(duì)混凝土進(jìn)行壓灌，同時(shí)提升鉆桿，并對(duì)素混凝土進(jìn)行壓灌，當(dāng)成樁后還應(yīng)該對(duì)樁體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和進(jìn)行相應(yīng)檢測，最后清除樁間土荊各樁頭露出來。2.3.3cfg樁進(jìn)行地基加固處理的要求樁機(jī)的振動(dòng)力較小，但當(dāng)采用連打作業(yè)時(shí)，由于飽和軟土的特性，新打樁將擠壓已打樁，形成橢圓或不規(guī)則形態(tài)，產(chǎn)生嚴(yán)重的縮頸和斷樁，此時(shí)應(yīng)采用隔樁跳打施工方案，而且打的樁越多土的密度越大。在補(bǔ)打新樁時(shí)，一是加大了沉管難度，二是非常容易造成已打樁斷樁，此時(shí)隔樁跳打亦不宜采用。當(dāng)滿堂布樁時(shí)，不宜從四

54、周向內(nèi)推進(jìn)施工，宜從中心向外推進(jìn)施工或從一邊向另一邊推進(jìn)施工，但僅憑打樁順序的改變并不能完全避免新打樁的振動(dòng)對(duì)已結(jié)硬的已打樁產(chǎn)生影響，此時(shí)應(yīng)采用螺旋鉆引孔的方案避免新打樁的振動(dòng)造成已打樁的斷樁。(1)設(shè)置保護(hù)樁長：使樁在加料時(shí)比設(shè)計(jì)樁長多加0.5m，將沉管拔出后，用插入式振搗棒對(duì)樁頂混合料加振35s，提高樁頂混合料密實(shí)度。上部用土封頂，增大混合料表面的高度，即增加了自重壓力，可提高混合料抵抗周圍土擠壓的能力，避免新打樁振動(dòng)，導(dǎo)致已打樁受振動(dòng)擠壓混合料上涌，使樁徑縮小。(2)拔管過程避免反插：在拔管過程中，若出現(xiàn)反插，由于樁管垂直度的偏差容易使土與樁體材料混合，導(dǎo)致樁身摻土，影響樁身質(zhì)量，應(yīng)避免

55、反插。(3)選用合理的施工機(jī)械設(shè)備：cfg樁多用振動(dòng)沉管機(jī)施工，也可用螺旋鉆機(jī)。而選用哪一類成樁機(jī)和什么型號(hào)要視工程的具體情況而定。對(duì)北方大多數(shù)地區(qū)存在的夾有硬土層地質(zhì)條件的地區(qū)，單純使用振動(dòng)沉管機(jī)施工，會(huì)造成對(duì)已打樁形成較大的振動(dòng)，從而導(dǎo)致樁體被震裂或震斷。這樣的設(shè)備組合避免了已打樁被震壞或擾動(dòng)樁間土，導(dǎo)致樁間土的結(jié)構(gòu)破壞而引起復(fù)合地基的強(qiáng)度降低。所以在施工準(zhǔn)備階段必須詳細(xì)了解地質(zhì)情況，從而合理地選用施工機(jī)械。這是確保cfg樁復(fù)合地基質(zhì)量的有效途徑。2.4cfg樁主要材料及要求2.4.1cfg樁的主要材料(1)水泥：國內(nèi)鐵路cfg樁采用水泥等級(jí)多為42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。當(dāng)?shù)叵?/p>

56、水有侵蝕性時(shí)采用抗侵蝕性水泥或32.5級(jí)礦渣水泥。一般來說在選用配合比時(shí)如使用低標(biāo)號(hào)32.5級(jí)及以下水泥配制水泥用量過多成本偏高其他技術(shù)性能指標(biāo)也會(huì)收到影響；如使用高標(biāo)號(hào)52.5級(jí)及以上的水泥配制水泥用量偏少和易性等技術(shù)指標(biāo)不易達(dá)到要求。(2)石料(卵石或碎石)：選用的石料首先必須滿足骨料級(jí)配要求，松散堆積密度大于1500kg/m，骨料的最大粒徑振動(dòng)沉管法不大于50mm，長螺旋鉆管內(nèi)泵壓最大粒徑不大于25mm。(3)砂：采用干凈的河砂，類型宜為中粗砂，含泥量小于5%。(4)石屑：為滿足級(jí)配和可泵性需求，常會(huì)摻入一定比例的石屑，以填充碎石的空隙，在水泥摻量不高的混合料中摻入石屑是配合比試驗(yàn)的重要

57、環(huán)節(jié)。摻入石屑后，使其級(jí)配良好，接觸比表面積增大，石屑率一般在0.25%0.33%。(5)粉煤灰：振動(dòng)沉管cfg樁采用的粉煤灰可采用電廠收集的粗灰；長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料所用的粉煤灰等級(jí)要求一般選用級(jí)或級(jí)以上。(6)泵送劑(必要時(shí)才使用)：它多由緩凝劑、減水劑、減阻劑、引氣劑等復(fù)合而成，用于改善混合料泵送性能的外加劑，摻入量根據(jù)泵送劑的類型而不同。當(dāng)水泥摻量相對(duì)較少、氣溫較高或混合料可泵性能較差時(shí)，可在配合比中加入適量泵送劑，但必須嚴(yán)格控制摻量。2.4.2cfg樁施工材料要求(1)混凝土、混凝土外加劑和摻和料：緩凝劑、粉煤灰均應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，其摻量應(yīng)根據(jù)施工要求，通過試驗(yàn)室確定。(2)嚴(yán)格按照配合比配制混合料。(3)長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工的坍落度宜為1620cm，振動(dòng)沉管灌注樁成樁施工的坍落度宜為35cm，振動(dòng)沉管灌注成樁后，樁頂浮漿厚度不宜超過20cm，應(yīng)嚴(yán)格控制好混合料的坍落度。大量工程實(shí)踐表明，混合料坍落度過大會(huì)形成樁項(xiàng)，浮漿過多，樁體強(qiáng)度也會(huì)降低。(4)長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁施工在鉆至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿時(shí)間，嚴(yán)格控制拔管速率。拔管速率太快可能導(dǎo)致樁徑偏小或縮頸斷樁；而拔管速率過慢又會(huì)造成水泥漿分布不勻、樁頂浮漿過多、樁身強(qiáng)度不足和形成混和料離析現(xiàn)象，導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不足。正常的拔管速率應(yīng)控制在1.21.5m/min。混合料泵送量