地基處理之碎石樁及CFG樁

1、第六章第六章 碎石樁碎石樁6.1 概述概述 碎石樁是指用振動、沖擊或水沖等方法碎石樁是指用振動、沖擊或水沖等方法在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠入土中形在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠入土中形成大直徑的由碎石所構成的密實樁體。按其成大直徑的由碎石所構成的密實樁體。按其制樁工藝分為振沖（濕法）碎石樁和干法碎制樁工藝分為振沖（濕法）碎石樁和干法碎石樁兩大類。采用振動水沖法施工的碎石樁石樁兩大類。采用振動水沖法施工的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁。采用各種無稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁。采用各種無水沖工藝（如干振、振擠、錘擊等）施工的水沖工藝（如干振、振擠、錘擊等）施工的碎石樁稱為干法碎石樁。各類碎石的

2、主要特碎石樁稱為干法碎石樁。各類碎石的主要特性見表性見表6.1-1。 在復合地基的各類樁體中，碎石樁與砂樁在復合地基的各類樁體中，碎石樁與砂樁同屬散體材料樁，加固機理相似，并隨被同屬散體材料樁，加固機理相似，并隨被加固土質不同而有差別。對砂土、粉土和加固土質不同而有差別。對砂土、粉土和碎石土具有置換和擠密作用；對粘性土和碎石土具有置換和擠密作用；對粘性土和填土，以置換作用為主，兼有不同程度的填土，以置換作用為主，兼有不同程度的擠密和促進排水固結的作用擠密和促進排水固結的作用。 碎石樁在工程中主要應用于以下幾方面：碎石樁在工程中主要應用于以下幾方面：（1）軟弱地基加固；（）軟弱地基加固；（2）堤

3、壩邊坡加固；）堤壩邊坡加固；（3）消除可液化土的液化性；（）消除可液化土的液化性；（4）消除）消除濕陷性黃土的濕陷性。濕陷性黃土的濕陷性。 6.2 振沖碎石樁振沖碎石樁 振沖法是以起重機吊起振沖器，啟動潛水電機后，帶動偏心塊，使振沖器產(chǎn)生高頻振動，同時開動水泵，使高壓水通過噴咀噴射高壓水流，在邊振邊沖的聯(lián)合作用下，將振沖器沉入到設計深度形成樁孔，再向樁孔逐段填入碎石并逐漸振密，從而在地基中形成一根大直徑的密實樁體并和原地基土組成復合地基，使承載力提高，沉降減少振沖樁加密法振沖樁加密法 在砂性土中，振沖起擠密作用，故稱為振沖擠密；在粘性土中，振沖主要起置換作用，故稱振沖置換。 振沖法適用于處理砂

4、土、粉土、粘性土、填土以及軟土，但對不排水抗剪強度小于20kPa的軟土使用要慎重，應通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。 一、振沖碎石樁設計一、振沖碎石樁設計 1、加固范圍、加固范圍: 加固范圍應根據(jù)建筑物加固范圍應根據(jù)建筑物的重要性和場地條件確定，應大于基底面的重要性和場地條件確定，應大于基底面積。對一般地基，宜在基礎外緣加寬積。對一般地基，宜在基礎外緣加寬12排排樁；對砂土、粉土等可液化地基應加寬樁；對砂土、粉土等可液化地基應加寬24排樁（不少于排樁（不少于5m）。）。 2、樁位布置、樁位布置:一般采用正方形或正三角形布置。一般采用正方形或正三角形布置。對大面積滿堂處理，宜采用正三角形布置；對條對大

5、面積滿堂處理，宜采用正三角形布置；對條形基礎，設計時宜先考慮單排樁，若不能滿足要形基礎，設計時宜先考慮單排樁，若不能滿足要求時，可布求時，可布2排或排或3排樁。布樁時對多排樁宜采用排樁。布樁時對多排樁宜采用正方形布置，也可布置成矩形或等腰三角形，單正方形布置，也可布置成矩形或等腰三角形，單柱柱基內最好布樁不少于柱柱基內最好布樁不少于3根。根。 3、樁距、樁距: 樁的間距一方面要保證復合地基承載樁的間距一方面要保證復合地基承載力達到設計要求力達到設計要求;另一方面又要避免樁距過小出現(xiàn)另一方面又要避免樁距過小出現(xiàn)“串樁串樁”,影響正常施工。一般樁距可取影響正常施工。一般樁距可取1.02.5m，荷載

6、大或原土強度低時荷載大或原土強度低時,取小值；反之取小值；反之,宜取大值。宜取大值。對于樁端沒達到相對硬層的短樁對于樁端沒達到相對硬層的短樁,應取小值。應取小值。 4、樁長、樁長:樁的深度一般應達到強度較高的樁的深度一般應達到強度較高的下臥土層。當相對硬層的埋藏深度不大時，下臥土層。當相對硬層的埋藏深度不大時，樁長應按相對硬層埋藏深度確定；當相對樁長應按相對硬層埋藏深度確定；當相對硬層的埋藏深度較大時，應按建筑物地基硬層的埋藏深度較大時，應按建筑物地基的變形容許值確定。樁長不宜短于的變形容許值確定。樁長不宜短于4m。在。在可液化地基中，當可液化土層不厚時，樁可液化地基中，當可液化土層不厚時，樁

7、體應穿透整個可液化層；當可液化層較厚體應穿透整個可液化層；當可液化層較厚時，應按抗震處理深度確定。時，應按抗震處理深度確定。 5、樁徑、樁徑:碎石樁直徑取決于地基土質情況碎石樁直徑取決于地基土質情況和成樁設備等因素。采用和成樁設備等因素。采用30kW振沖器成樁振沖器成樁時，樁徑一般為時，樁徑一般為0.71.0 ；采用；采用75kW振沖振沖器成樁時，樁徑一般為器成樁時，樁徑一般為0.81.2m。 6、復合地基承載力、復合地基承載力:復合地基承載力特征復合地基承載力特征值應按現(xiàn)場復合地基荷載試驗確定值應按現(xiàn)場復合地基荷載試驗確定,也可用也可用單樁和樁間土的荷載試驗單樁和樁間土的荷載試驗,按下式確定

8、：按下式確定： fsp,k=mfp,k+(1-m)fs,k （6.2-1） 式中：式中：fsp,k復合地基的承載力特征值復合地基的承載力特征值（kPa）； fp,k樁體的承載力特征值樁體的承載力特征值（kPa）； fs,k樁間土的承載力特征值樁間土的承載力特征值（kPa）； m面積置換率。面積置換率。 對小型工程的粘性土地基如無現(xiàn)場荷載試對小型工程的粘性土地基如無現(xiàn)場荷載試驗資料，也可按以下公式進行計算：驗資料，也可按以下公式進行計算： fsp,k=1+m(n-1)fs,k （6.2-2） 或或 fsp,k=1+m(n-1)（3sv） （6.2-3） 式中：式中：n 樁土應力比，無實測資料時可

9、樁土應力比，無實測資料時可取取24，原土強度低取大值，原土強度高取，原土強度低取大值，原土強度高取小值。小值。Sv樁間土的十字板抗剪強度，也可樁間土的十字板抗剪強度，也可用處理前地基土的十字板抗剪強度代替。用處理前地基土的十字板抗剪強度代替。 7、碎石樁樁體承載力、碎石樁樁體承載力 一般在實際工程中，碎石樁樁體的承載一般在實際工程中，碎石樁樁體的承載力是通過荷載試驗直接測定的。如無實測力是通過荷載試驗直接測定的。如無實測資料，也可采用計算法和經(jīng)驗法確定。資料，也可采用計算法和經(jīng)驗法確定。 （1）計算法：參照第三章表）計算法：參照第三章表3.3-1中的有關中的有關公式進行估算。由于各計算公式都有

10、不同公式進行估算。由于各計算公式都有不同的假定條件，與實際情況有較大差別，因的假定條件，與實際情況有較大差別，因此計算法確定的承載力不一定準確，在使此計算法確定的承載力不一定準確，在使用時要根據(jù)當?shù)氐墓こ探?jīng)驗來確定碎石樁用時要根據(jù)當?shù)氐墓こ探?jīng)驗來確定碎石樁的承載力。的承載力。 （2）經(jīng)驗法：對中小型工程可根據(jù)天然地基土的土質條件、施工工藝特點并按同類土質中的工程實例來確定碎石樁的承載力。 根據(jù)國內工程實踐， 對于由振沖法施工形成的質量良好的碎石樁的承載力標準值，可參考表 6.2-1 和表 6.2-2 選用。 表表 6.2-1 不同土質碎石樁承載力標準值的經(jīng)驗值（不同土質碎石樁承載力標準值的經(jīng)驗

11、值（kPa） 30kW 振沖器 7.5kW 振沖器 軟粘土 一般粘性土 可加密粉質粘土 軟粘土 一般粘土 可加密粉質粘土 300400 400500 500700 400500 500600 600900 表表 6.2-2 碎碎石樁承載力與密實度石樁承載力與密實度 密實度 N63.5 p Ep(100kPa) fp,k(100kPa) 很松散 4 30 35 17 45 150 5.0 注：N63.5為重型圓錐動力觸探錘擊數(shù)。 8、復合地基沉降 碎石樁的沉降包括復合地基加固區(qū)沉降和加固區(qū)下臥層的沉降： ) 1() 1(10101010i azazEpsi azazEpsiiisinniiiin

12、ispispsp （6.2-4） 式中：ssp復合地基最終沉降量（mm） ；sp復合地基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定， 無統(tǒng)計數(shù)據(jù)時可取sp =1.0；s地基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定，也可查規(guī)范中有關表格確定；p0對應于荷載標準值時的基底附加壓力(kPa)； n地基沉降計算深度范圍內所劃分的土層數(shù)；其中 1n0位于復合土層內，n0+1n 位于下臥層內；zi,zi-1基礎底面至第 i 層土、第 i-1 層土底面積距離（m） ；范附表查用；Esi下臥層第 i 層土的壓縮模量（MPa） ；Espi第 i 層復合土層的壓縮模量（MPa） ，可按下式計算：Es

13、p=1+m(n-1)Es; Es復合土層內樁土的壓縮模量強度低取大值，反之取小值; m置換率。 在進行具體設計時可遵循以下步驟： （1）確定樁間土和樁體的承載力標準值。 樁間土承載力標準值可由現(xiàn)場原位試驗或室內試驗確定。 （2）計算置換率： 1）由式（6.2-1）計算置換率 m： kskpkskspffffm, 2）由式（6.2-2）或（6.2-3）計算置換率 m： kskskspfnffm,) 1( 或 vvkspsnsfm) 1(33, 但采用上式計算時應滿足 fp,knfs,k （6.2-5） 式中：n 為樁土應力比，對粘性土一般取 24；對砂土，粉土取 1.53。 （3）由振沖試驗確定

14、樁徑。如無試資料也可根據(jù)振沖器類型、土質條件及當?shù)毓こ探?jīng)驗確定樁徑。 （4）由樁徑、置換率確定樁距： 正方形布置 mdl886. 0 （6.2-6） 正三角形布置 mdl957. 0 （6.2-7） 式中：l樁距（m） ；d樁徑（m） 。 （5）計算單樁所需填料量 q： Hdq24 （6.2-8） 式中：q單樁填料量（虛方） （m3） ；振密系數(shù)。30kW 振沖器，對軟土一般=1.11.3；H樁長（m） 。 （6）確定樁長。 （7）沉降計算：進行沉降計算時，若沉降量不能滿足設計要求可增加樁長或加大置換率或采取其它措施。 6.3 干法碎石樁干法碎石樁 干法碎石樁在加固機理和設計計算方面干法碎石樁

15、在加固機理和設計計算方面與振沖碎石樁基本相同，兩者的區(qū)別主要與振沖碎石樁基本相同，兩者的區(qū)別主要在使用的機具和施工工藝等方面。在使用的機具和施工工藝等方面。 一、錘擊碎石樁一、錘擊碎石樁 錘擊碎石又稱干沖碎石樁和內擊沉管法錘擊碎石又稱干沖碎石樁和內擊沉管法碎石樁。其施工工藝特點是利用錘內擊沉碎石樁。其施工工藝特點是利用錘內擊沉管并分層擊實填料，逐段成樁。管并分層擊實填料，逐段成樁。 （一）錘擊碎石樁的適用條件（一）錘擊碎石樁的適用條件 這種方法可用于加固雜填土、粘性土、這種方法可用于加固雜填土、粘性土、粉細砂、粉土、淤泥和淤泥質土。但當存粉細砂、粉土、淤泥和淤泥質土。但當存在以下情況之一時，一

16、般不宜采用，若要在以下情況之一時，一般不宜采用，若要采用，必須進行現(xiàn)場檢驗其可行性。采用，必須進行現(xiàn)場檢驗其可行性。 （1）地基中夾有大于）地基中夾有大于2m以上的飽和軟粘以上的飽和軟粘土、淤泥和淤泥質土。并且土體的不排水土、淤泥和淤泥質土。并且土體的不排水抗剪強度小于抗剪強度小于20kPa或承載力基本值小于或承載力基本值小于70kPa時，不宜采用。時，不宜采用。 （2）填土下伏大于）填土下伏大于1m厚的淤泥或淤泥透厚的淤泥或淤泥透鏡體時鏡體時,不宜采用。不宜采用。 （二）錘擊碎石樁設計要點（二）錘擊碎石樁設計要點 （1）施工前，應在有代表性的場地進行試）施工前，應在有代表性的場地進行試打，試

17、打組數(shù)不少于兩組打，試打組數(shù)不少于兩組6根。根據(jù)試打結根。根據(jù)試打結果對初步設計方案進行修改或調整。果對初步設計方案進行修改或調整。 （2）錘擊碎石樁的設計直徑取決于導管直）錘擊碎石樁的設計直徑取決于導管直徑，對徑，對325mm的導管，設計樁徑為的導管，設計樁徑為500mm；377mm的導管設計樁徑為的導管設計樁徑為550600mm，但不得大于，但不得大于600mm。 （3）碎石樁的樁距應根據(jù)）碎石樁的樁距應根據(jù)置換率置換率確定，但確定，但不得小于不得小于1m。 （4）基礎底面外緣）基礎底面外緣“圍護樁圍護樁”的設置原則：的設置原則：對條基主樁布置超過兩排時，可設一排對條基主樁布置超過兩排時，

18、可設一排“圍護樁圍護樁”，若土質條件好，也可隔樁設，若土質條件好，也可隔樁設置；置；對獨立柱基主樁布置為對獨立柱基主樁布置為3排或排或3排以排以上時，應設一排圍護樁；上時，應設一排圍護樁；當滿堂布樁時，當滿堂布樁時，圍護樁設置取決于加深土層的深度；圍護樁設置取決于加深土層的深度；a、當、當加固深度不大于加固深度不大于3m時，設一排圍護樁；時，設一排圍護樁；b、不大于不大于6m時，設兩排圍時，設兩排圍護護樁；樁；c、不大于、不大于10m時，設時，設3排圍護樁。圍護樁的長度第一排圍護樁。圍護樁的長度第一排取主樁長度，第排取主樁長度，第2排可短排可短1m，第三排可，第三排可短短2m。 二干振碎石樁二

19、干振碎石樁 干振碎石樁加固技術是對振沖碎石樁的一種改干振碎石樁加固技術是對振沖碎石樁的一種改進進,它可克服施工過程中及其后的一段時間內樁間它可克服施工過程中及其后的一段時間內樁間土含水量增加土含水量增加,導致強度降低及施工過程中大量排導致強度降低及施工過程中大量排泥漿泥漿,污染環(huán)境的缺點。由研究表明干振碎石樁以污染環(huán)境的缺點。由研究表明干振碎石樁以擠密加固為主擠密加固為主,擠密效果與土的含水量關系密切擠密效果與土的含水量關系密切,當含水量接近塑限時效果最好當含水量接近塑限時效果最好,若小于若小于10%或大于或大于24%時效果很差。單樁的擠密有效影響半徑（干時效果很差。單樁的擠密有效影響半徑（干

20、密 度 提 高密 度 提 高 5 % , 孔 隙 比 降 低孔 隙 比 降 低 1 0 % 的 區(qū) 域 ） 為的 區(qū) 域 ） 為0.8m,“顯著影響半徑顯著影響半徑”（干密度提高（干密度提高10%,孔隙比孔隙比降低降低20%）為）為0.6m。有效樁長為。有效樁長為69倍樁徑。復倍樁徑。復合地基承載力對雜填土提高合地基承載力對雜填土提高1.32.5 倍；對粘性倍；對粘性土提高土提高0.91.5倍。倍。 干振碎石樁適用于加固松散的非飽和粘性干振碎石樁適用于加固松散的非飽和粘性土（含水量土（含水量w25%）,素填土素填土,雜填土和二雜填土和二級以上非自重濕陷性黃土級以上非自重濕陷性黃土,加固深度加固

21、深度6m左右左右,不適宜加固砂土和孔隙比不適宜加固砂土和孔隙比e0.85的飽和粘的飽和粘性土。性土。 施工工藝為施工工藝為：首先用振動成孔器成孔，將：首先用振動成孔器成孔，將樁孔中的土擠入周圍土體，提起振孔器，樁孔中的土擠入周圍土體，提起振孔器，向孔內倒入大約向孔內倒入大約1m厚的碎石，再用振孔器厚的碎石，再用振孔器進行搗實，要求達到密實電流并留振進行搗實，要求達到密實電流并留振1015s，然后提起振孔器。如此分段填料，然后提起振孔器。如此分段填料振實，直到形成碎石樁。振實，直到形成碎石樁。 三振擠碎石樁三振擠碎石樁 振擠碎石樁通常是采用定型的振動沉振擠碎石樁通常是采用定型的振動沉管打樁機，既

22、可施工碎石樁，又可施工砂管打樁機，既可施工碎石樁，又可施工砂樁。樁管常用直徑為樁。樁管常用直徑為273mm, 325mm和和377mm。樁頭可用活瓣頭、預制混凝土樁。樁頭可用活瓣頭、預制混凝土樁頭等。頭等。 施工工藝與振動擠密砂樁相似，包括施工工藝與振動擠密砂樁相似，包括打樁機就位、沉管成孔、分層填料振密和打樁機就位、沉管成孔、分層填料振密和成樁四個施工過程。成樁四個施工過程。 第七章第七章 CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁（水泥粉煤灰碎石樁）樁） 7.1 概述概述 CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁（Cement Flyash Gravel Pile）的簡稱,由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用振動

23、沉管打樁機或其它成樁機具制成的一種具有一定粘結強度的樁。樁體主體材料為碎石,石屑為中等粒徑骨料,可改善級配,粉煤灰具有細骨料和低標號水泥作用。通過調整水泥摻量和配合比,樁體強度可在C5C20之間變化,一般為C5C10。 CFG樁是在碎石樁的基礎上發(fā)展起來的樁是在碎石樁的基礎上發(fā)展起來的,屬屬復合地基剛性樁復合地基剛性樁,嚴格意義上說嚴格意義上說,應該是一種應該是一種半柔半剛性樁半柔半剛性樁。 而碎石樁是散體材料樁而碎石樁是散體材料樁,這類樁因自身這類樁因自身無粘結強度無粘結強度,要依靠周圍土體的約束力來承要依靠周圍土體的約束力來承受上部荷載。由實測資料表明受上部荷載。由實測資料表明,碎石樁主要

24、碎石樁主要受力區(qū)在受力區(qū)在4倍樁徑范圍內倍樁徑范圍內,沿樁長方向軸向和沿樁長方向軸向和側向應力迅速衰減側向應力迅速衰減,因此增加樁長對提高復因此增加樁長對提高復合地基承載力作用不大合地基承載力作用不大。 碎石樁的樁土應力比一般為碎石樁的樁土應力比一般為1.54.0，要提，要提高碎石樁復合地基承載力高碎石樁復合地基承載力,只有提高置換率只有提高置換率,而置換率又與樁徑和樁距有關而置換率又與樁徑和樁距有關,置換率太高置換率太高,將給施工帶來很多困難。將給施工帶來很多困難。 CFG樁由于自身樁由于自身具有一定的粘結性具有一定的粘結性，故可，故可在全長范圍內受力，能充分發(fā)揮樁周摩阻在全長范圍內受力，能

25、充分發(fā)揮樁周摩阻力和端承力，樁土應力比高一般為力和端承力，樁土應力比高一般為1040。復合地基承載力的提高幅度較大，并有沉復合地基承載力的提高幅度較大，并有沉降小、穩(wěn)定快的特點。降小、穩(wěn)定快的特點。 水泥粉煤灰碎石樁水泥粉煤灰碎石樁 （CFG樁）法適用于處樁）法適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素填土等地基。對淤泥質土應按地區(qū)經(jīng)驗或填土等地基。對淤泥質土應按地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。 規(guī)范的一般規(guī)定：規(guī)范的一般規(guī)定： 水泥粉煤灰碎石樁應選擇承載力相對較高水泥粉煤灰碎石樁應選擇承載力相對較高的土層作為樁端持力層。的土

26、層作為樁端持力層。 水泥粉煤灰碎石樁復合地基設計時應進行水泥粉煤灰碎石樁復合地基設計時應進行地基變形驗算。地基變形驗算。7.2 材料配合比及力學性能材料配合比及力學性能 CFG 樁由碎石、粉煤灰、水泥、石屑加水拌和形成。各種材料之間的配合比對混合料的強度和易性有很大影響。一般水泥采用 425#普通水泥，碎石粒徑 2050mm，石屑粒徑 2.510mm，混合料密度 2.12.2t/m3。 1、石屑摻量的影響 碎石料之間一般為點接觸，接觸比表面積小，樁體抗剪強度較低。在碎石料中摻入中等粒度的石屑后，可使級配良好，增大接觸比表面積，提高樁體的抗剪強度。 石屑摻量可用石屑率 S 來表示： 211GGG

27、S (7.2-1) 式中：G1、G2單位立方混合料中石屑和碎石的質量。 根據(jù)有關試驗資料，在相同水灰比（W/C）和粉煤灰水泥之比（F/C）條件下，石屑率 S 與坍落度和強度之間的關系見圖 7.2-1 和圖 7.2-2。 由上圖可看出,石屑率都存在一個最佳值,過大或過小對坍落度和強度都不利。兩者的最佳值比較接近,都在 25%30%范圍內。 2、不同水泥、粉煤灰摻量的影響 由有關實驗表明，對某一石屑率，不同水泥、粉煤灰摻量得出的混合料的立方抗壓強度R28與灰水比C/W成正比。當石屑摻量為最佳石屑率時，控制混合料坍落度為30mm。根據(jù)不同水泥、粉煤灰摻量的配合比，得出的關系曲線見圖7.2-3。 如果

28、增加粉煤灰的摻量，為了保證 30mm 的坍落度，混合料的需水量得增加；反之，需水量得減少。 3、混混合合料料的的應應力力應應變變關關系系 由于混合料具有一定的粘結強度，圍壓對其應力-應變關系影響很小。 混合料的有關力學性能（據(jù)王偉堂等）見表 7.2-1。 表表 7.2-1 混混合合料料的的有有關關力力學學性性能能 力學性能 齡期(天) 數(shù)值范圍(MPa) 平均值(MPa) 立方抗壓強度 28 6.37.3 6.7 劈裂抗拉強度 80 0.500.59 0.54 軸心抗壓強度 80 3.56.3 4.3 靜力受壓 彈性模量 8.4103 9.8103 8.8103 7.3 加固機理加固機理 CF

29、G樁復合地基的加固機理包括樁復合地基的加固機理包括置換作用和擠置換作用和擠密作用密作用，其中以，其中以置換作用置換作用為主。當為主。當CFG樁用于擠樁用于擠密效果好的土層時，既有置換作用密效果好的土層時，既有置換作用,又有擠密作用又有擠密作用,當用于擠密效果差的土層時當用于擠密效果差的土層時,只有置換作用。只有置換作用。CFG樁與碎石樁的差別之一在于樁與碎石樁的差別之一在于CFG樁可全長受力樁可全長受力，當?shù)鼗临|好，荷載又不大時當?shù)鼗临|好，荷載又不大時,可將樁設計短一些；可將樁設計短一些；當?shù)鼗临|差，荷載又不大時，可將樁設計長一當?shù)鼗临|差，荷載又不大時，可將樁設計長一些；如果地基土很軟

30、，而荷載又大時，用柔性樁些；如果地基土很軟，而荷載又大時，用柔性樁很難滿足設計要求，而很難滿足設計要求，而CFG樁可通過應力集中現(xiàn)樁可通過應力集中現(xiàn)象來實現(xiàn)。象來實現(xiàn)。 CFG樁復合地基樁土樁復合地基樁土應力比大應力比大，而且具有，而且具有很大的可調性，在軟土中可高達很大的可調性，在軟土中可高達100左右。左右。CFG復合地基中由樁承擔的荷載一般為復合地基中由樁承擔的荷載一般為40%75%，提高承載力的幅度可達提高承載力的幅度可達4倍或倍或更高更高。 7.4 褥墊的作用褥墊的作用 CFG樁復合地基的褥墊由碎石、級配砂樁復合地基的褥墊由碎石、級配砂石、粗砂等散體材料組成。由褥墊聯(lián)接復石、粗砂等散

31、體材料組成。由褥墊聯(lián)接復合地基和基礎，見圖合地基和基礎，見圖7.4-1。褥墊在復合地。褥墊在復合地基中如有如下幾種作用：基中如有如下幾種作用： 1、保證樁、土共同承擔荷載。、保證樁、土共同承擔荷載。 在樁基中在樁基中,當承臺承受豎向荷載時當承臺承受豎向荷載時,對摩擦樁對摩擦樁,承臺產(chǎn)生沉降承臺產(chǎn)生沉降,使樁間土發(fā)揮一定的承載能力使樁間土發(fā)揮一定的承載能力,且且變形越大變形越大,作用越明顯作用越明顯,但與樁間土承載能力相比但與樁間土承載能力相比,所占比例很小；對端承樁所占比例很?。粚Χ顺袠?承臺沉降變形一般很小承臺沉降變形一般很小,樁間土承載能力很難發(fā)揮。樁間土承載能力很難發(fā)揮。 CFG復合地基

32、的設計原則是充分利用樁間土的垂復合地基的設計原則是充分利用樁間土的垂直和水平承載能力。由于直和水平承載能力。由于CFG樁復合地基的置換樁復合地基的置換率一般不大于率一般不大于10%，其余不小于，其余不小于90%的基底面積的基底面積為樁間土，總荷載扣除樁間土承擔的荷載后就是為樁間土，總荷載扣除樁間土承擔的荷載后就是CFG樁應承擔的荷載。顯然；遵循這一設計原則，樁應承擔的荷載。顯然；遵循這一設計原則，可大量減少樁的數(shù)量，再加上可大量減少樁的數(shù)量，再加上CFG樁不消耗鋼筋，樁不消耗鋼筋，樁體利用工業(yè)廢料和石屑作為摻合料，水泥用量樁體利用工業(yè)廢料和石屑作為摻合料，水泥用量小，可大大降低工程造價。小，可

33、大大降低工程造價。 2、減少基礎底面的應力集中、減少基礎底面的應力集中 根據(jù)實測的樁土應力比根據(jù)實測的樁土應力比n（見圖（見圖7.4-2）與褥墊）與褥墊層厚度層厚度H的變化曲線的變化曲線,當褥層厚度很小時當褥層厚度很小時,樁對基樁對基礎底面產(chǎn)生應力集中。但當褥層厚度大于礎底面產(chǎn)生應力集中。但當褥層厚度大于10cm時時,應力集中明顯降低（樁土應力比約為應力集中明顯降低（樁土應力比約為6）,當褥墊當褥墊層厚度為層厚度為30cm時時,樁土應力比降為樁土應力比降為1.23。 3、褥墊厚度可調整樁土荷載分擔比、褥墊厚度可調整樁土荷載分擔比 由有關試驗測得的結果，當荷載一定時，褥由有關試驗測得的結果，當荷

34、載一定時，褥墊越厚土承擔的荷載越多；褥墊厚度一定時，荷墊越厚土承擔的荷載越多；褥墊厚度一定時，荷載越大，樁承擔的荷載所占比例增大。載越大，樁承擔的荷載所占比例增大。 4、褥墊層厚度可以調整樁、土水平荷載分、褥墊層厚度可以調整樁、土水平荷載分擔比擔比 有關實驗表明，褥墊厚度越大，樁頂水平位移有關實驗表明，褥墊厚度越大，樁頂水平位移越小，當褥墊厚度不小于越小，當褥墊厚度不小于10cm時，樁體不會發(fā)生時，樁體不會發(fā)生水平折斷。水平折斷。 綜上所述，褥墊是綜上所述，褥墊是CFG樁復合地基的一個重樁復合地基的一個重要組成部分，其要組成部分，其厚度厚度直接影響到樁土應力比和荷直接影響到樁土應力比和荷載分擔

35、比。因此，必須載分擔比。因此，必須確定一個合理的厚度確定一個合理的厚度。褥。褥墊厚度太小，樁對基礎產(chǎn)生應力集中，需要考慮墊厚度太小，樁對基礎產(chǎn)生應力集中，需要考慮樁對基礎的沖切，必然造成基礎厚度增加，當基樁對基礎的沖切，必然造成基礎厚度增加，當基礎承受水平荷載時，可能造成樁體斷裂。而且，礎承受水平荷載時，可能造成樁體斷裂。而且，厚度過小，不能充分發(fā)揮樁間土承載力，導致樁厚度過小，不能充分發(fā)揮樁間土承載力，導致樁數(shù)或樁長增加。數(shù)或樁長增加。 褥墊厚度過大，導致樁、土應力比接近褥墊厚度過大，導致樁、土應力比接近1，樁承擔的荷載太少，復合地基承載力提高樁承擔的荷載太少，復合地基承載力提高不大。由試驗

36、研究和工程實踐經(jīng)驗，一般不大。由試驗研究和工程實踐經(jīng)驗，一般取取1030cm較合適。較合適。 7.5 CFG樁復合地基設計樁復合地基設計 CFG樁處理軟弱地基的設計原則是充分樁處理軟弱地基的設計原則是充分發(fā)揮樁間土和樁體的承載力，從而達到提發(fā)揮樁間土和樁體的承載力，從而達到提高地基承載力和減少變形的目的。對松散高地基承載力和減少變形的目的。對松散砂土地基可考慮施工過程產(chǎn)生的擠密作用，砂土地基可考慮施工過程產(chǎn)生的擠密作用，對擠密效果差的地基可不考慮其擠密效果。對擠密效果差的地基可不考慮其擠密效果。 一、設計內容一、設計內容 CFG樁復合地基的設計內容包括樁徑、樁復合地基的設計內容包括樁徑、樁距、

37、樁長、承載力計算、變形計算和褥樁距、樁長、承載力計算、變形計算和褥墊厚度。墊厚度。 規(guī)范設計要點規(guī)范設計要點 (一一) 水泥粉煤灰碎石樁可只在基礎范圍內布置，水泥粉煤灰碎石樁可只在基礎范圍內布置，樁徑宜取樁徑宜取 350 600mm。 (二二)樁距應根據(jù)設計要求的復合地基承載力、土樁距應根據(jù)設計要求的復合地基承載力、土性、施工工藝等確定，宜取性、施工工藝等確定，宜取 3 5倍樁徑。倍樁徑。 (三三) 樁頂和基礎之間應設置褥墊層，褥墊層厚度樁頂和基礎之間應設置褥墊層，褥墊層厚度宜取宜取 150 300mm，當樁徑大或樁距大時褥墊層，當樁徑大或樁距大時褥墊層厚度宜取高值。厚度宜取高值。 （四）（四

38、） 褥墊層材料宜用中砂、粗砂、級配砂石或褥墊層材料宜用中砂、粗砂、級配砂石或碎石等，最大粒徑不宜大于碎石等，最大粒徑不宜大于 30mm。 （五）（五） 水泥粉煤灰碎石樁復合地基承載力特征值，水泥粉煤灰碎石樁復合地基承載力特征值，應通過現(xiàn)場復合地基載荷試驗確定，初步設計時應通過現(xiàn)場復合地基載荷試驗確定，初步設計時也可按下式估算：也可按下式估算：kspakspfmARmf,)1 ( （六）單樁豎向承載力特征值（六）單樁豎向承載力特征值 Ra的取值，應的取值，應符合下列規(guī)定：（符合下列規(guī)定：（1） 當采用單樁載荷試驗時，當采用單樁載荷試驗時，應將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)應將單樁豎向極限承載力除

39、以安全系數(shù) 2；（2） 當無單樁載荷試驗資料時，可按下式估當無單樁載荷試驗資料時，可按下式估算：算：ppniisiapaAqlquR1 （七）樁體試塊抗壓強度平均值應滿足下式要求（七）樁體試塊抗壓強度平均值應滿足下式要求 式中式中 fcu樁體混合料試塊樁體混合料試塊 （邊長（邊長 150mm立方體）立方體） 標準養(yǎng)護標準養(yǎng)護 28d立方體抗壓強度平均值立方體抗壓強度平均值 （kPa）。）。pacuARf3 （八）地基處理后的變形計算應按現(xiàn)行國家標準（八）地基處理后的變形計算應按現(xiàn)行國家標準 建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007的有關規(guī)定的有關規(guī)定執(zhí)行。復合土層的分層與天然地基

40、相同，各復合執(zhí)行。復合土層的分層與天然地基相同，各復合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的倍，倍， 值可按下式確定：值可按下式確定： 變形計算經(jīng)驗系數(shù)變形計算經(jīng)驗系數(shù)-s根據(jù)當?shù)爻两涤^測資料及經(jīng)根據(jù)當?shù)爻两涤^測資料及經(jīng)驗確定，也可采用規(guī)范表數(shù)值。驗確定，也可采用規(guī)范表數(shù)值。kskspff, 地基變形計算深度應大于復合土層的厚度，地基變形計算深度應大于復合土層的厚度，并符合現(xiàn)行國家標準并符合現(xiàn)行國家標準 建筑地基基礎設計建筑地基基礎設計規(guī)范規(guī)范GB50007中地基變形計算深度的有中地基變形計算深度的有關規(guī)定。關規(guī)定。二、設計步驟二、設計步驟 在進行具體

41、設計時可遵循以下步驟：在進行具體設計時可遵循以下步驟： （1）根據(jù)地基土性能、施工設備、布樁方式等）根據(jù)地基土性能、施工設備、布樁方式等條件初步確定樁徑和樁距，由樁徑和樁距可求條件初步確定樁徑和樁距，由樁徑和樁距可求出置換率。出置換率。 （2）由要求達到的復合地基承載力確定樁長；）由要求達到的復合地基承載力確定樁長； 由由 下式變化式定出樁土應力比：下式變化式定出樁土應力比：kspakspfmARmf,)1 ( 確定單樁承受的荷載：確定單樁承受的荷載： 樁頂應力：樁頂應力： 單樁承受的荷載：單樁承受的荷載： 由下式估算樁長由下式估算樁長 如果有單樁靜載試驗資料，可直接估算如果有單樁靜載試驗資料

42、，可直接估算樁長。樁長。kspfn,pksAfnp,ppniisiapaAqlquR1 樁身強度可按下式估算： R28=kp 式中：k安全系數(shù)，取2.53.0；p樁頂最大應力（kPa）. CFG樁設計的抗壓強度應不小于樁設計的抗壓強度應不小于R28。 配料設計：由樁身設計的抗壓強度，根據(jù)室內配料設計：由樁身設計的抗壓強度，根據(jù)室內試驗及以往工程經(jīng)驗，確定配比。試驗及以往工程經(jīng)驗，確定配比。 配料舉例：每盤料：碎石（配料舉例：每盤料：碎石（2040mm）0.2m3，石屑（石屑（10mm）0.1m3，粉煤灰，粉煤灰0.05m3，425#水水泥泥2537.5kg，28天齡期的立方體抗壓強度為天齡期的立方體抗壓強度為67MPa。 （5）確定褥墊厚度：）確定褥墊厚度： 由要求達到的樁土應力比和樁土分擔荷載參照有由要求達到的樁土應力比和樁土分擔荷載參照有關試驗資料和工程經(jīng)驗確定一個合理厚度關試驗資料和工程經(jīng)驗確定一個合理厚度。 重點及思考題、例題重點及思考題、例題 1、振沖碎石樁復合地基承載力的確定，設計步、振沖碎石樁復合地基承載力的確定，設計步驟？驟？ 2、CFG樁的適用范圍是哪些？在初步設計時如樁的適用范圍是哪些？在初步設計時如何估算復合地基承載力特征值？何估算復合地基承載力特征值？ 3、 CFG樁褥墊應采用多厚？它有何作用？樁褥墊應采用多厚？它有何作用？ 4、例題：如何估