第14章--水泥粉煤灰碎石桩

1、第第1414章章 水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法Chapter 14 Cement Flyash Gravel Pile 14.3 CFGCFG桩复合地基的工程特性桩复合地基的工程特性 14.2 加固原理加固原理 14.1 概述概述 14.4 CFGCFG桩复合地基的设计计算桩复合地基的设计计算 14.5 CFGCFG桩复合地基的施工桩复合地基的施工14.1 14.1 概概 述述14.1 Introduction水泥粉煤灰碎石桩又称为水泥粉煤灰碎石桩又称为CFG桩，是由桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和而成的高粘结强度桩，桩体料加水拌和

2、而成的高粘结强度桩，桩体和桩间土、褥垫层一起组成水泥粉煤灰和桩间土、褥垫层一起组成水泥粉煤灰碎石桩复合地基。碎石桩复合地基。我国从我国从20世纪世纪70年代起就开始利用碎石桩加年代起就开始利用碎石桩加固地基，在砂土和粉土中消除地基液化和提固地基，在砂土和粉土中消除地基液化和提高地基承载力。后来逐渐把碎石桩的应用范高地基承载力。后来逐渐把碎石桩的应用范围扩大，用到塑性指数较大、挤密效果不明围扩大，用到塑性指数较大、挤密效果不明显的粘性土中，以期提高地基的承载力。显的粘性土中，以期提高地基的承载力。但大量的工程实践表明对这类土采用碎石桩但大量的工程实践表明对这类土采用碎石桩加固，承载力提高幅度不大

3、，原因在于：碎加固，承载力提高幅度不大，原因在于：碎石桩属于散体材料桩，本身没有粘结强度，石桩属于散体材料桩，本身没有粘结强度，主要依靠周围土体的约束来抵抗基础传来的主要依靠周围土体的约束来抵抗基础传来的荷载。土体越软，对桩的约束作用越差，桩荷载。土体越软，对桩的约束作用越差，桩传递竖向荷载的能力越弱。传递竖向荷载的能力越弱。CFG桩是针对碎石桩承载特性的上述不足加桩是针对碎石桩承载特性的上述不足加以改进继而发展起来的。以改进继而发展起来的。其机理在于：在碎石桩中掺加适量的石屑、其机理在于：在碎石桩中掺加适量的石屑、粉煤灰和水泥，加水拌和形成一种粘结强度粉煤灰和水泥，加水拌和形成一种粘结强度较

4、高的桩体，使之具有刚性桩的某些性状；较高的桩体，使之具有刚性桩的某些性状；一般情况下不仅可以全桩长发挥桩的侧阻作一般情况下不仅可以全桩长发挥桩的侧阻作用，当桩落在好土层时也能很好地发挥端阻用，当桩落在好土层时也能很好地发挥端阻作用，表现出很强的刚性桩性状，复合地基作用，表现出很强的刚性桩性状，复合地基的承载力得到较大提高。的承载力得到较大提高。各种材料的作用：各种材料的作用：CFG桩的骨干材料为碎桩的骨干材料为碎石，系粗骨料；石屑为中等粒径骨料，当石，系粗骨料；石屑为中等粒径骨料，当桩体强度小于桩体强度小于5MPa时，石屑的掺入可使桩时，石屑的掺入可使桩体级配良好，对保证桩体强度起到重要作体级

5、配良好，对保证桩体强度起到重要作用。试验表明，在相同的碎石和水泥掺量用。试验表明，在相同的碎石和水泥掺量条件下，掺入石屑可比不掺入石屑强度增条件下，掺入石屑可比不掺入石屑强度增加加50左右；粉煤灰既是细骨料，又有低左右；粉煤灰既是细骨料，又有低标号水泥的作用，可使桩体具有明显的后标号水泥的作用，可使桩体具有明显的后期强度；水泥则为粘结剂，主要起胶结作期强度；水泥则为粘结剂，主要起胶结作用。用。优点：优点：（1 1）CFG桩桩体材料可以掺入工业废桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰，不配钢筋以及充分发挥桩间土的承料粉煤灰，不配钢筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基础的载能力，工程造价一

6、般为桩基础的1/31/2，经济效益和社会效益非常显著。经济效益和社会效益非常显著。 （2 2）施工工艺上具有施工速度快、工期短）施工工艺上具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低的特点。、质量容易控制、工程造价低的特点。目前该方法已经成为许多地区应用最普遍的地目前该方法已经成为许多地区应用最普遍的地基处理技术之一。基处理技术之一。 适用范围：适用范围： CFG CFG桩法适用于处理粘性土、粉土、砂桩法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。定其适用性。

7、水泥粉煤灰碎石桩复合地基属于刚水泥粉煤灰碎石桩复合地基属于刚性桩复合地基，具有承载力提高幅度大，性桩复合地基，具有承载力提高幅度大，地基变形小等优点。并可适用于多种基地基变形小等优点。并可适用于多种基础形式：条基、独立基础、箱基和筏基础形式：条基、独立基础、箱基和筏基等。等。CFG桩施工所需机具长螺旋钻机长螺旋钻机振动沉拔桩锤振动沉拔桩锤泥浆护壁所采用的钻机泥浆护壁所采用的钻机CFG CFG 桩机桩机CFGCFG桩地基处理桩地基处理CFGCFG桩地基处理桩地基处理CFGCFG桩地基处理桩地基处理14.214.2 加固机理加固机理CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层桩加固软弱地基，桩和

8、桩间土一起通过褥垫层形成形成CFG桩复合地基。其加固软弱地基的主要作用桩复合地基。其加固软弱地基的主要作用有三种：有三种：1 1）桩体作用；）桩体作用；2 2）挤密作用；）挤密作用；3 3）褥垫层）褥垫层作用。作用。（一）桩体作用（一）桩体作用CFGCFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下料。在荷载作用下CFGCFG桩的压缩性明显比周围软土桩的压缩性明显比周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随着地基的小，因此基础传给复合地基的附加应力随着地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，

9、复合地基的地基的CFGCFG桩起到了桩体作用。桩起到了桩体作用。（二）挤密作用（二）挤密作用 CFG桩采用振动沉管法施工，由于振动和挤压作桩采用振动沉管法施工，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密。经加固后地基土的含水量、用使桩间土得到挤密。经加固后地基土的含水量、孔隙比、压缩系数均有所减小；重度、压缩模量均孔隙比、压缩系数均有所减小；重度、压缩模量均有所增加，说明经加固后桩间土已挤密。有所增加，说明经加固后桩间土已挤密。（三）褥垫层作用（三）褥垫层作用由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫，由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫，在复合地基中有如下几种作用：在复合地基中有如下几种作用：

10、1. 保证桩土共同承担荷载保证桩土共同承担荷载褥垫层的设置为褥垫层的设置为CFG桩复合地基在受荷后提供桩复合地基在受荷后提供了桩上、下刺入的条件，即使桩端落在好土层了桩上、下刺入的条件，即使桩端落在好土层上，至少可以提供上刺入条件，以保证桩间土上，至少可以提供上刺入条件，以保证桩间土始终参与工作。始终参与工作。2. 减少基础底面的应力集中减少基础底面的应力集中当褥垫层厚度当褥垫层厚度 H0 时，桩对基础的应力集中时，桩对基础的应力集中很显著，和桩基础一样，需要考虑桩对基础的很显著，和桩基础一样，需要考虑桩对基础的冲切破坏。冲切破坏。 当当 H大到一定程度后，基底反力即为天然地基大到一定程度后，

11、基底反力即为天然地基的反力分布。一般地，当褥垫层厚度大于的反力分布。一般地，当褥垫层厚度大于10cm时，桩对基础底面产生的应力集中已显著降低；时，桩对基础底面产生的应力集中已显著降低；当当 H为为30cm时，应力集中已很小。所以褥垫层时，应力集中已很小。所以褥垫层厚度取厚度取1030cm为宜。为宜。3. 调整桩土荷载分担比调整桩土荷载分担比复合地基桩、土荷载分担，可用桩、土应力比复合地基桩、土荷载分担，可用桩、土应力比n表示，也可用桩、土荷载分担比表示。表示，也可用桩、土荷载分担比表示。当褥垫层厚度当褥垫层厚度 H0，桩土应力比很大。在软土，桩土应力比很大。在软土中，桩土应力比中，桩土应力比n

12、可以超过可以超过100，桩分担的荷载相，桩分担的荷载相当大。当当大。当 H很大时，桩土应力比接近很大时，桩土应力比接近1。此时桩。此时桩的荷载分担比很小。的荷载分担比很小。4. 调整桩、土水平荷载的分担调整桩、土水平荷载的分担试验表明，褥垫层厚度越大，桩顶水平位移越小试验表明，褥垫层厚度越大，桩顶水平位移越小，即桩顶承受的水平荷载越小。大量实践表明，即桩顶承受的水平荷载越小。大量实践表明，褥垫层厚度不小于褥垫层厚度不小于10cm时，桩体不会发生水平时，桩体不会发生水平折断，桩在复合地基中不会失去工作能力。折断，桩在复合地基中不会失去工作能力。褥垫层的合理厚度褥垫层的合理厚度由上述知，由上述知，

13、 褥垫层厚度过小，桩对基础将产褥垫层厚度过小，桩对基础将产生很显著的应力集中，需考虑桩对基础的冲切，生很显著的应力集中，需考虑桩对基础的冲切，这势必导致基础加厚。如果基础承受水平荷载作这势必导致基础加厚。如果基础承受水平荷载作用，可能造成复合地基中桩发生断裂。褥垫层用，可能造成复合地基中桩发生断裂。褥垫层厚度过小，桩间土承载能力不能充分发挥，要达厚度过小，桩间土承载能力不能充分发挥，要达到设计要求的承载力，必然要增加桩的数量或长到设计要求的承载力，必然要增加桩的数量或长度，造成经济上的浪费。度，造成经济上的浪费。褥垫层厚度大，能够充分发挥桩间土的承载能褥垫层厚度大，能够充分发挥桩间土的承载能力

14、。若褥垫层厚度过大，会导致桩土应力比等于力。若褥垫层厚度过大，会导致桩土应力比等于或接近或接近1。此时桩承担的荷载太少，实际上复合。此时桩承担的荷载太少，实际上复合地基中桩的设置已失去了意义。这样设计的复合地基中桩的设置已失去了意义。这样设计的复合地基，其承载力不会比天然地基承载力有较大的地基，其承载力不会比天然地基承载力有较大的提高，而且建筑物的沉降也大。提高，而且建筑物的沉降也大。综合以上分析，结合大量的工程实践，同时考虑综合以上分析，结合大量的工程实践，同时考虑到技术上可靠、经济上合理，到技术上可靠、经济上合理，褥垫层厚度取褥垫层厚度取1030cm为宜。为宜。14.4 14.4 CFGC

15、FG桩复合地基工程特性桩复合地基工程特性14.4 Features of CFG Composite Foundation1 1、承载力提高幅度大、可调性高、承载力提高幅度大、可调性高2 2、适应范围广、适应范围广3 3、刚性桩的性状明显、刚性桩的性状明显4 4、桩体的排水作用、桩体的排水作用5 5、时间效应、时间效应1 1、承载力提高幅度大、可调性强、承载力提高幅度大、可调性强CFG桩的桩长可以从几米到二十多米，并且可桩的桩长可以从几米到二十多米，并且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载占总荷全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载占总荷载的百分比可在载的百分比可在40%75%之间变化，使得复之间

16、变化，使得复合地基承载力大幅度提高并具有很大的可调性合地基承载力大幅度提高并具有很大的可调性。当地基承载力较高时，荷载又不大，可将桩。当地基承载力较高时，荷载又不大，可将桩长设计得短一点，荷载大时桩长可设计得长一长设计得短一点，荷载大时桩长可设计得长一些。特别是天然地基承载力较低而设计要求的些。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高，用柔性桩复合地基一般难以满足承载力较高，用柔性桩复合地基一般难以满足设计要求时，采用设计要求时，采用CFG桩复合地基比较容易满桩复合地基比较容易满足要求。足要求。2 2、适应范围广、适应范围广对基础型式而言，对基础型式而言，CFG桩既可以适用于条形基础桩既

17、可以适用于条形基础、独立基础，也可用于筏板基础和箱形基础。、独立基础，也可用于筏板基础和箱形基础。对于土性而言，对于土性而言，CFG桩可用于填土、饱和及非饱桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，也可用于和粘性土，既可用于挤密效果好的土，也可用于挤密效果差的土。挤密效果差的土。地基土是具有良好挤密效果的砂土、粉土时，振地基土是具有良好挤密效果的砂土、粉土时，振动可使土挤密，桩间土的承载力可有较大幅度的动可使土挤密，桩间土的承载力可有较大幅度的提高，提高，CFG桩是适用的。桩是适用的。当当CFGCFG桩用于挤密效果好的土时，承载力的提桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高值既有挤

18、密分量，又有置换分量；当高值既有挤密分量，又有置换分量；当CFGCFG桩桩用于不可挤密土时，承载力的提高只与置换作用于不可挤密土时，承载力的提高只与置换作用有关。用有关。而塑性指数高的饱和软黏土，成桩时土的挤密而塑性指数高的饱和软黏土，成桩时土的挤密分量为零。承载力的提高唯一取决于桩的置换分量为零。承载力的提高唯一取决于桩的置换作用。由于桩间土承载力太低，土的荷载分担作用。由于桩间土承载力太低，土的荷载分担比太低，因此不宜采用复合地基。比太低，因此不宜采用复合地基。3、刚性桩的性状明显刚性桩的性状明显对于柔性桩和散体材料桩，如碎石桩、砂石桩对于柔性桩和散体材料桩，如碎石桩、砂石桩等，它们主要是

19、通过有限的桩长（等，它们主要是通过有限的桩长（6 610m10m）传）传递竖向荷载。当桩长大于某一数值后，桩传递递竖向荷载。当桩长大于某一数值后，桩传递荷载的作用已显著减小。荷载的作用已显著减小。而而CFGCFG桩像刚性桩一样，可全长发挥侧阻，桩端桩像刚性桩一样，可全长发挥侧阻，桩端落在好的土层上时，具有明显的端承作用。落在好的土层上时，具有明显的端承作用。对上部软下部硬的地质条件，碎石桩将荷载向对上部软下部硬的地质条件，碎石桩将荷载向深层传递非常困难。而深层传递非常困难。而CFGCFG桩因为具有刚性桩的桩因为具有刚性桩的性状，向深层土传递荷载是其重要的工程特性性状，向深层土传递荷载是其重要的

20、工程特性。4、桩体的排水作用桩体的排水作用CFG桩在饱和粉土和砂土中施工时，由于沉管和桩在饱和粉土和砂土中施工时，由于沉管和拔管的振动，会使土体产生超静孔隙水压力。另拔管的振动，会使土体产生超静孔隙水压力。另外，刚刚施工完的外，刚刚施工完的CFG桩将是一个良好的排水通桩将是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上排除，直到道，孔隙水将沿着桩体向上排除，直到CFG桩桩桩桩体结硬为止，这样的排水工程可延续几小时。体结硬为止，这样的排水工程可延续几小时。由工程实践知，排水作用对减少因孔隙水压力消由工程实践知，排水作用对减少因孔隙水压力消散太慢引起地面隆起和增加桩间土的密实度大为散太慢引起地面隆起和增

21、加桩间土的密实度大为有利。有利。5、时间效应时间效应利用振动沉管桩机施工，将会对周围土产生扰利用振动沉管桩机施工，将会对周围土产生扰动。特别是对灵敏度较高的土，会使结构强度动。特别是对灵敏度较高的土，会使结构强度破坏，强度降低。施工结束后，随着恢复期的破坏，强度降低。施工结束后，随着恢复期的增长，结构强度会有所恢复。增长，结构强度会有所恢复。复合地基承载力的提高，既包含了桩间土结构复合地基承载力的提高，既包含了桩间土结构强度的恢复，也包括了桩、土间相互作用的加强度的恢复，也包括了桩、土间相互作用的加强。强。6、桩体强度和承载力的关系桩体强度和承载力的关系当桩体强度大于某一数值时，提高桩身强度等

22、当桩体强度大于某一数值时，提高桩身强度等级对复合地基承载力没有影响。因此复合地基级对复合地基承载力没有影响。因此复合地基设计时，不必把桩体强度值设计得很高。一般设计时，不必把桩体强度值设计得很高。一般取桩顶应力的取桩顶应力的3倍即可。倍即可。7、复合地基变形小复合地基变形小复合地基模量大、建筑物的沉降量小是复合地基模量大、建筑物的沉降量小是CFG桩桩复合地基的重要特点之一。大量工程实践表明复合地基的重要特点之一。大量工程实践表明，建筑物的沉降量一般可控制在，建筑物的沉降量一般可控制在24cm。对于上部和中部有软弱土层的地基，采用对于上部和中部有软弱土层的地基，采用CFG桩加固时，桩端放在下面好

23、的土层上可以获得桩加固时，桩端放在下面好的土层上可以获得模量很高的复合地基，建筑物的沉降都不大。模量很高的复合地基，建筑物的沉降都不大。一、设计思想：一、设计思想：当当CFGCFG桩桩体强度用得较高时，具有刚性桩的桩桩体强度用得较高时，具有刚性桩的性状，有的设计人员常将其与桩基础相联系。性状，有的设计人员常将其与桩基础相联系。现讨论现讨论CFGCFG桩复合地基与桩基础的区别。桩复合地基与桩基础的区别。桩基础是常用的基础类型，桩在桩基础中既可桩基础是常用的基础类型，桩在桩基础中既可承受竖向荷载，也可承受水平荷载，众所周知承受竖向荷载，也可承受水平荷载，众所周知，桩是一种细长构件，它传递水平荷载得

24、能力，桩是一种细长构件，它传递水平荷载得能力远远小于传递竖向荷载的能力，设计时采用桩远远小于传递竖向荷载的能力，设计时采用桩基础承受竖向荷载是扬其长，使其承受水平荷基础承受竖向荷载是扬其长，使其承受水平荷载是用其短载是用其短14.5 CFG14.5 CFG桩复合地基设计计算桩复合地基设计计算14.5 Design of CFG Composite Foundation在桩基础中，桩只存在向下刺入的可能。当承在桩基础中，桩只存在向下刺入的可能。当承台承受竖直荷载时，对于摩擦桩，桩端向下刺台承受竖直荷载时，对于摩擦桩，桩端向下刺入，承台发生沉降变形，桩间土可以发挥一定入，承台发生沉降变形，桩间土可

25、以发挥一定的承载作用，且沉降变形越大，桩间土的作用的承载作用，且沉降变形越大，桩间土的作用越明显；桩距越大，桩间土发挥的作用也就越越明显；桩距越大，桩间土发挥的作用也就越大。对于端承桩，承台沉降变形一般很小，桩大。对于端承桩，承台沉降变形一般很小，桩间土承载能力很难发挥。但即使是摩擦桩，桩间土承载能力很难发挥。但即使是摩擦桩，桩间土承载力的发挥占承载力的百分比也很小，间土承载力的发挥占承载力的百分比也很小，且难定量预估。且难定量预估。CFGCFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩

26、间土始终参与工作。因此竖向承载力设计桩间土始终参与工作。因此竖向承载力设计首先是将土的承载力充分发挥，不足的部分首先是将土的承载力充分发挥，不足的部分由由CFGCFG桩来承担。由于桩来承担。由于CFGCFG桩复合地基置换率桩复合地基置换率不高，基础下桩间土承受的荷载是一个不小不高，基础下桩间土承受的荷载是一个不小的数值。总的荷载扣除桩间土承担的荷载才的数值。总的荷载扣除桩间土承担的荷载才是是CFGCFG桩承受的荷载。显然，与传统的桩基础桩承受的荷载。显然，与传统的桩基础设计思想相比，桩的数量可以大大减少，再设计思想相比，桩的数量可以大大减少，再加上加上CFGCFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤

27、灰桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺加料，大大降低了工程造价作为掺加料，大大降低了工程造价另外另外CFGCFG桩不仅用来加固软弱地基，对于较好桩不仅用来加固软弱地基，对于较好的地基土，若建筑物荷载较大，天然地基承载的地基土，若建筑物荷载较大，天然地基承载力不足或变形不能满足要求，就可以采用力不足或变形不能满足要求，就可以采用CFGCFG桩进行加固处理。桩进行加固处理。在设计中，在设计中，CFGCFG桩不仅可以采用同一桩长，也桩不仅可以采用同一桩长，也可以根据设计条件和地质条件采用不同桩长间可以根据设计条件和地质条件采用不同桩长间隔布置，甚至采用隔布置，甚至采用CFGCFG桩和其他桩型组合，

28、如桩和其他桩型组合，如CFGCFG桩与夯实水泥土桩、碎石桩等间隔布置，桩与夯实水泥土桩、碎石桩等间隔布置，形成多元复合地基（也称多桩型复合地基）。形成多元复合地基（也称多桩型复合地基）。二、设计参数：二、设计参数：CFGCFG桩复合地基设计主要确定一下桩复合地基设计主要确定一下5 5 个设计参数个设计参数分别为桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫分别为桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层厚度及材料。层厚度及材料。设计时除满足地基承载力和变形条件外，还要设计时除满足地基承载力和变形条件外，还要考虑以下诸多因素并进行综合分析来确定设计考虑以下诸多因素并进行综合分析来确定设计参数。即设计时必须明确地基

29、处理是为了解决参数。即设计时必须明确地基处理是为了解决地基承载力问题、变形问题还是液化问题，解地基承载力问题、变形问题还是液化问题，解决问题的目的不同，采用的工艺、设计方法、决问题的目的不同，采用的工艺、设计方法、布桩型式均不同。布桩型式均不同。CFGCFG桩复合地基设计中设计参数确定如下：桩复合地基设计中设计参数确定如下：桩长。桩长。CFGCFG桩复合地基要求桩端落在好的土层桩复合地基要求桩端落在好的土层上，这是上，这是CFGCFG桩复合地基设计的一个重要原则。桩复合地基设计的一个重要原则。因此，桩长是因此，桩长是CFGCFG桩复合地基设计时首先要确定桩复合地基设计时首先要确定的参数，取决于

30、建筑物对承载力和变形的要求的参数，取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素。设计时应根据、土质条件和设备能力等因素。设计时应根据勘查报告分析各土层，确定桩端的持力层和桩勘查报告分析各土层，确定桩端的持力层和桩长，并计算单桩承载力。长，并计算单桩承载力。桩径桩径d d。CFGCFG桩桩径的确定取决于所采用的成桩桩径的确定取决于所采用的成桩设备。一般设计桩径为桩设备。一般设计桩径为350350600mm600mm。 桩间距。桩间距。一般桩间距一般桩间距s s（3 35 5）d d，桩间距，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土

31、性与施工机具。一般设计要求的承载力形、土性与施工机具。一般设计要求的承载力高时高时s s取小值，但必须考虑施工时相邻桩之间取小值，但必须考虑施工时相邻桩之间的影响，就施工而言，希望采用较大的桩距和的影响，就施工而言，希望采用较大的桩距和较长的桩长，因此较长的桩长，因此s s的大小应综合考虑。的大小应综合考虑。A A、对挤密性好的土，如砂、粉土和松散的填、对挤密性好的土，如砂、粉土和松散的填土等，桩距可取较小值。土等，桩距可取较小值。B B、对单、双排布桩的条形基础和面积不大的、对单、双排布桩的条形基础和面积不大的独立基础等，桩距可取较小，反之，筏基、箱独立基础等，桩距可取较小，反之，筏基、箱基

32、以及多排布桩的条基、设备基础等，桩距应基以及多排布桩的条基、设备基础等，桩距应适当放大。适当放大。C C、地下水位高、地下水丰富的建筑场地，桩距、地下水位高、地下水丰富的建筑场地，桩距也应适当放大。也应适当放大。桩体强度。桩体强度。原则上，桩体配比按桩体强度控制原则上，桩体配比按桩体强度控制，桩体试块抗压强度应满足下式要求：，桩体试块抗压强度应满足下式要求：式中：式中： 桩体混合料试块标准养护桩体混合料试块标准养护28d28d立方体抗压强度平均值（立方体抗压强度平均值（KPaKPa） 单桩竖向承载力特征值（单桩竖向承载力特征值（KNKN）3acupRfAcufaR桩的截面面积桩的截面面积褥垫层

33、厚度及材料。褥垫层厚度及材料。褥垫层厚度一般取褥垫层厚度一般取101030cm30cm为宜，当桩径和桩间距过大时，结合对土为宜，当桩径和桩间距过大时，结合对土性的考虑，褥垫层厚度还可适当加大。褥垫层性的考虑，褥垫层厚度还可适当加大。褥垫层材料可用粗砂、中砂、碎石、级配砂石（最大材料可用粗砂、中砂、碎石、级配砂石（最大粒径不宜大于粒径不宜大于20mm20mm）。）。 单桩竖向承载力单桩竖向承载力 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值R Ra a的取值应符的取值应符合下列规定：合下列规定： （1 1）当采用单桩载荷试验时，应将单）当采用单桩载荷试验时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系数桩竖向极

34、限承载力除以安全系数2 2； （2 2）当无单桩载荷试验资料时，可按）当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：下式估算：ppniisipaAqlquR1复合地基承载力复合地基承载力 复合地基承载力特征值应通过现场复复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可合地基载荷试验确定，初步设计时也可按下式估算：按下式估算： 式中：式中：为桩间土承载力折减系数，宜为桩间土承载力折减系数，宜按地区经验确定，如无经验时可取按地区经验确定，如无经验时可取0.750.750.950.95，天然地基承载力较高时取，天然地基承载力较高时取大值。大值。skpaspkfmARmf)1( 沉降计算沉降

35、计算 复合土层的沉降可采用分层总和法计算，复合土层的沉降可采用分层总和法计算，复合土层的分层与天然地基相同，各复合复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的量的 倍，倍， 值可按下式确定：值可按下式确定： 式中式中 f fakak基础底面下天然地基承载力基础底面下天然地基承载力特征值（特征值（kPakPa）。）。 akspkff三、布桩三、布桩CFGCFG桩可只在基础范围以内布桩。桩可只在基础范围以内布桩。对于墙下条形基础，对于墙下条形基础，在轴心荷载作用下，在轴心荷载作用下，可采用单排、双排或多排布桩，且桩位宜可采用单排、

36、双排或多排布桩，且桩位宜沿轴线对称。在偏心荷载作用下，可采用沿轴线对称。在偏心荷载作用下，可采用沿轴线非对称布桩。沿轴线非对称布桩。对于独立基础、箱形基础、筏形基础，对于独立基础、箱形基础、筏形基础，基础边缘基础边缘到桩的中心距一般为到桩的中心距一般为1 1倍桩径或基础边缘到桩边倍桩径或基础边缘到桩边缘的最小距离不宜小于缘的最小距离不宜小于150mm，对条基不宜小，对条基不宜小于于75mm。对可液化地基或有必要时，对可液化地基或有必要时，可在基础外一定范围可在基础外一定范围内设置护桩（可液化地基一般用碎石桩做护桩）内设置护桩（可液化地基一般用碎石桩做护桩）布桩时要考虑受力的合理性，尽量利用桩间

37、土应布桩时要考虑受力的合理性，尽量利用桩间土应力产生的附加应力对桩侧阻力的增大作用。通常力产生的附加应力对桩侧阻力的增大作用。通常桩间土应力越大，作用在桩上的水平力越大，桩桩间土应力越大，作用在桩上的水平力越大，桩的侧阻力也越大。的侧阻力也越大。 1 CFG 1 CFG桩的施工应根据现场条件选用下列桩的施工应根据现场条件选用下列施工工艺：施工工艺： （1 1）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、砂土、素下水位以上的粘性土、粉土、砂土、素填土、中等密实以上的砂土；填土、中等密实以上的砂土； （2 2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成）长螺旋钻孔、管内泵

38、压混合料成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地；对噪声或泥浆污染要求严格的场地；施工工艺主要有：施工工艺主要有：1.1.振动沉管振动沉管CFGCFG桩：桩：其属于挤土成桩工艺，主要适用于其属于挤土成桩工艺，主要适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土及松散砂土等地质粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土及松散砂土等地质条件，尤其适用于松散的粉土、粉细砂的加固。优点：条件，尤其适用于松散的粉土、粉细砂的加固。优点：施工操作简便、施工费用低、对桩间土的挤密效应显著施工操作简便、施工费用低、对桩间土的挤密效应显著等。采用该工艺可以提高地基承载力、

39、减少地基变形以等。采用该工艺可以提高地基承载力、减少地基变形以及消除地基液化，到目前为止该工艺仍是及消除地基液化，到目前为止该工艺仍是CFGCFG桩主要施桩主要施工工艺之一，主要应用于挤密效果好的土和可液化土的工工艺之一，主要应用于挤密效果好的土和可液化土的地基加固工程，空旷地区或施工场地周围没有管线、精地基加固工程，空旷地区或施工场地周围没有管线、精密设备以及不扰民的地基处理工程。密设备以及不扰民的地基处理工程。14.6 CFG14.6 CFG桩复合地基施工桩复合地基施工14.6 Construction of CFG Composite Foundation但振动沉管但振动沉管CFGCFG

40、桩施工工艺也存在如下缺点：桩施工工艺也存在如下缺点：（1 1）难以穿透厚的硬土层，如砂层、卵石层等）难以穿透厚的硬土层，如砂层、卵石层等。当基础底面以上的土层中存在承载力较高的硬。当基础底面以上的土层中存在承载力较高的硬土层时，不得不采用引孔等措施，或者采用其他土层时，不得不采用引孔等措施，或者采用其他成桩工艺。成桩工艺。（2 2）振动及噪音污染严重。其振动和噪音污染）振动及噪音污染严重。其振动和噪音污染会对施工现场周围居民正常生活产生不良影响，会对施工现场周围居民正常生活产生不良影响，故不少地区规定不能在居民区采用振动沉管故不少地区规定不能在居民区采用振动沉管CFGCFG桩施工工艺。桩施工工

41、艺。（3 3）在靠近已有建筑物施工时，振动对已有建）在靠近已有建筑物施工时，振动对已有建筑物可能产生不良影响。筑物可能产生不良影响。（4 4）振动沉管）振动沉管CFGCFG桩施工工艺为挤土成桩工艺，桩施工工艺为挤土成桩工艺，在饱和粘性土中成桩，会造成地表隆起、挤断已在饱和粘性土中成桩，会造成地表隆起、挤断已打桩、降低桩间土强度的后果，容易出现缩颈、打桩、降低桩间土强度的后果，容易出现缩颈、断桩等质量事故。断桩等质量事故。（5 5）施工时，混合料从搅拌机到桩基进料口的）施工时，混合料从搅拌机到桩基进料口的水平运输一般为翻斗车或人工运输，效果相对较水平运输一般为翻斗车或人工运输，效果相对较低，对于

42、长桩，拔管时尚需空中投料，操作不便低，对于长桩，拔管时尚需空中投料，操作不便2. 2. 长螺旋钻管内泵压长螺旋钻管内泵压CFGCFG桩：桩：鉴于振动沉管鉴于振动沉管CFG桩的以上缺点，桩的以上缺点，1987年中国建筑科学研究院年中国建筑科学研究院等单位进行了技术攻关，经过几年的课题研究和等单位进行了技术攻关，经过几年的课题研究和大量的工程实践，使得长螺旋钻管内泵压大量的工程实践，使得长螺旋钻管内泵压CFG桩桩的施工设备和施工工艺趋于完善。该工艺主要具的施工设备和施工工艺趋于完善。该工艺主要具有如下优点：有如下优点：低噪音，无泥浆污染，成桩不产生振动，可避低噪音，无泥浆污染，成桩不产生振动，可避

43、免对已打桩产生不良影响；免对已打桩产生不良影响；成孔穿透能力强，可穿透硬土层；成孔穿透能力强，可穿透硬土层；施工效率高。施工效率高。除了上述两种常见的除了上述两种常见的CFGCFG桩施工工艺外，还可根桩施工工艺外，还可根据土质情况、设备条件选用以下工艺：据土质情况、设备条件选用以下工艺：3.3.长螺旋钻孔灌注成桩：长螺旋钻孔灌注成桩：属非挤土成桩工艺，该属非挤土成桩工艺，该工艺具有穿透能力强，无振动、低噪音、无泥浆工艺具有穿透能力强，无振动、低噪音、无泥浆污染等特点，但要求桩长范围内无地下水，以保污染等特点，但要求桩长范围内无地下水，以保证成孔时不塌孔。适用于粘性土、粉土和填土地证成孔时不塌孔

44、。适用于粘性土、粉土和填土地基。基。4.4.泥浆护壁钻孔灌注成桩：泥浆护壁钻孔灌注成桩：适用于粘性土、粉土适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、砾（碎）石土及风化岩层分、砂土、人工填土、砾（碎）石土及风化岩层分布的地基。布的地基。亦适用于对振动噪音要求严格的场地。该方法亦适用于对振动噪音要求严格的场地。该方法钻孔速度较快，但是泥浆对场地的污染严重，钻孔速度较快，但是泥浆对场地的污染严重，影响后续孔的施工，且往往孔底沉渣较大也会影响后续孔的施工，且往往孔底沉渣较大也会影明成桩质量。影明成桩质量。 5.5.人工或机械洛阳产成孔灌注成桩：人工或机械洛阳产成孔灌注成桩：适用于处适用于处理深度不大、地下水

45、位以上的粘性土、粉土和理深度不大、地下水位以上的粘性土、粉土和填土地基。填土地基。二、振动沉管二、振动沉管 CFG CFG 桩施工工艺桩施工工艺1. 1. 施工中常见的几个问题施工中常见的几个问题（1 1）施工对土的强度影响。）施工对土的强度影响。就土的挤密性而言，可将地基土分为三大类：就土的挤密性而言，可将地基土分为三大类：其一为挤密性好的土，如松散填土、粉土、砂其一为挤密性好的土，如松散填土、粉土、砂土等；其二为可挤密性土，如塑性指数不大的土等；其二为可挤密性土，如塑性指数不大的松散的粉质粘土和非饱和粘性土；其三为不可松散的粉质粘土和非饱和粘性土；其三为不可挤密土，如塑性指数高的饱和软粘土

46、和淤泥质挤密土，如塑性指数高的饱和软粘土和淤泥质土，振动使其结构破坏，强度反而降低。土，振动使其结构破坏，强度反而降低。（2 2）缩颈和断桩）缩颈和断桩在饱和软土中成桩，桩基的振动力较小；当采在饱和软土中成桩，桩基的振动力较小；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，使得已打桩被挤扁成椭圆形或不规现为挤压，使得已打桩被挤扁成椭圆形或不规则形，严重的产生缩颈和断桩。则形，严重的产生缩颈和断桩。在上部有较硬的土层或中间夹有硬土层中成桩在上部有较硬的土层或中间夹有硬土层中成桩，桩基的振动力较大，对已打桩的影响主要为，桩基的振动力较大，对已打桩的影

47、响主要为振动破坏。采用隔桩跳打工艺，若已打桩结硬振动破坏。采用隔桩跳打工艺，若已打桩结硬强度又不太高，在中间补打新桩时，已打桩有强度又不太高，在中间补打新桩时，已打桩有时会被震裂。提升沉管速度太快也可能导致缩时会被震裂。提升沉管速度太快也可能导致缩颈和断桩。颈和断桩。（3 3）桩体强度不均匀。）桩体强度不均匀。拔管太慢或留振时间过长，会导致桩端水泥含拔管太慢或留振时间过长，会导致桩端水泥含量较少，桩顶浮浆过多，而且混合料也容易产量较少，桩顶浮浆过多，而且混合料也容易产生离折，造成桩身强度不均匀。生离折，造成桩身强度不均匀。（4 4）土、料混合。）土、料混合。当采用活瓣桩靴成桩时，可能出现的问题

48、是桩当采用活瓣桩靴成桩时，可能出现的问题是桩靴开口打开的宽度不够，混合料下落不充分，靴开口打开的宽度不够，混合料下落不充分，造成桩端与土接触不密实活桩端附近桩段桩径造成桩端与土接触不密实活桩端附近桩段桩径较小。较小。若采用反插法，由于桩管垂直度很难保证，反插若采用反插法，由于桩管垂直度很难保证，反插容易使土与桩体材料混合，产生桩身掺土等缺陷容易使土与桩体材料混合，产生桩身掺土等缺陷。2.2.施工质量的控制措施施工质量的控制措施 （1 1）深入了解地质情况选用合理的成桩工艺，）深入了解地质情况选用合理的成桩工艺，严格按施工要求施工。在施工过程中，成桩的施严格按施工要求施工。在施工过程中，成桩的施

49、工工艺对工工艺对CFGCFG桩复合地基的质量至关重要，不合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。入了解地质情况。 （2 2）施工监测。）施工监测。施工监测一般能及时发现施工过程中的问题，施工监测一般能及时发现施工过程中的问题，可以使施工管理人员有根据把握施工工艺的决可以使施工管理人员有根据把握施工工艺的决策，对保证施工质量是至关重要的。策，对保证施工质量是至关重要的。施工过程中需做如下观测：施工场地标高观施工过程中需做如

50、下观测：施工场地标高观测；桩顶标高的观测；对桩顶上升量较大测；桩顶标高的观测；对桩顶上升量较大的桩或怀疑发生质量事故的桩开挖查看。的桩或怀疑发生质量事故的桩开挖查看。应观测新施工桩对已施工桩的影响应观测新施工桩对已施工桩的影响 （3 3）逐桩静压。）逐桩静压。对重要工程，应观测新施工桩对已施工桩的影响对重要工程，应观测新施工桩对已施工桩的影响，当发现桩断裂并脱开时，必须对逐个对桩进行，当发现桩断裂并脱开时，必须对逐个对桩进行快速静压，静压时间一般为快速静压，静压时间一般为3min3min，其目的在于将，其目的在于将可能发生已脱开的断桩结起来，使之能正常传递可能发生已脱开的断桩结起来，使之能正常

51、传递竖向载荷，消除可能出现的断桩对复合地基承载竖向载荷，消除可能出现的断桩对复合地基承载力造成的不良影响。这一技术对保证复合地基中力造成的不良影响。这一技术对保证复合地基中的桩正常工作和发现桩的施工质量问题是很有意的桩正常工作和发现桩的施工质量问题是很有意义。义。（4 4）采用正确的打桩顺序）采用正确的打桩顺序 在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压己打桩，使已打桩被挤扁形成椭圆状桩将挤压己打桩，使已打桩被挤扁形成椭圆状或不规则形状，严重的产生缩颈和断桩。此时或不规则形

52、状，严重的产生缩颈和断桩。此时，应采用隔桩跳打施工方案。，应采用隔桩跳打施工方案。 在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振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。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，隔桩跳打方法常容易造成已打桩断桩。此时，隔桩跳打方法不宜采用不宜采用 当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或

53、从一边向另一边，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对己结硬的己打桩产生影响避免新打桩的振动对己结硬的己打桩产生影响。此时，应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打。此时，应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。桩的振动造成已打桩的断桩。 （5 5）严格控制拔管速率）严格控制拔管速率 控制混合料泵送量与拔管速度相匹配，不得停控制混合料泵送量与拔管速度相匹配，不得停泵待料。泵待料。 拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而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

54、浆分布不匀，桩顶浮拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩端水泥含量较少，形成混合料离析现浆过多，桩端水泥含量较少，形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制象，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拔管速率。正常的拔管速率应控制在1.2-1.5 1.2-1.5 m/minm/min，一般桩顶浮浆可控制在，一般桩顶浮浆可控制在10 cm10 cm左右。左右。 （6 6）控制好混合料的坍落度）控制好混合料的坍落度 大量工程实践表明，坍落度的大小对大量工程实践表明，坍落度的大小对CFGCFG桩施工桩施工质量影响最为显著。质量影响最为显著。

55、 混合料坍落度过大，会形成桩顶浮浆过多，形混合料坍落度过大，会形成桩顶浮浆过多，形成砼的离析和泌水，桩体强度也会降低；而且成砼的离析和泌水，桩体强度也会降低；而且会导致混凝土流动性降低，频繁堵管。一般坍会导致混凝土流动性降低，频繁堵管。一般坍落度控制在落度控制在3-5cm3-5cm时，和易性好，成桩质量容易时，和易性好，成桩质量容易控制。振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜控制。振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超出超出200mm 200mm （7 7）合理桩距）合理桩距试验表明，其他条件相同时，桩距越小，复合试验表明，其他条件相同时，桩距越小，复合地基承载力越高；当桩距小于地基承载力越高；当桩

56、距小于4 4倍桩径以后，随倍桩径以后，随着桩距的减小，复合地基承载力的增长量明显着桩距的减小，复合地基承载力的增长量明显下降。从桩、土作用共同发挥的角度考虑，桩下降。从桩、土作用共同发挥的角度考虑，桩距大于距大于4 4倍桩径是适宜的。倍桩径是适宜的。（8 8）设置保护桩长。）设置保护桩长。每根桩在加料时，要比设计桩长多加每根桩在加料时，要比设计桩长多加0.50.51.0m1.0m桩长的混合料。用插入式振捣棒对桩顶混合料桩长的混合料。用插入式振捣棒对桩顶混合料加振加振3-5s3-5s，提高桩顶混合料密实度。上部用土，提高桩顶混合料密实度。上部用土封顶，增大混合料表面的高度，可提高混合料封顶，增大

57、混合料表面的高度，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力。抵抗周围土挤压的能力。设计桩顶标高离地表的距离不大时（小于设计桩顶标高离地表的距离不大时（小于1.5m1.5m），保护桩长可取），保护桩长可取505070cm70cm，上部再用土，上部再用土封顶。封顶。桩顶标高离地表的距离较大时，可设置桩顶标高离地表的距离较大时，可设置7070100cm100cm的保护桩长，上部再用粒状材料封顶直至的保护桩长，上部再用粒状材料封顶直至接近地表。接近地表。在上部基础施工时再将保护桩长剔除掉，确保在上部基础施工时再将保护桩长剔除掉，确保成桩与设计标高一致。同时褥垫层铺设应保证成桩与设计标高一致。同时褥垫层铺设应保

58、证桩顶以下桩顶以下30-50mm30-50mm；即桩体嵌入褥垫层；即桩体嵌入褥垫层30-50mm30-50mm。 （9 9）开槽及桩头处理。）开槽及桩头处理。CFGCFG桩施工完毕桩施工完毕3 37d7d后，即可进行开槽。开挖后，即可进行开槽。开挖基坑较浅时，可采用人工开挖；基坑较深时，基坑较浅时，可采用人工开挖；基坑较深时，宜采用机械开挖后留置不小于宜采用机械开挖后留置不小于70cm70cm厚土体采用厚土体采用人工开挖；剔除桩头时，应尽量减小对桩体的人工开挖；剔除桩头时，应尽量减小对桩体的扰动扰动。（1010）褥垫层铺设）褥垫层铺设褥垫层所用材料多为级配砂石，限制最大粒径褥垫层所用材料多为级

59、配砂石，限制最大粒径一般不超过一般不超过3cm3cm，或采用粗砂、中砂等。，或采用粗砂、中砂等。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于比值）不得大于1%1%。褥垫层虚铺厚度按下式控。褥垫层虚铺厚度按下式控制：制： hH褥垫层虚铺褥垫层虚铺厚度厚度设计褥垫层厚度设计褥垫层厚度夯填度，一般取夯填度，一般取0.870.9三、长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺1. 1. 施工中常见的问题及质

60、量控制施工中常见的问题及质量控制施工中常见的问题有：堵管、窜孔、钻头阀门打施工中常见的问题有：堵管、窜孔、钻头阀门打不开、桩体上部存气等不开、桩体上部存气等（1 1）堵管。）堵管。堵管是长螺旋钻管内泵压堵管是长螺旋钻管内泵压CFGCFG桩施工工艺经常遇桩施工工艺经常遇到的主要问题之一。它直接影响施工效率，增加到的主要问题之一。它直接影响施工效率，增加人工劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障人工劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌的排除不畅时，使已搅拌的CFGCFG桩混合料失水或结桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困硬，增加了再次堵管的几率，给施工带