复合地基碎石桩施工方案

概述水泥粉煤灰碎石桩又称CFG桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成的高粘结强度桩。桩体和桩间土、褥垫层一起组成水泥粉煤灰碎石桩复合地基。水泥粉煤灰碎石桩碎石桩的缺点碎石桩系散体材料桩，桩本身没有粘结强度，主要靠周围土的约束形成桩体强度，并和桩间土组成复合地基共同承担上部建筑的垂直荷载。土越软对桩的约束作用越差，桩体强度越小，桩传递垂直荷载的能力越差。根据试验及理论分析，通常距桩顶2—3倍桩径的范围为高应力区；当大于6—10倍桩径后，轴力的传递收敛很快；当桩长大于2.5倍基础宽度后，桩的端阻作用很小。在诸多种类的复合地基的增强体中，置换作用最差。CFG桩的改进掺入适量的石屑、粉煤灰和水泥，加水拌和形成一种粘结强度较高的桩体；具有刚性桩的某些性状；可以全桩长发挥侧阻作用；当桩端落在好土层时也能很好地发挥端阻作用；复合地基承载力大幅提高；CFG桩属高粘结强度桩，比素混凝土桩经济；添加石屑主要改善级配，可提高桩身强度。碎石桩和CFG桩的对比桩型对比多层和高层建筑地基多层建筑地基适用范围应力应变曲线是直线关系，围压对应力应变曲线没有多大的影响。应力应变曲线不是直线关系，增加围压，破坏主应力差增大。三轴应力应变曲线增加桩长可有效的减小变形，总的变形量小。减小地基变形的幅度较小，总的变形较大。变形承载力的提高幅度有较大的可调性，可提高4倍或更高。加固粘性土复合地基承载力的提高幅度较小，一般为0.5～1.0倍。复合地基承载力桩的承载力主要来自全桩长的摩阻力及桩端承载力，桩越长则承载力越高。以置换率10%计，桩承担荷载占总荷载的百分比为40%～75%。桩的承载力主要靠桩顶以下有限范围内桩周土的侧向约束，当桩长大于有效桩长时增加桩长对承载力的提高作用不大。以置换率10%计，桩承担荷载占总荷载的百分比为15%～30%。单桩承载力CFG桩碎石桩应用：CFG桩主要适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，对淤泥质土，应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。CFG桩可用于条形基础、独立基础、箱形基础和筏板基础等。1桩土受力特征1时程曲线由于褥垫层的设置，随着时间的变化，桩间土表面的变形不断增加，但桩和土的荷载分担均为一常值，它不随时间的变化而改变。竖向荷载作用下复合地基性状桩基础CFG桩复合地基2桩土荷载分担分担趋势CFG桩复合地基桩基础3不同部位桩的受力一般是角桩受力最大，边中桩次之，中心桩最小。4桩传递轴向力的特征桩基础，桩的最大轴向力发生在桩的顶部。CFG桩，桩的最大轴向力在中性点处。从加载一开始桩就存在一个负摩擦区。5桩间土应力的分布（同桩）2复合地基变形特性1变形模式Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３Ｓ１—桩范围内土层的压缩量Ｓ２—下卧层的压缩量Ｓ３—褥垫层的压缩量２桩长对对变形的的影响桩长—分担大—土分担小小—Ｓ１小Ｓ３可不考虑虑。３基础宽宽度的影影响复合地基基也一样样，当置置换率、、桩长及及土性相相同时，，给定荷荷载下加加固区压压缩变形形Ｓ１、下卧层层压缩变变形Ｓ２、以及总总压缩量量Ｓ都随随基础宽宽度增加加而增大大。４深层变变形性状状无论是单单桩复合合地基还还是群桩桩复合地地基，在在荷载较较小时，，复合地地基桩间间土表面面的变形形都小于于天然地地基的变变形。随随着荷载载的增加加，两者者的变形形相等，，之后则则有复合合地基的的变形大大于天然然地基的的变形。。1褥垫层的的作用１保证桩、、土共同同承担荷荷载。。褥垫层的的设置为为CFG桩复合地地基在受受荷后提提供了桩桩上、下下刺入的的条件，，即使桩桩端落在在好的土土层上（（承载力力高），，至少可可以提供供上刺入入条件，，以保证证桩间土土始终参参与工作作。２褥垫厚厚度可以以调整桩桩、土荷荷载分担担比。荷荷载一定定时，褥褥垫层越越厚，土土承担的的荷载越越多。荷荷载水平平越高，，桩承担担的荷载载占总荷荷载的百百分比越越大。褥垫层技技术３减少基础础底面的的应力集集中当褥垫层层厚度大大于10cm时，桩对对基础产产生的应应力集中中已显著著降低。。当褥垫垫层的厚厚度为30cm时，σp／σs只有1.23４褥势层厚厚度可以以调整桩桩、土水水平荷载载分担比比褥垫厚度度越大，，桩顶水水平位移移越小，，即桩顶顶受的水水平荷载载越小。。大量工工程实践践和室内内试验表表明，褥褥垫层厚厚度不小小于10cm时，桩体体不会发发生水平平折断，，桩在复复合地基基中不会会失去工工作能力力。2褥垫层厚厚度褥垫层厚厚度一般般取15～30cm为宜，当当桩距过过大时，，褥垫层层厚度还还可适当当加大。。褥垫层层材料可可用碎石石、级配配砂石(限制最大大粒径)粗砂、中中砂。13.4复合地基基工程特特性1承载力提提高幅度度大2适用范围围广3刚性桩的的性状明明显4桩体的排排水作用用5时间效应应6桩体强度度和承载载力的关关系一般取桩桩顶应力力的3倍。7复合地基基变形小小建筑物的的沉降量量一般可可控制在在2~4cm。13.5复合地基基设计计计算１勘察察、试验验２承载载力计算算（同夯夯实水泥泥土桩））３沉降计计算Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２实用方法法－复合合模量法法４设计参参数：①桩长:结合土性性、桩周周摩阻系系数和端端承系数数，即可可预估桩桩长,一般要要求桩桩端置置于良良好土土层。。②桩径径dCFG桩常采采用振振动沉沉管法法施工工，一一般为为350～600㎜③桩距S=(3～5)d④桩体强强度⑤褥垫垫层厚厚度及及材料料褥垫层层厚度度一般般取15～30cm为宜，，当桩桩距过过大时时，褥褥垫层层厚度度还可可适当当加大大。褥褥垫层层材料料可用用碎石石、级级配砂砂石(限制最最大粒粒径)粗砂、、中砂砂。5布桩13.6复合地地基施施工在进行行CFG桩复合合地基基设计计时，，必须须同时时考虑虑CFG桩的施施工，，并要要了解解施工工可能能出现现的问问题，，以及及如何何防止止这些些问题题的发发生与与施工工时采采用什什么样样的设设备和和施工工工艺艺。要要根据据场地地土的的性质质、设设计要要求的的承载载力、、变形形以及及拟建建场地地周围围环境境等情情况综综合考考虑施施工设设备及及施工工工艺艺和控控制施施工质质量措措施。。目前常用的施施工设备及施施工方法有：：（一）振动沉沉管灌注成桩桩（二）长螺旋旋钻孔灌注成成桩（三）泥浆护护壁钻孔灌注注成桩（四）长螺旋旋钻孔泵压混混合料成桩长螺旋钻孔灌灌注成桩这种施工方法法适用于地下下水位埋藏较较深的粘性土土、粉土、填填土等，成孔孔时不会发生生塌孔现象，，并适用于对对周围环境要要求如噪音、、泥浆污染比比较严格的场场地。泥浆护壁钻孔孔灌注成桩这种成桩方法法适用于有砂砂层的地质条条件，以防砂砂层塌孔，并并适用于对振振动噪音要求求严格的场地地。长螺旋钻孔泵泵压混合料成成桩这种方法适用用于分布有砂砂层的地质条条件，以及对对噪音和泥浆浆污染要求严严格的场地。。这种成桩方法法在施工时，，首先用长螺螺旋钻孔到达达设计的预定定深度，然后后提升钻杆，，同时用高压压泵将桩体混混合料通过高高压管路的长长螺旋钻杆的的内管压到孔孔内成桩。这这一工艺具有有低噪音、无无泥浆污染的的优点，是一一种很有发展展前途的施工工方法。振动沉管灌注注成桩就目前国内情情况，振动沉沉管灌注成桩桩用的比较多多，这主要是是由于振动打打桩机施工效效率高，造价价相对较低。。这种施工方方法适用于无坚硬土层和和密实砂层的的地层条件，以及对振动动噪音限制不严严格的场地。1．沉管1)桩机就位须水水平、稳固、、调整沉管与与地面垂直，，确保垂直度度偏差不大于于1％。2)若采用预制钢钢筋混凝土桩桩尖，需埋入入地表以下300㎜左右。3)启动电动机，，开始沉管过过程中注意调调整桩机的稳稳定，严禁倾倾斜和错位。。4)沉管过程中须须作好记录。。激振电流每每沉lm记录一次，对对土层变化处处应特别说明明直到沉管至至设计标高。。2．投料1)在沉管过程中中可用料斗进进行空中投料料。混合料面面与钢管料口口平齐。待沉沉管至设计标标高后须尽快快投料。2)如上料量不多多，须在拔管管过程中进行行孔中投料，，以保证成桩桩桩顶标高满满足设计要求求。3)混合料配比应应严格执行规规定，碎石和和石屑含杂质质不大于5％。4)按设计配比配配制混合料，，投入搅拌机机加水拌和，，加水量由混混合料坍落度度控制，一般般坍落度为30～50㎜，成桩后桩顶顶浮浆厚度一一般不超过200㎜。5)混合料的搅拌拌须均匀，搅搅拌时间不得得少于1min。3．拔管1)当混合料加至至钢管投料口口平齐后，开开动电动机，，沉管原地留留振10秒左右，然后后边振动边拔拔管。2)拔管速度按均均匀线速控制制，一般控制制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤淤泥或淤泥质质土，拔管速速率可适当放放慢。3)当桩管拔出地地面，确认成成桩符合设计计要求后用粒粒状材料或湿湿粘土封项，，然后移机继继续下一根桩桩施工。4．施工顺序连连续施打打可能造成的的缺陷是桩径径被挤扁或缩缩颈，但很少少发生桩完全全断开；跳打打一般很少发发生已打桩桩桩径被挤小或或缩颈现象，，但土质较硬硬时，在己打打桩中间补打打新桩时，已已打桩可能被被振断或振裂裂。在软土中，桩桩距较大可采采用隔桩跳打打；在饱和的的松散粉土中中施打，如桩桩距较小，不不宜采用隔桩桩跳打方案；；满堂布置，，无论桩距大大小，均不宜宜从四周向内内推进施工。。施打新桩时时与己打桩间间隔时间不应应少于7天5．混合料坍落落度为避避免桩顶浮浆浆过多，混合合料坍落度一一般为3～5cm。6．保护桩长所谓保护桩长长是指成桩时时预先设定加加长的一段桩桩长，基础施施工时将其剔剔掉。保护桩桩长越长，桩桩的施工质量量越容易控制制，但浪费的的料也越多。。设计桩顶标标高离地表距距离不大于1.5m时，保护桩长长可取50～70cm，上部用土封顶顶。桩顶标高高离地表距离离较大时，保保护桩长可设设置70～100cm，上部用粒状状材料封顶直直到地表。7．桩头处理CFG桩施工完毕待待桩体达到一一定强度(一般为7天左右)，方可进行基基槽开挖。在在基槽开挖中中，如果设计计桩顶标高距距地面不深(一般不大于1.5m)，宜考虑采用用人工开挖，，不仅可防止止对桩体和桩桩间土产生不不良影响，而而且经济可行行；如果基槽槽开挖较深，，开挖面积大大，采用人工工开挖不经济济，可考虑采采用机械和人人工联合开挖挖，但人工开开挖留置厚度度一般不宜小小于700㎜。桩头凿平，并并适当高出桩桩间土1～2cm7复合地基检测测及验收（一）施工质质量控制(1)施工监测1)打桩过程中随随时测量地面面是否发生隆隆起，因为断断桩常常和地地表隆起相联联系。2)打新桩时对已已打但尚未结结硬桩的桩顶顶进行桩顶位位移测量，以以估算桩径的的缩小量。3)打新桩时对已已打并结硬桩桩的桩顶进行行桩顶位移测测量，以判断断是否断桩。。一般当桩顶顶位移超过10㎜，需开挖进行行查验。(2)逐桩静压对重要工程或或施工监测发发现桩顶上升升量较大且桩桩数较多时，，可对桩进行行快速静压，，将可能断裂裂并脱开的桩桩连接起来。。这一技术在在沿海地区称称为“跑桩””。这技术对对保证复合地地基中桩很好好地传递垂直直荷载是很有有意义的。需要指出的是是，CFG桩断桩并不脱脱开，因此并并不影响复合合地基的正常常使用。(3)静压振拔技术术所谓静静压振拔是指指沉管时不启启动电动机，，借助桩机自自重将沉管沉沉至预定标高高，填料后启启动电动机振振动拔管。对对饱和软土采采用这项技术术对保证施工工质量是有益益的。(4)大直径预制桩桩尖的采用在在软土地地区，当桩长长范围内桩端端有可能落在在好的土层上上时，可采用用比通常用的的更大的预制制桩尖，桩尖尖的直径增大大到沉管外径径的1.5～2.0倍，人们称之之为“大头桩桩尖”，其目目的是为了获获得更大的端端阻力。（二）质量检检验CFG桩施工结束后后，应间隔一一定时间方可可进行质量检检验。一般养养护龄期可取取28天。(1)桩间土检验桩桩间土质质量检验可用用标准贯入、、静力触探和和钻孔取样等等试验对桩间间土进行处理理前后的对比比试验。对砂砂性土地基可可采用标准贯贯入或动力触触探等方法检检测挤密程度度。(2)单桩和复合地地基检验可可采用单桩桩载荷试验、、单桩或多桩桩复合地基载载荷试验进行行处理效果检检验。检验点点数量可按处处理面积大小小取2～4点。小结凡复合地基中中竖向增强体体是由低强度度混凝土形成成的复合地基基，统称为低强度混凝土土桩复合地基基。低强度混凝凝土常用水泥泥、石子及其其他掺和料（（如砂、粉煤煤灰、石灰等等）制成，强强度一般在5～15Mpa范围内。低强度混凝土土桩介于碎石石桩和钢筋混混凝土桩之间间。与碎石桩桩相比，低强强度混凝土桩桩桩身具有一一定的刚度，，不属于散体体材料桩。其其桩体承载力力取决于桩侧侧摩擦力和桩桩端端承力之之和或桩体材材料强度。当当桩间土不能能提供较大侧侧限力时，低低强度混凝土土桩复合地基基承载力高于于碎石桩复合合地基。与钢钢筋混凝土桩桩相比，桩体体强度和刚度度比一般混凝凝土桩小得多多。这样有利利于充分发挥挥桩体材料的的潜力，降低低地基处理费费用。低强度度混凝土桩常常采用地方材材料，因地制制宜配制低强强度混凝土。。如中国建筑科科学院地基所所开发的水泥泥粉煤灰碎石石桩（CFG桩）复合地基基、浙江省建建筑科研所等等单位开发的的低强度水泥泥砂石桩复合合地基、浙江江大学岩土工工程所开发的的二灰混凝土土桩地基等，，均属于低强强度混凝土桩桩复合地基法法。多元复合地基基近十多年来，，地基处理技技术得到很大大的发展。这这不仅反映在在机械、材料料、设计理论论、施工工艺艺、现场监测测技术及地基基处理新方法法的不断涌现现等方面，而而且反映在多多种地基处理理方法的综合合应用方面。。鉴于竖向增强强体复合地基基中的三种类类型桩(即散体材料桩桩、柔性桩和和刚性桩)的承载能力和和变形特性不不同，且由于于每种地基处处理方法都不不是万能的，，