地基与基础工程施工-地基加固处理的方法

4.2CFG桩复合地基施工工艺4.2.1施工准备⑴技术准备1）熟悉建筑场地的岩土工程勘察报告和必要的水文资料。2）在CFG桩布桩图上注明桩位编号，以及设计要求。3）建筑场地的水准控制及建筑物位置控制坐标等资料。4）确定施打顺序及桩机行走路线，作好施工设备的进尺标志。5）编制《CFG桩复合地基专项施工方案》和《技术交底》，并对施工人员进行技术交底。⑵材料准备1）水泥。水泥一般采用不低于32.5级普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，并经现场抽样复试合格。2）粉煤灰。粉煤灰应选用III级或III级以上等级粉煤灰。3）碎石。粒径10~30mm碎石；粒径5~10mm石屑4）褥垫层材料。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大30mm。⑶施工机具1）施工机械常用施工机械有：长螺旋钻机、振动沉管机、搅拌机、混凝土输送泵、翻斗车等。2）工具用具集料斗、铁锹、手推车、铁皮等。3）检测设备经纬仪、水准仪、塔尺、钢尺等。⑷作业条件

1）基坑在铺灰土前应先进行钎探，局部软弱土层或古墓(井)、洞穴等已按设计要求进行了处理，并办理完隐蔽验收手续和地基验槽记录。2）现场达到“三通一平”要求。4.2.2施工工艺流程CFG桩复合地基施工，应根据现场条件选用下列施工工艺：⑴长螺旋钻孔灌注成桩：适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土；⑵长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩：适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声污染要求严格的场地；⑶振动沉管灌注成桩：适用于粉土、粘性土及素填土地基。其中，最常用的施工工艺是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，其工艺流程如图3-5所示。4.2.3操作要求⑴基坑开挖当采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工工艺时，基坑开挖槽底必须预留200~300mm土层，待截桩头时连同桩间土一并清理。一是防止长螺旋钻机扰动地基土；二是保证CFG桩顶部的灌注质量。⑵测量放线按设计桩距定位放线，严格布置桩孔，并记录布桩的根数，以防止遗漏。⑶配制混合料施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料；长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160~200mm。⑷桩机就位调整长螺旋钻机使桩架与水平面垂直，同时使钻头对准桩位。垂直偏差不大于1.5%。桩位偏差：满堂基础不大于0.4D；条形基础不大于0.25D（D——桩径）；单排布桩桩不大于60mm。⑸钻孔灌料长螺旋钻机钻至设计深度后，应准确掌握提钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，在砂性土、砂质粘土、粘土中提拔的速度为1.2~1.5m/min，在淤泥质土中应当放慢，否则容易产生缩颈或断桩。遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料。根据长螺旋钻机的进尺标志，控制施工桩顶标高，施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m。⑹留置试块成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块）试块（边长为150mm的立方体），标准养护，测定其立方体28d抗压强度。⑺清理桩间土CFG桩施工结束后，即可清理桩间土和截桩头。清土时，不得扰动桩间土；截桩头时，将多余桩体凿除，桩顶面应水平，不得造成桩顶标高以下桩身断裂。清理桩间土工程量较大时，可采用小型机械和人工联合开挖，应有专人指挥，保证铲斗离桩边应有一定的安全距离。⑻褥垫层施工1）桩顶和基础之间设置褥垫层，褥垫层厚度宜取度宜取0.4～0.6倍桩径。褥垫材料宜用中砂、粗砂、级配砂石和碎石等，最大粒径不宜大于30mm。2）褥垫层虚铺完成后采用平板振捣器夯实至设计厚度；夯填度不得大于0.9；施工时严禁扰动基底土层。4.3质量检验标准4.3.1事前控制施工前应检查水泥、粉煤灰、砂及碎石等原材料符合设计要求。4.3.2事中控制施工中应检查桩身混合料的配合比、坍落度和提拔钻杆速度（或提拔套管速度）、成孔深度、混合料灌入量等。4.3.3事后控制⑴施工结束后，应对桩顶标高、桩位、桩体质量、地基承载力以及褥垫层的质量做检查。⑵复合地基承载力检验检验方法：按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012的规定：CFG桩宜在施工结束28d后，进行单桩复合地基载荷试验。地基检测单位应具有相应的工程检测资质。检验数量：检验数量应为总桩数的0.5%～l%，且每个单位工程不应少于3点。⑶桩身完整性检测当受检桩混凝土强度达到设计强度70%，且不小于15MPa时，进行低应变动力检测。以检验桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。检验方法：按《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003执行。检验数量：抽取不少于总桩数的10%。⑷水泥粉煤灰碎石桩复合地基的质量检验标准应符合表3-9的规定。项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1原材料设计要求查产品合格证或抽样送检2桩径mm-20用钢尺量或计算填料量3桩身强度设计要求查28d试块强度4地基承载力设计要求按规定的办法一般项目1桩身完整性按桩基检测技术规范按桩基检测技术规范2桩位偏差满堂布桩≤0.40D条基布桩≤0.25D

用钢尺量，D为桩径3桩垂直度%≤1.5用经纬仪测桩管4桩长mm+100测桩管长度或垂球测孔深5褥垫层夯填度≤0.9用钢尺量注：1夯填土指夯实后的褥垫层厚度与虚体厚度的比值。

2桩径允许偏差负值是指个别断面。

3除本表规定的地基承载力主控项目外，其他主控项目及一般项目至少应抽查20％。表3-9水泥粉煤灰碎石桩复合地基质量检验标准

4.1CFG桩的构造要求CFG桩复合地基设计、施工一般由一家有专业承包企业资质的地基与基础工程施工单位负责。复合地基处理结束后，经地基承载力检验，以确认夯实水泥土桩复合地基设计、施工质量。CFG桩复合地基的设计方法与夯实水泥土桩复合地基设计方法基本相同。

CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩。由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔，将碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和灌注成桩。CFG桩的适用范围很广,在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩破桩头施工现场CFG桩施工现场CFG桩和桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基

⑴确定桩长一般有效桩长超过10m。桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，截桩时，将多余桩体凿除，桩顶面应水平。⑵桩孔直径根据长螺旋钻机的钻杆直径或振动沉桩机的管径大小而定，一般为桩径宜取350～600mm。⑶桩的布置CFG桩一般采用正方形、正三角形两种布桩形式，可只在基础范围内布置。⑷强度等级CFG桩混合料强度等级通常取C15或C20。其配合比由实验室试配确定。⑸褥垫层桩顶和基础之间应设置褥垫层，，褥垫层厚度宜取度宜取0.4～0.6倍桩径；褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大30mm。1.地基处理的目的与意义

在软弱地基上建造工程，可能会发生沉降或差异沉降特别大、大范围地基沉降、地基剪切破坏、承载力不足、地基液化、地基渗漏、管涌等一系列问题。地基处理的目的，就是针对这些问题，采取适当的措施来改善地基条件。改善剪切特性31542措施：改善压缩特性改善透水特性改善动力特性改善特殊土的不良地基特性2.地基处理方法分类地基处理方法分类1.加固地基原理高压喷射注浆法就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入（或置入）至土层预定的深度，以20～40MPa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层及预定形状的空间。旋喷法施工顺序1—超高压水力泵；2—钻机2.高压喷射注浆法的施工工艺高压喷射注浆法的施工工艺流程2.施工工艺与施工要点1）施工工艺深层搅拌法的施工工艺流程深层搅拌法的施工示意图2）操作工艺（2）搅拌下沉（1）桩机定位（3）喷浆搅拌提升（4）重复搅拌下沉（5）重复搅拌提升（6）清洗（7）移位3）注意事项

所使用的水泥浆应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。（4）（3）（2）（1）当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的检测仪器自动记录。

施工时因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。5.换土垫层法1.预压法4.挤密法2.强夯法3.振冲法2.预压地基预压地基和塑料排水带质量检验标准3.振冲地基振冲地基质量检验标准4.高压喷射注浆地基高压喷射注浆地基质量检验标准5.水泥土搅拌桩地基水泥土搅拌桩地基质量检验标准1.1换填垫层设计与构造1.1.1垫层的厚度垫层的厚度应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，即作用在垫层底面处土的自重压力（标准值）与附加压力（设计值）之和不大于软弱土层经深度修正后的地基承载力设计值，按下式确定：换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。垫层厚度过大，造成施工困难，也不经济；垫层厚度过小，则垫层的作用不明显。

1.1.2垫层的宽度⑴垫层底面宽度垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，按下式确定：式中b′——垫层底面宽度（m）；

θ——压力扩散角，可按表3-1采用；当z/b＜0.25时，仍按表中z/b＝0.25取值。⑵垫层顶面宽度垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖放坡确定。每边超出基础底边不宜小于300mm。施工方法换填材料类别压实系数λc碾压、振密或夯实碎石、卵石0.94～0.97砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%～50%）土夹石（其中碎石、卵石占全重的30%～50%）中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾、石屑粉质粘土灰土0.95粉煤灰0.90～0.951.1.3垫层的压实标准垫层的压实标准可按表3-2选用。表3-2各种垫层的压实标准

1.2灰土地基施工工艺灰土地基是挖去浅层软弱土层，用一定比例的石灰与土经充分拌和，分层回填夯实或压实，以换填垫层法处理地基。适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3.0m。1.2.1施工准备⑴技术准备1）根据工程特点、设计要求的压实系数、土料种类、施工条件，确定土料含水量控制范围/铺灰土的厚度和夯实或碾压遍数等。2）编制技术交底，并向施工人员进行技术、质量、环保、文明施工交底。⑵材料准备灰土体积配合比宜为2：8或3：7。1）土料灰土的土料宜用粘土、粉质粘土。使用前应先过筛，其粒径不大于15mm。2）石灰用新鲜的块灰，使用前1~2d消解并过筛，其颗粒不得大于5mm，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。⑶施工机具准备1）施工机械装载机、翻斗车、筛土机、灰土拌和机、压路机、平碾、振动碾、蛙式或柴油打夯机。2）工具用具木夯、手推车、筛子(孔径6～10mm和16～20mm两种)、耙子、平头铁锹、胶皮管、小线等。3）检测设备水准仪、钢尺、标准斗、靠尺、土工试验设备等。1.2.2施工工艺流程灰土地基施工工艺流程，如图3-2所示。1.2.3操作要求⑴基层处理1）基坑开挖时保留约200mm

厚的土层暂不挖去，待铺填垫层前再挖至设计标高。2）清除坑底松散土并打两遍底夯，要求平整干净。3）局部有软弱土层或古墓、洞穴等，应按设计要求进行处理，并办理隐蔽验收手续和地基验槽记录。⑵分层铺灰土1）灰土的配合比应符合设计要求，一般为2：8或3：7（石灰：土，体积比）。2）垫层应分层铺设，分层夯实或压实，基坑内预先安好5m×5m网格标桩，控制每层灰土垫层的铺设厚度。每层的灰土铺摊厚度，可根据不同的施工方法，按表3-3选用。3）灰土拌和采用人工翻拌时，通过标准斗计量，严格控制配合比。拌和时土料、石灰边掺边用铁锹翻拌，一般翻拌不少于三遍。采用机械拌和时，应注意灰、土的比例控制。灰土拌和料应拌和均匀，颜色一致。4）土料最优含水量经试验确定，现场以“用手握成团，落地开花”为宜。如土料水分过大或不足时，应晾干或洒水润湿。项次夯具的种类重量虚铺厚度(mm夯(压)遍数备注1石夯、木夯40～80kg200～2503～4人力送夯，落距400~500mm，一夯压半夯2轻型夯实工具——200～2503～4蛙式打夯机200kg、柴油打夯机等3压路机机重6～10t200～3006～8双轮静作用或振动压路机表3-3灰土最大虚铺厚度和夯（压）遍数

⑶夯压密实1）夯压的遍数应根据设计要求的干土质量密度或现场试验确定，一般不少于三遍。人工打夯应一夯压半夯，夯夯相接，纵横交叉。2）碾压机械压实回填时，严格控制行驶速度，平碾和振动碾不宜超过2km/h，羊角碾不宜超过3km/h。每次碾压，机具应从两侧向中央进行，主轮应重叠150mm以上。碾压不到之处，应用人工夯配合夯实。3）灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝。上下两层灰土的接缝距离不得小于500mm。接缝处应切成直搓，并夯压密实。4）灰土垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工。5）灰土应随铺填随夯压密实，铺填完的灰土不得隔日夯压，夯实后的灰土，3d内不得受水浸泡。⑷分层检验压实系数灰土垫层的压实系数必须分层检验，符合设计要求后方能铺填下层土。采用环刀法检验，取样点应位于每层厚度的2/3深处。检验数量：对大基坑每50～100m2应不少于1个检验点；对基槽每10～20m应不少于1个点；每个独立基础应不少于1个点。⑸修整找平灰土最后一层完成后，应拉线或用靠尺检查标高和平整度，超高处用铁锹铲平，低洼处应补打灰土。2.1砂和砂石地基施工工艺砂和砂石地基采用砂或碎石混合物，分层回填夯实或压实的一种软弱土层换填处理地基。适用于处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基；不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3.0m。2.1.1施工准备⑴技术准备⑵材料准备⑶施工机具平碾压路机、推土机、平板式振捣器或插入式振捣器、翻斗车等。2.1.2砂石地基施工工艺流程砂石地基施工工艺流程，如图3-3所示。2.1.3操作要求⑴基层处理砂或砂石地基铺填之前，应将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净，槽侧壁按设计要求留出坡度。铺设前应经验槽，并做好验槽记录。⑵抄平设标桩

⑶分层铺填砂石1）人工级配的砂石混合料拌匀应先将砂和砾石按配合比过斗计量，拌合均匀，如发现砂窝或石子成堆现象，应将该处的砂子或石子挖出，填入级配好的砂石。2）铺填砂石的每层厚度应根据经试验确定的摊铺厚度进行施工。一般情况下可按150~200mm，不宜超过300mm。3）垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。分层铺设时，接头应做成斜坡或阶梯形搭接，每层错开0.5~1.0m，并注意充分捣实。⑷分层振实或碾压砂和砂石垫层首选平振法，施工方法还有夯实法、碾压法、水撼法等。振夯压实要做到交叉重叠1/3，防止漏振、漏压。夯实、碾压遍数、振实时间应通过试验确定。用细砂作垫层材料时，不宜使用振捣法或水撼法，以免产生液化现象。⑸分层检验压实系数砂和砂石垫层的压实系数必须分层检验，符合设计要求后方能铺填下层土。压实系数采用环刀法检验，取样点应位于每层厚度的2/3深处。检验数量：对大基坑每50～100m2应不少于1个检验点；对基槽每10～20m应不少于1个点；每个独立基础应不少于1个点。⑹修整找平砂和砂石垫层最后一层完成后，拉线检查标高和平整度，超高处用铁锹铲平，低洼处及时补打砂石。3.1夯实水泥土桩的设计与构造夯实水泥土桩复合地基设计、施工一般由一家有专业承包企业资质的地基与基础工程施工单位负责。复合地基处理结束后，经地基承载力检验，以确认夯实水泥土桩复合地基设计、施工质量。3.1.1桩的构造要求⑴确定桩长夯实水泥土桩复合地基处理地基的厚度（含桩顶垫层厚），应根据建筑场地的土质情况、工程要求和成孔及夯实设备等综合因素确定。桩长最短不宜小于3.0m，最长不宜超过10m。当采用洛阳铲成孔工艺时，深度不宜大于6m。⑵桩孔直径桩孔直径宜为300～600mm，根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。洛阳铲成孔直径一般为300mm，长螺旋钻机孔径可达600mm。⑶桩的布置1）布桩形式夯实水泥土桩一般采用正方形、正三角形两种布桩形式，可只在基础范围内布置。2）面积置换率夯实水泥土桩面积置换率一般为5%~15%。3）桩间距桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的2～4倍。正方形：正三角形：⑷配合比桩孔内的填料，应根据工程要求进行配比试验，夯实水泥土桩体强度宜取28d龄期试块的立方体抗压强度平均值。水泥与土的体积配合比，宜为3：7或2：8。孔内填料应分层回填夯实，填料的平均压实系数λc值，不应低于0.97，其中压实系数最小值不应低于0.94。⑸褥垫层桩顶标高以上应设置100～300mm厚的褥垫层。垫层材料可采用粗砂、中砂、碎石等，最大粒径不宜大于20mm。褥垫层的夯填度不应大于0.9。褥垫层是复合地基的一部分，通过改变垫层材料的厚度调整桩与桩间土分担荷载比例，当桩体承担较多荷载时，褥垫层厚度取小值；反之，取大值。由于褥垫层的设置，使复合地基中桩传递垂直荷载的特性与桩基础显著不同。3.1.2桩的设计⑴确定单桩竖向承载力特征值单桩承载力特征值的确定，可以通过单桩载荷试验或理论估算来进行。1）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，即：式中Ra——单桩竖向承载力特征值，kN；

Ru——单桩竖向极限承载力，kN；

K——安全系数，取K=2.0。2）当无单桩载荷试验资料时，可按下列二式计算，取其较小者：⑵计算面积置换率以Ra、fspk为已知参数，按下式计算面积置换率m式中fspk——复合地基承载力特征值，kPa；

m——面积置换率；

Ra——单桩竖向承载力特征值，kN；

Ap——桩身截面积，m2；

β——桩间土承载力折减系数（天然地基承载力较高时取大值），β=0.75~0.95；

fsk——天然地基承载力特征值，kPa。⑶计算桩间距根据面积置换率（m），按下式计算出桩间距，完成设计。正方形：正三角形：

Ap——桩体截面积，m2；

m——面积置换率。3.1.3夯实水泥土桩复合地基设计的软件应用由于夯实水泥土桩复合地基设计过程相对复杂，手工计算不但十分困难，而且也不利于优化设计方案。因此，在工程实践中，常常应用计算机软件进行夯实水泥土桩复合地基设计，并对设计方案进行优化，以提高工作效率。3.2夯实水泥土桩复合地基施工工艺夯实水泥土桩复合地基适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。处理深度不宜超过10m。3.2.1施工准备⑴技术准备1）应有建筑场地的岩土工程勘察报告，场地勘察资料及地基土和桩孔填料的土工击实试验报告等。2）建筑物的平面定位图，桩位布置图并注明桩位编号，以及设计要求。3）建筑场地的水准控制及建筑物位置控制坐标等资料。4）编制夯实水泥土桩专项施工方案和技术交底，并对施工人员进行技术交底。⑵材料准备水泥土体积配合比应符合设计要求，当对地基承载力要求不高时，通常取，水泥：土=2：8即可。1）土料。水泥土桩的土料宜用粘土、粉质粘土。使用前先过筛，其粒径不大于15mm。2）水泥。水泥一般采用不低于32.5级普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，并经现场抽样复试合格。⑶施工机具准备1）施工机械。长螺旋钻机、机械洛阳铲、吊锤式夯实机、翻斗车。2）工具用具。人工洛阳铲、吊锤（60~100kg）、钢制三角支架、筛土筛子等。3）检测设备。水准仪、钢尺、标准斗、土工试验设备、轻型动力触探器等。3.2.2夯实水泥土桩复合地基施工工艺流程夯实水泥土桩复合地基施工工艺流程，如图3-4所示。3.2.3操作要求⑴基坑开挖基坑开挖时，距桩顶设计标高预留不小于500mm土层，待截桩头时连同桩间土一并清理。一是防止夯实水泥土桩施工时扰动地基土；二是保证夯实水泥土桩顶部的夯实质量。⑵测量放线按设计桩距定位放线，并记录布桩的根数，以防止遗漏。

⑶人工成孔人工成孔一般用洛阳铲成孔。其特点是工具简单，操作方便，不需要任何能源，无振动、无噪音、可靠近旧建筑物成孔，工作面可以根据工程的需要扩展，特别适合中小型工程成孔。1）人工洛阳铲可成4.0m以内的孔。如果在洛阳铲铲柄上加长可以成6.0m以内洛阳铲成孔直径一般为300mm，的孔。2）成孔时，将洛阳铲刃口切入土中，然后摇动并用力拧转铲柄，将土剪断，拨出洛阳铲，铲内土体被带出；当遇到薄砂层时，可向孔内松填少量粘性土，用洛阳反复铲插捣混合后，用洛阳将土体带出。3）洛阳铲成孔直径一般为300mm，洛阳铲的尺寸可变，对于软土宜用直径较大者，对于素填土及硬土宜用直径较小者。4）成孔后测量孔径、孔深，并保护好孔口。⑷机械成孔