《地基处理》第七章.pptx

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1、 通过调整水泥掺量及配比，可使桩体强度等级在C5C20之间变化。这种地基加固方法吸取了振冲碎石桩和水泥搅拌桩的优点。第一，施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样，工艺简单，与振冲碎石桩相比，无场地污染，振动影响也较小。第二，所用材料仅需少量水泥，便于就地取材，基础工程不会与上部结构争“三材”，这也是比水泥搅拌桩优越之处。第三，受力特性与水泥搅拌桩类似。第1页/共47页适用范围 水泥粉煤灰碎石桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点，适用于处理粘土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基。对淤泥质土应通过现场试验确定其适用性。第2页/共47页碎石桩与CFGCFG桩概念不同 CFG桩为复合地基刚性桩

2、，桩身具有一定的粘结性，可在全长范围内受力，能充分发挥桩周摩阻力和端承力。而碎石桩为散体材料桩，桩身无粘结强度，依靠周围土体的约束力来承受上部荷载。第3页/共47页 CFG桩的桩土应力比较高，一般在1040。而碎石桩桩土应力比一般为1.54.0，水泥粉煤灰碎石桩具有较强的置换作用，其他参数相同，桩越长、桩的荷载分担比越高。设计时须将桩端落在相对好的土层上，这样可以很好地发挥桩的端阻力，也可避免场地岩性变化大可能造成建筑物沉降的不均匀。但要注意增加桩长对提高复合地基承载力意义有限，只有提高置换率，而提高置换率又会给施工造成很多困难。第4页/共47页适用土类的差别 CFG桩用于加固填土、饱和及非饱

3、和粘性土、松散的砂土、粉土等。对塑性指数高的饱和软粘土使用要慎重。而碎石桩宜处理砂土、粉土、粘性土、填土以及软土，但对不排水抗剪强度小于20kPa的软土使用要慎重。第5页/共47页第6页/共47页加固机理 CFG桩的加固机理包括桩体作用、挤密作用和褥垫层作用，其中以桩体作用为主。第7页/共47页桩体作用 CFG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CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了显著的桩体作用。第8页/共47页 CFG桩可以全长受力，荷载不大时，可以通过调节桩长来适应不同

4、的土层。CFG桩复合地基的桩土应力比大，而且具有很大的可调性。CFG复合地基中由桩承担的荷载一般为4075，提高承载力的幅度可达4倍或更高。第9页/共47页挤密作用 当CFG桩用于挤密效果好的土时，由于CFG桩采用振动沉管法施工，其振动和挤压作用使桩间土得到挤密，复合地基承载力的提高既有挤密又有置换；当CFG桩用于不可挤密的土时，其承载力的提高只是置换作用。第10页/共47页 褥垫层作用 CFG桩复合地基的褥垫由碎石、级配砂石、粗砂等散体材料组成。褥垫层的作用 1.保证桩、土共同承担荷载 2.减少基础底面的应力集中 3.褥垫厚度可调整桩土荷载分担比 4.褥垫层厚度可以调整桩、土水平荷载分担比第

5、11页/共47页第12页/共47页 褥垫层厚度可以调整桩、土水平荷载分担比 褥垫厚度可调整桩土荷载分担比褥垫厚度可调整桩土荷载分担比第13页/共47页设计思路 当CFG桩桩体标号较高时，具有刚性桩的性状，但在承担水平荷载方面与传统的桩基有明显的区别。桩在桩基中可承受垂直荷载也可承受水平荷载，众所周知桩是一种细长扦件，它传递水平荷载的能力远远小于传递垂直荷载的能力而CFG桩复合地基通过褥垫层把桩和承台（基础）断开，改变了过份依赖桩承担垂直荷载和水平荷载的传统设计思想。设计计算第14页/共47页 如图所示的独立基础，当基础承受水平荷载Q时有三部分力与Q平行。其一基础底面摩阻力Ft；其二基础两侧面的

6、摩阻力Fl；其三为与水平荷载Q方向相反的土的抗力R。Ft和基底与褥垫层之间的摩擦系数以及建筑物重量v有关，W数值越大则Ft越大。第15页/共47页 基底摩阻力Ft 传递到桩和桩间土上，桩顶应力为p、桩间土应力为s由于 CFG桩复合地基置换率一般不大于10，则有不低于90的基底面积的桩间土，承担了绝大部分水平荷载，而桩承担的水平荷载则占很小一部分。根据试验结果，桩、土剪应力比随褥垫层厚度增大而减少。设计时可通过改变褥垫层厚度调整桩、土水平荷载分担比。按这一设计思想，CFG桩复合地基水平承载能力比按传统桩基设计思想有相当大的增值。第16页/共47页 对于垂直荷载的传递，如何在桩基中发挥桩间土的承载

7、能力是大家都在探索的课题。传统桩基中，只提供了桩可能向下刺入变形的条件，而CFG桩复合地基通过褥垫与基础联接，并有上下双向刺人变形模式，保证桩间土始终参与工作。因此垂直承载力设计首先是将土的承载能力充分发挥不足都分由CFG桩来承担显然，与传统的桩基设计恩想相比，桩的数量可以大大减少 CFG桩不只是用于加固软弱的地基，对于较好的地基土，若建筑物荷载较大，天然地基不够，就可以用CFG桩来补足。第17页/共47页桩径d 一般桩径宜取350600mm，由施工设备的桩管决定。水泥粉煤灰碎石桩桩径过小，施工质量不容易控制，桩径过大，需加大褥垫层厚度才能保证桩土共同承担上部结构传来的荷载。水泥粉煤灰碎石桩可

8、只布置在基础范围内，对可液化地基，基础内可采用振动沉管水泥粉煤灰碎石桩、振动沉管碎石桩间作的加固方案，但基础外一定范围内须打设一定数量的碎石桩。设计参数第18页/共47页桩距lp 桩距的大小取决于设计要求的地基承载力、布桩形式、土质、施工机具和施工的可行性。桩距应根据设计要求的复合地基承载力、建筑物控制沉降量、土性、施工工艺等确定，宜取35倍桩径。设计的桩距首先要满足承载力和变形量的要求。从施工角度考虑，尽量选用较大的桩距，以防止新打桩对已打桩的不良影响。第19页/共47页 就土的挤（振）密性而言，可将土分为：（1）挤（振）密效果好的土，如松散粉细砂、粉土、人工填土等；（2）可挤（振）密土，如

9、不太密实的粉质粘土；（3）不可挤（振）密土，如饱和软粘土或密实度很高的粘性土、砂土等。第20页/共47页桩距lp 第21页/共47页第22页/共47页第23页/共47页 （1）对挤密性好的土，如砂上、粉土和松散填上等，桩距可取得较小。（2）对单、双徘布桩的条形基础和面积不大的独立基础等，桩距可取得较小，反之，满堂布桩的筏基、箱基以及多排布桩的条基、设备基础等，桩距应适当放大。（3）地下水位高、地下水丰富的建筑场地，桩距也应适当放大。对挤土成桩工艺和不可挤密土宜采用较大的桩距。在满足承载力和变形要求的前提下，可以通过调整桩长来调整桩距，桩越长，桩间距可以越大。第24页/共47页复合地基承载力第2

10、5页/共47页单桩承载力公式计算（3）桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求：由现场单桩荷载试验确定第26页/共47页褥垫层厚度 工程实践表明，褥垫层合理厚度为100300mm，考虑施工时的不均匀性，规范规定褥垫层厚度取150300mm，当桩径大，桩距大时宜取高值。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石和碎石，最大粒径不宜大于30mm。不宜采用卵石，由于卵石咬合力差，施工时扰动较大、褥垫厚度不容易保证均匀。第27页/共47页沉降计算 地基处理后的变形计算应按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB 50007的有关规定执行。地基变形计算深度应大于复合土层的厚度，并符合现行国家标准建筑地基基础设计规范GB

11、 50007中地基变形计算深度的有关规定。沉降量的组成：复合土层的变形量；下卧层变形；褥垫层变形。第28页/共47页施工工艺可分为两大类：一是对桩间土产生扰动或挤密的施工工艺，如振动沉管打桩机成孔制桩，属挤土成桩工艺。二是对桩间土不产生扰动或挤密的施工工艺，如长螺旋钻孔灌注成桩，属非挤土成桩工艺。施工方法第29页/共47页 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；长螺旋钻孔灌注成桩属非挤土成桩工艺，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。第30页/共47页 长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩

12、，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；长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺，是国内近几年来使用比较广泛的一种新工艺，属非挤土成桩工艺，具有穿透能力强、低噪音、无振动、无泥浆污染、施工效率高及质量容易控制等特点。长螺旋钻孔灌注成桩和长螺旋钻成孔、管内泵压混合料成桩工艺，在城市居民区施工，对周围居民和环境的不良影响较小。第31页/共47页第32页/共47页 振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。若地基土是松散的饱和粉细砂、粉土，以消除液化和提高地基承载力为目的，此时应选择振动沉管打桩机施工；振动沉管灌注成桩属挤土成桩工艺，对桩间土具有挤（振）密效应。但振动沉管灌

13、注成桩工艺难以穿透厚的硬土层、砂层和卵石层等。在饱和粘性土中成桩，会造成地表隆起，挤断已打桩，且振动和噪声污染严重，在城市居民区施工受到限制。在夹有硬的粘性土时，可采用长螺旋钻机引孔，再用振动沉管打桩机制桩。第33页/共47页1.混合料要求 严格按配合比配料，振动沉管法的塌落度控制在35cm，搅拌时间2min，杂质含量小于5。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工时每方混合料粉煤灰掺量宜为7090kg，坍落度应控制在160200mm。施工中的注意事项第34页/共47页 这主要是考虑保证施工中混合料的顺利输送。坍落度太大，易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，导致堵管。坍落度太小，混合料流动

14、性差，也容易造成堵管。振动沉管灌注成桩若混合料坍落度过大，桩顶浮浆过多，桩体强度会降低。第35页/共47页2.施工顺序 在软土中，采取隔桩跳打方式；在饱和松散粉土中，采用连打法；满堂布桩时，采用“中间向四周”或“一边向一边”的方法。第36页/共47页3.保护桩长 保护桩长一般取5070cm。施工中桩顶标高应高出设计桩顶标高，留有保护桩长。第37页/共47页保护桩长的设置是基于以下几个因素：（1）成桩时桩顶不可能正好与设计标高完全一致，一般要高出桩顶设计标高一段长度；（2）桩顶一般由于混合料自重压力较小或由于浮浆的影响，靠桩顶一段桩体强度较差；（3）已打桩尚未结硬时，施打新桩可能导致已打桩受振动

15、挤压，混合料上涌使桩径缩小。增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高抵抗周围土挤压的能力。第38页/共47页4.弃土和保护土层 长螺旋钻成孔、管内泵压混合料成桩施工中存在钻孔弃土。对弃土和保护土层清运时如采用机械、人工联合清运，应避免机械设备超挖，并应预留至少50cm用人工清除，避免造成桩头断裂和扰动桩间土层。第39页/共47页5.褥垫层 褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石，碎石粒径宜为820mm，不宜选用卵石。当基础底面桩间土含水量较大时，应进行试验确定是否采用动力夯实法，避免桩间土承载力降低。对较干的砂石材料，虚铺后可适当洒水再行碾压或夯实。第40页/共47页 长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌

16、注成桩施工和振动沉管灌注成桩施工除应执行国家现行有关规定外，尚应符合下列要求：1 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160200mm，振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜为3050mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm；第41页/共47页 2 长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.21.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放

17、慢。第42页/共47页 3 施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m；4 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，测定其立方体抗压强度。第43页/共47页 冬期施工时混合料人孔温度不得低于5，对桩头和桩间土应采取保温措施。清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。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，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。施工垂直度偏差不应大于1%；对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应大于60mm。第44页/共47页 CFG桩施工结束后，应间隔一定时间方可进行质量检验。一般养护龄期可取28天。质量检验 (1)桩间土检验桩间土质量检验可用标准贯入、静力触探和钻孔取样等试验对桩间土进行处理前后的对比试验。对砂性土地基可采用标准贯入或动力触探等方法检测挤密程度。第45页/共47页 (2)单桩和复合地基检验可采用单桩载荷试验、单桩或多桩复合地基载荷试验进行处理效果检验。试验数量宜为总桩数的0.5%1%，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。第46页/共47页谢谢您的观看！第47页/共47页