水泥粉煤灰碎石桩.pptx

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1、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，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等桩，是由水泥、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，桩体和桩间土、褥垫层一起组成水泥混合料加水拌和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碎石桩复合地基。粉煤灰碎石桩复合地基。第1页/共88页我国从我国从20世纪世纪70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、挤密和

2、提高地基承载力。后来逐渐把碎石桩的应用范围扩大，用到塑性指数较大、挤密效果不明显的粘性土中，以期提高地基的承载力。效果不明显的粘性土中，以期提高地基的承载力。第2页/共88页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，原因在于：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，原因在于：碎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碎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。传来的荷载。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

3、。CFG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。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。第3页/共88页其机理在于：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强度较高的桩体，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的侧阻作用，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，复合地基的承载力得到较大提高

4、。状，复合地基的承载力得到较大提高。第4页/共88页各种材料的作用：各种材料的作用：CFG桩的骨干材料为碎石，系粗骨料；石屑为中等粒径骨料，桩的骨干材料为碎石，系粗骨料；石屑为中等粒径骨料，当桩体强度小于当桩体强度小于5MPa时，石屑的掺入可使桩体级配良好，对保证桩体强度起到时，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重要作用。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加石屑强度增加50左右；粉煤灰既是细骨料，又有低标号水泥的作用，可使桩左右；粉煤灰既是细骨料，又有低标号水泥的作用，可使桩体具有

5、明显的后期强度；水泥则为粘结剂，主要起胶结作用。体具有明显的后期强度；水泥则为粘结剂，主要起胶结作用。第5页/共88页优点：优点：（1）CFG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载能力，工程造价一般为桩基础的的承载能力，工程造价一般为桩基础的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）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。）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。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。目前

6、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。第6页/共88页 适用范围：适用范围：CFG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。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。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。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，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、度大，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、箱基和筏基等。箱基和筏基等。第7页/

7、共88页第8页/共88页第9页/共88页第10页/共88页CFG桩施工所需机具桩施工所需机具长螺旋钻机第11页/共88页振动沉拔桩锤第12页/共88页泥浆护壁所采用的钻机第13页/共88页CFG CFG 桩机桩机第14页/共88页CFGCFG桩地基处理桩地基处理第15页/共88页CFGCFG桩地基处理桩地基处理第16页/共88页CFGCFG桩地基处理桩地基处理第17页/共88页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桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成层形成CFG桩复合地基。其加固软弱地基的主要桩复合地基。其加固软弱地基的主要作用有三种：作用有三种

8、：1）桩体作用；）桩体作用；2）挤密作用；）挤密作用；3）褥垫层作用。褥垫层作用。（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。在荷载作用下合料。在荷载作用下CFGCFG桩的压缩性明显比周围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软土小，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，复合地基的象，复合地基的CFGCFG桩起到了桩体作用。桩起到了桩体作用。第18页/共88页（二）挤密作用（二）挤密作用 CFG桩采用振动沉管法

9、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。均有所增加，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：第19页/共88页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

10、供了桩上、下刺入的条件，即使桩端落在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上，至少可以提供上刺入条件，以保证桩间土始终参与工作。好土层上，至少可以提供上刺入条件，以保证桩间土始终参与工作。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很显著，和桩基础一样，需要考虑桩对时，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冲切破坏。基础的冲切破坏。第20页/共88页 当当 H大到一定程度后，基底反力即为天然地基的反力分布。一般地，当褥垫层厚度大于大到一定程度后，基底反力即为天然地基的反力分布。一般地，当褥垫层

11、厚度大于10cm时，桩对基础底面产生的应力集中已显著降低；当时，桩对基础底面产生的应力集中已显著降低；当 H为为30cm时，应力集中已很小。时，应力集中已很小。所以褥垫层厚度取所以褥垫层厚度取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。第21页/共88页当褥垫层厚度当褥垫层厚度 H0，桩土应力比很大。在软土中，桩土应力比，桩土应力比很大。在软土中，桩土应力比n可以超过可以超过100，桩分担的，桩分担的荷载相当大。当荷载相当大。

12、当 H很大时，桩土应力比接近很大时，桩土应力比接近1。此时桩的荷载分担比很小。此时桩的荷载分担比很小。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，即桩顶承受的水平荷载越小。大量实践试验表明，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，褥垫层厚度不小于表明，褥垫层厚度不小于10cm时，桩体不会发生水平折断，桩在复合地基中不会失去工时，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。作能力。第22页/共88页褥垫层的合理厚度褥垫层的合理厚度由上述知，由上述知，褥垫层厚度过小，桩对基础将产生很显著的应力集中，需考

13、虑桩对基础的褥垫层厚度过小，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，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冲切，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。裂。褥垫层厚度过小，桩间土承载能力不能充分发挥，要达到设计要求的承载力，必然褥垫层厚度过小，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度，造成经济上的浪费。要增加桩的数量或长度，造成经济上的浪费。第23页/共88页褥垫层厚度大，能够充分发挥桩间土的承载能力。若褥垫层厚度过大，会导致桩土应力褥垫层厚度大，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或接近比等于或接近1。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。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，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提高，而且建筑物的沉降也大。大。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，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，褥垫层厚度褥垫层厚度取取1030cm为宜。为宜。第24页/共88页14.4 14.4 CFGCFG桩复合地基工程

15、特性桩复合地基工程特性14.4 Features of CFG Composite Foundation1、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、适应范围广、适应范围广3、刚性桩的性状明显、刚性桩的性状明显4、桩体的排水作用、桩体的排水作用5、时间效应、时间效应第25页/共88页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，并且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载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载的百分比可在占总荷载的百分比可在40%75%之间变化，使得复合地基承载力大幅度提高并具有

16、之间变化，使得复合地基承载力大幅度提高并具有很大的可调性。当地基承载力较高时，荷载又不大，可将桩长设计得短一点，荷载大时很大的可调性。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，采用复合地基一般难以满足设计要求时，采用CFG桩复合地基比较容易满足要求。桩复合地基比较容易满足要求。第26页/共88页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、独立基础，也

17、可用于筏板基础和箱形基桩既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。础。对于土性而言，对于土性而言，CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，也桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，也可用于挤密效果差的土。可用于挤密效果差的土。地基土是具有良好挤密效果的砂土、粉土时，振动可使土挤密，桩间土的承载力可有较大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提高，幅度的提高，CFG桩是适用的。桩是适用的。第27页/共88页当当CFGCFG桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高值既有挤密分量，又有置换分量；当桩

18、用于挤密效果好的土时，承载力的提高值既有挤密分量，又有置换分量；当CFGCFG桩用于不可挤密土时，承载力的提高只与置换作用有关。桩用于不可挤密土时，承载力的提高只与置换作用有关。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。的置换作用。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。第28页/共88页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、砂石桩等，它们主要是通过有限的桩长

19、（对于柔性桩和散体材料桩，如碎石桩、砂石桩等，它们主要是通过有限的桩长（6 610m10m）传递竖向荷载。当桩长大于某一数值后，桩传递荷载的作用已显著减小。）传递竖向荷载。当桩长大于某一数值后，桩传递荷载的作用已显著减小。而而CFGCFG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。用。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CFGCFG桩因为具有刚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。性桩的性状

20、，向深层土传递荷载是其重要的工程特性。第29页/共88页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，由于沉管和拔管的振动，会使土体产生超静孔隙水压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。另外，刚刚施工完的力。另外，刚刚施工完的CFG桩将是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上排除，桩将是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上排除，直到直到CFG桩桩体结硬为止，这样的排水工程可延续几小时。桩桩体结硬为止，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散太慢引起地面隆起和增加桩间土的密实由工程实践知，排水作用对

21、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有利。度大为有利。第30页/共88页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动。特别是对灵敏度较高的土，会使结构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。强度破坏，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。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。的加强。第31页/共88页6、桩

22、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，提高桩身强度等级对复合地基承载力没有影响。因此复合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。因此复合地基设计时，不必把桩体强度值设计得很高。一般取桩顶应力的地基设计时，不必把桩体强度值设计得很高。一般取桩顶应力的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桩复合地基的重要特点之一。大量工程实桩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践表明，建筑物的沉降量一般可控制在24cm。对于上部和中部有软弱

23、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，桩端放在下面好的土层上可桩加固时，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。以获得模量很高的复合地基，建筑物的沉降都不大。第32页/共88页一、设计思想：一、设计思想：当当CFGCFG桩桩体强度用得较高时，具有刚性桩的性状，有的设计人员常将其与桩基础相联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。现讨论系。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，桩在桩基础中既可承受竖向荷载，也可承受水平荷载，众桩基础是常用的基础类型

24、，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，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，所周知，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，设计时采用桩基础承受竖向荷载是扬其长，使其承受水平荷载是用其短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14.5DesignofCFGCompositeFoundation第33页/共88页在桩基础中，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，桩端在桩基础中，桩只存在向下刺入的可能。当承台承受竖

25、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的承载作用，且沉降变形越大，向下刺入，承台发生沉降变形，桩间土可以发挥一定的承载作用，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大。对于端承桩，承台沉桩间土的作用越明显；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，桩间土承载力的发挥占承载力的百分比也很小，且难定量预估。占承载力的百分比也很小，且难定量预估。第34页/共88页CFGCFG桩复合地基通过褥垫层与基

26、础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可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，不足保证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，不足的部分由的部分由CFGCFG桩来承担。由于桩来承担。由于CFGCFG桩复合地基置换率不高，基础下桩间土承受的荷载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的数值。总的荷载扣除桩间土承担的荷载才是是一个不小的数值。总的荷载扣除桩间土承担的荷载才是CFGCFG桩承受的荷载。显然，桩承受的荷载。显然，与传统的桩基础设计思想相比，

27、桩的数量可以大大减少，再加上与传统的桩基础设计思想相比，桩的数量可以大大减少，再加上CFGCFG桩不配筋，桩体桩不配筋，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利用工业废料粉煤灰作为掺加料，大大降低了工程造价第35页/共88页另外另外CFGCFG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，天然地基承载力不足或变形不能满足要求，就可以采用承载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，也可以根据设计条件和地质条

28、件采用不同桩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隔布置，甚至采用长间隔布置，甚至采用CFGCFG桩和其他桩型组合，如桩和其他桩型组合，如CFGCFG桩与夯实水泥土桩、碎石桩等间桩与夯实水泥土桩、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）。隔布置，形成多元复合地基（也称多桩型复合地基）。第36页/共88页二、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 个设计参数分别为桩长、桩径、桩间距、桩体强度、个设计参数分别为桩长、桩径、桩间距、桩体强度、褥垫层厚度及材料。褥垫层厚度及材料。设计时除满足地基承载力和

29、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、变形问题还是液化设计参数。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，解决问题的目的不同，采用的工艺、设计方法、布桩型式均不同。问题，解决问题的目的不同，采用的工艺、设计方法、布桩型式均不同。第37页/共88页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上，这是桩复合地基要求桩端落在好的土层上

30、，这是CFGCFG桩复合地基设计的一个重要桩复合地基设计的一个重要原则。因此，桩长是原则。因此，桩长是CFGCFG桩复合地基设计时首先要确定的参数，取决于建筑物对承载力桩复合地基设计时首先要确定的参数，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。设计时应根据勘查报告分析各土层，确定和变形的要求、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长，并计算单桩承载力。桩端的持力层和桩长，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设备。一般设计桩径为桩桩径的确定取决于所采用的成桩设备。一般设计桩径为350350600mm

31、600mm。第38页/共88页桩间距。桩间距。一般桩间距一般桩间距s s（3 35 5）d d，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载，桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形、土性与施工机具。一般设计要求的承载力高时力和变形、土性与施工机具。一般设计要求的承载力高时s s取小值，但必须考虑施工取小值，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较长的桩长，因此时相邻桩之间的影响，就施工而言，希望采用较大的桩距和较长的桩长，因此s s的大的大小应综合考虑。小应综合考虑。A A、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。、对挤密性好的土，如砂、粉土

32、和松散的填土等，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独立基础等，桩距可取较小，反之，筏、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、箱基以及多排布桩的条基、设备基础等，桩距应适当放大。基、箱基以及多排布桩的条基、设备基础等，桩距应适当放大。第39页/共88页C C、地下水位高、地下水丰富的建筑场地，桩距也应适当放大。、地下水位高、地下水丰富的建筑场地，桩距也应适当放大。桩体强度。桩体强度。原则上，桩体配比按桩体强度控制，桩体试块抗压强度应满足下式要求：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：式中：式中：桩体混合料试块

33、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）桩的截面面积桩的截面面积第40页/共88页褥垫层厚度及材料。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。褥垫层材料可用粗砂、中砂、碎石、级配合对土性的考虑，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（最大粒径不宜大于砂石（最大粒径不宜大于20mm20mm）。）。第41页/共88页单桩竖向承载力

34、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Ra的取值应符合下列规定：的取值应符合下列规定：（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）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2；（2）当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：）当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：第42页/共88页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合地基载荷试验确定，初步设计时也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，初步设计时也可按下式估算：可按下式估算：式中：式中：为桩间土承载力折减系数，宜按地区经验确定，如无经验时可取为桩间土承载力折

35、减系数，宜按地区经验确定，如无经验时可取0.750.95，天然地基承载力较高时取大值。，天然地基承载力较高时取大值。第43页/共88页沉降计算沉降计算 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，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，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的 倍，倍，值可按下式确定：值可按下式确定：式中式中 fak基础底面下天然地基承载力特征值（基础底面下天然地基承载力特征值（kPa）。）。第44页/共88页三、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

36、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，可采用单排、双排或多排布桩，且桩位宜沿轴线对称。在偏心荷在轴心荷载作用下，可采用单排、双排或多排布桩，且桩位宜沿轴线对称。在偏心荷载作用下，可采用沿轴线非对称布桩。载作用下，可采用沿轴线非对称布桩。第45页/共88页对于独立基础、箱形基础、筏形基础，对于独立基础、箱形基础、筏形基础，基础边缘到桩的中心距一般为基础边缘到桩的中心距一般为1倍桩径或基础边缘倍桩径或基础边缘到桩边缘的最小距离不宜小于到桩边缘的最小距离不宜小于150mm，对条基不宜小于，对条基不宜小于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

37、范围内设置护桩（可液化地基一般用碎石桩做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）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护桩）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。大作用。通常桩间土应力越大，作用在桩上的水平力越大，桩的侧阻力也越大。第46页/共88页 1 CFG桩的施工应根据现场条件选用下列施工工艺：桩的施工应根据现场条件选用下列施工工艺：（1）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、）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水

38、位以上的粘性土、粉土、砂土、素填土、中等密实以上的砂土；素填土、中等密实以上的砂土；（2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩，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；以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地；第47页/共88页施工工艺主要有：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于粘性土、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。地质条件，尤其适用于松散的粉土、

39、粉细砂的加固。优点：施工操作简便、施工费用低、对桩间土的挤密优点：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、减少效应显著等。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地基变形以及消除地基液化，到目前为止该工艺仍是CFGCFG桩主要施工工艺之一，主要应用于挤密效果好的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地基加固工程，空旷地区或施工场地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、精密设备以及不扰民的地基处理工程。周围没有管线、精密设备以及不扰民的地基处理工程。14.6 CFG14.6

40、CFG桩复合地基施工桩复合地基施工14.6 Construction of CFG Composite Foundation第48页/共88页但振动沉管但振动沉管CFGCFG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。当基础底面以上的土层中存在承载力较）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土层时，不得不采用引孔等措施，或者采用其他成桩工艺。高的硬土层时，不得不采用引孔等措施，或者采用其他成桩工艺。（2 2）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）振动及噪音污染严重

41、。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，故不少地区规定不能在居民区采用振动沉管影响，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。桩施工工艺。第49页/共88页（3 3）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。）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。（4 4）振动沉管）振动沉管CFGCFG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、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。挤断已打桩、降低桩间土强度的后果，容易出现缩颈、

42、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水平运输一般为翻斗车或人工运输，效果）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，效果相对较低，对于长桩，拔管时尚需空中投料，操作不便相对较低，对于长桩，拔管时尚需空中投料，操作不便第50页/共88页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大量的工程实践，使得长螺旋钻管内究院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

43、泵压泵压CFG桩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：桩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：低噪音，无泥浆污染，成桩不产生振动，可避免对已打桩产生不良影响；低噪音，无泥浆污染，成桩不产生振动，可避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。第51页/共88页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，还可根据土质情况、设备条件选用以下工艺：桩施工工艺外，还可根据土质情况、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，该工艺具有穿透能力强，

44、无振动、低噪音、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。适用于粘性土、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。适用于粘性土、粉土和填土地基。粉土和填土地基。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、砂土、人工填土、砾（碎）石土及风化适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、砾（碎）石土及风化岩层分布的地基。岩层分布的地基。第52页/共88页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，

45、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明成桩质量。重，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。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：适用于处理深度不大、地下水位以上的粘性土、粉适用于处理深度不大、地下水位以上的粘性土、粉土和填土地基。土和填土地基。第53页/共88页二、振动沉管二、振动沉管 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：其一为挤密性好的土，如松散填土、粉土、就土的挤密性而言，可将地基土

46、分为三大类：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，如塑性指数不大的松散的粉质粘土和非饱和粘性土；其三砂土等；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，强度反而为不可挤密土，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。降低。第54页/共88页（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；当采用连打作业时，新打桩对已打桩的作用在饱和软土中成桩，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现为挤压，使得已打桩被挤扁成椭

47、圆形或不规则形，严重的产生缩颈和断桩。主要表现为挤压，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。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，在中间补打新桩主要为振动破坏。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，已打桩有时会被震裂。提升沉管速度太快也可能导致缩颈和断桩。时，已打桩有时会被震裂。提升沉管速度太快也可能导致缩颈和断桩。第55页/共88页（3 3）桩体强度不均匀。）桩体强度不均匀。拔管太

48、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生离折，造成桩身强度不均匀。易产生离折，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，可能出现的问题是桩靴开口打开的宽度不够，混合料下落不充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，造成桩端与土接触不密实活桩端附近桩段桩径较小。分，造成桩端与土接触不密实活桩端附近桩段桩径较小。第56页/共88页若采用反插法，由于桩管垂直度很难保证，反插容易使土与桩体材料混合，产生桩身掺土若采用

49、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。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，严格按施工要求施工。在施工过程中，成）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，成桩的施工工艺对桩的施工工艺对CFGCFG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。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入了解地质情况。第57页/

50、共88页（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，可以使施工管理人员有根据把握施工工艺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策，对保证施工质量是至关重要的。的决策，对保证施工质量是至关重要的。施工过程中需做如下观测：施工过程中需做如下观测：施工场地标高观测；施工场地标高观测；桩顶标高的观测；桩顶标高的观测；对桩顶上升量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。较大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 第58页/共88页（3 3）逐桩静压。）逐桩静压。对重