7CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩).ppt
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1、地地 基基 处处 理理7CFGCFG桩桩桩桩一、概述一、概述一、概述一、概述 7 CFG7 CFG7 CFG7 CFG桩桩桩桩(水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩)1 1概念:概念:概念:概念:水水水水泥泥泥泥粉粉粉粉煤煤煤煤灰灰灰灰碎碎碎碎石石石石桩桩桩桩,简简简简称称称称CFG(CementCFG(Cement Fly-ashFly-ashGravel)Gravel)桩桩桩桩。是是是是由由由由碎碎碎碎石石石石和和和和适适适适量量量量的的的的石石石石屑屑屑屑,粉粉粉粉煤煤煤煤灰灰灰灰和和和和少少少少量量量量水水水水泥泥泥泥,加加加加水水水水拌拌拌拌和和和和后后后
2、后用用用用成成成成桩桩桩桩机机机机具具具具制制制制成成成成具具具具有有有有一一一一定定定定粘粘粘粘结结结结强强强强度度度度的的的的柔柔柔柔性性性性桩桩桩桩。过过过过调调调调整整整整水水水水泥泥泥泥掺掺掺掺量量量量及及及及配配配配比,可使桩体强度等级在比,可使桩体强度等级在比,可使桩体强度等级在比,可使桩体强度等级在C5C20C5C20之间变化。之间变化。之间变化。之间变化。22适用土类适用土类适用土类适用土类 CFGCFG桩桩桩桩复复复复合合合合地地地地基基基基适适适适用用用用于于于于可可可可塑塑塑塑-硬硬硬硬塑塑塑塑状状状状粘粘粘粘性性性性土土土土、粉粉粉粉土土土土、砂砂砂砂土土土土、碎碎碎
3、碎石石石石土土土土的的的的地地地地基基基基处处处处理理理理工工工工作作作作。对对对对于于于于素素素素填填填填土土土土、淤淤淤淤泥泥泥泥质质质质土土土土、流流流流-软软软软塑塑塑塑状状状状粘性土应慎用。可按地区经验或经试验确定其有效性后使用。粘性土应慎用。可按地区经验或经试验确定其有效性后使用。粘性土应慎用。可按地区经验或经试验确定其有效性后使用。粘性土应慎用。可按地区经验或经试验确定其有效性后使用。3 3优点:优点:优点:优点:CFGCFG地地地地基基基基加加加加固固固固方方方方法法法法吸吸吸吸取取取取了了了了振振振振冲冲冲冲碎碎碎碎石石石石桩桩桩桩法法法法和和和和水水水水泥泥泥泥搅搅搅搅拌拌
4、拌拌桩桩桩桩法法法法的的的的优优优优点点点点,表现在五个方面。表现在五个方面。表现在五个方面。表现在五个方面。施施工工工工艺艺与与普普通通振振动动沉沉管管灌灌注注桩桩一一样样,工工艺艺简简单单,与与振振冲冲碎石桩相比,无场地污染,振动影响也较小碎石桩相比,无场地污染,振动影响也较小;仅仅需需少少量量水水泥泥而而桩桩体体强强度度增增强强效效果果好好,便便于于就就地地取取材材,基础工程不会与上部结构争基础工程不会与上部结构争“三材三材”;受力特性与水泥搅拌桩类似;受力特性与水泥搅拌桩类似;沉降量和差异沉降控制效果好。沉降量和差异沉降控制效果好。沉降量和差异沉降控制效果好。沉降量和差异沉降控制效果好
5、。CFGCFG桩桩桩桩的的的的材材材材料料料料强强强强度度度度等等等等级级级级与与与与普普普普通通通通灌灌灌灌注注注注桩桩桩桩相相相相近近近近,在在在在竖竖竖竖向向向向受受受受力力力力时时时时,其其其其单单单单桩桩桩桩承承承承载载载载力力力力、沉沉沉沉降降降降量量量量与与与与同同同同等等等等条条条条件件件件下下下下的的的的灌灌灌灌注注注注桩桩桩桩相相相相差差差差无无无无几,因此其绝对沉降量在复合地基中是最小的几种形式之一。几,因此其绝对沉降量在复合地基中是最小的几种形式之一。几,因此其绝对沉降量在复合地基中是最小的几种形式之一。几,因此其绝对沉降量在复合地基中是最小的几种形式之一。此此此此外外
6、外外,由由由由于于于于有有有有褥褥褥褥垫垫垫垫层层层层的的的的变变变变形形形形协协协协调调调调作作作作用用用用,基基基基础础础础的的的的局局局局部部部部倾倾倾倾斜斜斜斜、相相相相邻邻邻邻柱柱柱柱基基基基的的的的沉沉沉沉降降降降差差差差也也也也得得得得以以以以减减减减小小小小。因因因因此此此此其其其其沉沉沉沉降降降降量量量量和和和和差差差差异异异异沉沉沉沉降降降降量量量量控制效果好。控制效果好。控制效果好。控制效果好。适应范围广适应范围广l以以地地基基形形式式而而言言,CFG桩桩既既可可适适用用于于条条形形基基础础、独独立立基基础础,也可用筏基和箱形基础;也可用筏基和箱形基础;l就就土土性性而而
7、言言,CFG桩桩可可用用于于处处理理黏黏性性土土、粉粉土土、砂砂土土和和填填土土;CFG既既可可用用于于挤挤密密效效果果好好土土,也也可可用用于于挤挤密密效效果果差差的的土土。当当CFG桩桩用用于于挤挤密密效效果果好好的的土土时时,承承载载力力的的提提高高既既有有挤挤密密作作用、又有置换作用用、又有置换作用;l当当CFG桩桩用用于于不不可可挤挤密密土土时时,承承载载力力的的提提高高只只有有置置换换作作用用。对对淤淤泥泥质质土土和和天天然然地地基基承承载载力力较较低低的的土土(fka50kPa),应应按按地地区经验或通过现场试验确定区经验或通过现场试验确定CFG桩的适用性。桩的适用性。CFG桩图
8、桩图4 4 CFG桩与桩与碎石柔性桩的比较:碎石柔性桩的比较:CFGCFG桩桩桩桩身身身身具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的粘粘粘粘结结结结性性性性,单单单单桩桩桩桩承承承承载载载载力力力力效效效效果果果果好好好好,能能能能充充充充分分分分发发发发挥挥挥挥桩桩桩桩周周周周摩摩摩摩阻阻阻阻力力力力和和和和端端端端承承承承力力力力,故故故故可可可可通通通通过过过过改改改改变桩长调节承载力变桩长调节承载力变桩长调节承载力变桩长调节承载力;CFG桩桩对对复复合合地地基基承承载载力力调调节节幅幅度度大大,最最高高可可提提高高4 4倍以上;倍以上;碎碎碎碎石石石石桩桩桩桩为为为为散散散散体体体体材材
9、材材料料料料桩桩桩桩,桩桩桩桩身身身身无无无无粘粘粘粘结结结结强强强强度度度度,主主主主要要要要依依依依靠靠靠靠桩桩桩桩周周周周土土土土约约约约束束束束力力力力来来来来承承承承受受受受上上上上部部部部荷荷荷荷载载载载,桩桩桩桩长长长长超超超超过过过过有有有有效效效效长长长长度度度度之之之之后后后后,增增增增加桩长对提高不大。加桩长对提高不大。加桩长对提高不大。加桩长对提高不大。碎碎碎碎石石石石桩桩桩桩对对对对复复复复合合合合地地地地基基基基承承承承载载载载 力力力力 提提提提 高高高高 幅幅幅幅 度度度度 只只只只 有有有有0.510.51倍。倍。倍。倍。CFG桩桩可可通通过过增增加加桩桩长长
10、,减少地基变形;减少地基变形;CFG桩桩的的桩桩土土应应力力比比较较高高,一一般般在在1040,故故桩桩周周围围压压对对应应力力应应变变特特征征影影响响较较少少,即即以以桩桩体体为为主;主;CFG桩桩对对多多层层及及高高层建筑物适用。层建筑物适用。碎碎石石桩桩桩桩长长超超过过有有效效长长度度之后,对地基变形影响较小。之后,对地基变形影响较小。碎碎石石桩桩桩桩土土应应力力比比一一般般只只有有为为1.54.0,增增加加桩桩长长对对提提高高复复合合地地基基承承载载力力意意义义不不大大,只只有有提提高高置置换换率率,而而提提高高置置换换率率又又会给施工造成很多困难。会给施工造成很多困难。碎碎石石桩桩较
11、较少少用用于于高高层层建建筑筑物地基。物地基。二、材料配合比对桩体力学性能的影响特征二、材料配合比对桩体力学性能的影响特征二、材料配合比对桩体力学性能的影响特征二、材料配合比对桩体力学性能的影响特征 1粉煤灰粉煤灰 粒粒度度大大小小及及配配比比,是是影影响响粉粉煤煤灰灰质质量量的的主主要要指指标标。由由于于原原煤煤种种类类,煤煤粉粉细细度度以以及及燃燃烧烧条条件件的的不不同同,对对粉粉煤煤灰灰粒粒度度及及配比的影响均很大。配比的影响均很大。球球形形颗颗粒粒影影响响粉粉煤煤灰灰的的活活性性。此此外外,由由于于球球形形颗颗粒粒在在水水泥泥浆浆体体中中起起润润滑滑作作用用。所所以以粉粉煤煤灰灰中中如
12、如果果圆圆滑滑的的球球形形颗颗粒粒占占多多数数,就就具具有有需需水水量量小小,活活性性高高的的特特点点。一一般般粉粉煤煤灰灰越越细细,球球形形颗颗粒粒越越多多,因因而而水水化化及及接接触触界界面面增增加加,容容易易发发挥挥粉粉煤煤灰灰的活性。的活性。2碎碎石、石屑和水泥石、石屑和水泥1)碎石。碎石。自身强度大、利用成本小,自身强度大、利用成本小,因此构成因此构成CFGCFG桩的骨料。桩的骨料。2)石石屑屑。渗渗入入石石屑屑是是填填充充碎碎石石间间的的孔孔隙隙,使使其其级级配配良良好好,增增加加颗颗粒粒间间的的接接触触面面,提提高高联联结结强强度度。CFGCFG桩桩中中若若不不掺掺和和中中等等粒
13、粒度度的的骨骨料料石石屑屑,粗粗骨骨料料碎碎石石间间多多数数为为点点接接触触。接接触触比比表表面面积积小小,整整体体联联结结强强度度必必然然较较低低,受受力力一一旦旦达达到到联联结结强强度度的的极极限限,桩桩体体就就会会破破坏坏;而而掺掺加加石石屑屑后后将将使使填填料料级级配配良良好好,接接触触比比表表面面积积增增大大,有有效效提高了桩体抗剪强度。提高了桩体抗剪强度。3)水水泥泥。化化学学胶胶凝凝、粘粘结结与与固固化化剂剂作作用用。水水泥泥的的掺掺入入,使使得得呈呈散散体体状状态态的的碎碎石石、石石屑屑、粉粉煤煤灰灰被被充充分分粘粘结结为为一一个个整整体体,大大大大提高了桩体强度。提高了桩体强
14、度。3配比试验及其力学性能配比试验及其力学性能粉煤灰、石子、石屑、水泥的成分配比,对桩体强度、和粉煤灰、石子、石屑、水泥的成分配比,对桩体强度、和易性有很大影响,主要通过室内试验确定。易性有很大影响,主要通过室内试验确定。试验内容主要包括:试验内容主要包括:不同石屑掺量不同石屑掺量的配比试验;的配比试验;不同水泥、粉煤不同水泥、粉煤灰灰掺量掺量的配比试验;的配比试验;不同龄期及养护条件不同龄期及养护条件的配比试验。的配比试验。物物理理力力学学性性能能测测试试。在在各各种种配配比比试试验验条条件件下下,开开展展相相应应的的力力学学性性能能测测试试,以以获获得得最最佳佳成成分分配配比比参参数数。力
15、力学学性性能能测测试试主主要要内内容容包包括括不不同同养养护护龄龄期期条条件件下下的的抗抗压压强强度度、劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度、轴轴心抗压强度、静力受压弹性模量等参数心抗压强度、静力受压弹性模量等参数。4 石屑掺量的影响石屑掺量的影响 对对强强度度的的影影响响:碎碎石石料料之之间间为为点点接接触触,接接触触比比表表面面积积小小,桩桩体体抗抗剪剪强强度度较较低低。掺掺入入中中等等粒粒度度的的石石屑屑后后,级级配配变变得得良良好好,增增大基础比表面积,提高桩体的抗剪强度;大基础比表面积,提高桩体的抗剪强度;对对塌塌落落度度和和强强度度的的影影响响:石石屑屑掺掺入入率率存存在在一一个个最最佳佳值值
16、,过过大或过小对塌落度和强度都不利,最佳值在大或过小对塌落度和强度都不利,最佳值在2530范围内。范围内。5不同水泥、粉煤灰掺量的影响不同水泥、粉煤灰掺量的影响 对对于于某某一一石石屑屑率率,不不同同水水泥泥、粉粉煤煤灰灰掺掺量量得得出出的的混混合合料料的的立方抗压强度立方抗压强度R28与与灰水比灰水比C/W成正比;成正比;增增加加粉粉煤煤灰灰的的掺掺量量,要要保保证证30mm的的塌塌落落度度(?),混混合合料需水量要增加。料需水量要增加。塌塌塌塌落落落落度度度度的的的的概概概概念念念念:用用用用一一一一个个个个上上上上口口口口100mm100mm、下下下下口口口口200mm200mm、高高高
17、高300mm300mm喇喇喇喇叭叭叭叭状状状状的的的的桶桶桶桶,叫叫叫叫塌塌塌塌落落落落度度度度桶桶桶桶,灌灌灌灌入入入入混混混混凝凝凝凝土土土土后后后后捣捣捣捣实实实实,然然然然后后后后拔拔拔拔起起起起桶桶桶桶,混混混混凝凝凝凝土土土土因因因因自自自自重重重重产产产产生生生生塌塌塌塌落落落落现现现现象象象象,用用用用桶桶桶桶高高高高(300mm)(300mm)减减减减去去去去塌塌塌塌落落落落后后后后混凝土最高点的高度,称为混凝土最高点的高度,称为混凝土最高点的高度,称为混凝土最高点的高度,称为塌落度塌落度塌落度塌落度(mm).(mm).如如如如果果果果差差差差值值值值为为为为30mm,30m
18、m,则则则则塌塌塌塌落落落落度度度度为为为为30,30,一一一一般般般般允允允允许许许许有有有有一一一一定定定定的的的的幅幅幅幅度度度度,所以就有了比如塌落度所以就有了比如塌落度所以就有了比如塌落度所以就有了比如塌落度30503050这样的技术指标了这样的技术指标了这样的技术指标了这样的技术指标了.塌落度塌落度T与石屑率与石屑率S的关系曲线的关系曲线抗压强度抗压强度R28与石屑率与石屑率S的关系曲线的关系曲线三、加固机理三、加固机理三、加固机理三、加固机理 1 1、桩体作用、桩体作用、桩体作用、桩体作用 CFGCFG桩桩桩桩不不不不同同同同于于于于碎碎碎碎石石石石桩桩桩桩,是是是是具具具具有有
19、有有一一一一定定定定粘粘粘粘结结结结强强强强度度度度的的的的混混混混合合合合料料料料。在在在在荷荷荷荷载载载载作作作作用用用用下下下下CFGCFG桩桩桩桩的的的的压压压压缩缩缩缩性性性性明明明明显显显显比比比比其其其其周周周周围围围围软软软软土土土土小小小小,因因因因此此此此基基基基础础础础传传传传给给给给复复复复合合合合地地地地基基基基的的的的附附附附加加加加应应应应力力力力随随随随地地地地基基基基的的的的变变变变形形形形逐逐逐逐渐渐渐渐集集集集中中中中到到到到桩桩桩桩体体体体上上上上,出出出出现现现现应应应应力力力力集集集集中现象,复合地基的中现象,复合地基的中现象,复合地基的中现象,复合
20、地基的CFGCFG桩起到了桩体作用桩起到了桩体作用桩起到了桩体作用桩起到了桩体作用。据据据据南南南南京京京京造造造造纸纸纸纸厂厂厂厂复复复复合合合合地地地地基基基基载载载载荷荷荷荷试试试试验验验验结结结结果果果果,在在在在无无无无褥褥褥褥垫垫垫垫层层层层情情情情况况况况下下下下,CFCCFC桩桩桩桩单单单单桩桩桩桩复复复复合合合合地地地地基基基基的的的的桩桩桩桩体体体体应应应应力力力力比比比比n=24.3n=24.329.429.4;四四四四桩桩桩桩复复复复合合合合地地地地基基基基桩桩桩桩土土土土应应应应力力力力比比比比n=31.4n=31.435.235.2;而而而而碎碎碎碎石石石石桩桩桩桩
21、复复复复合合合合地地地地基基基基的的的的桩桩桩桩土土土土应应应应力力力力比比比比n=2.2n=2.22.42.4,可可可可见见见见,CFGCFG桩桩桩桩复复复复合合合合地地地地基基基基的的的的桩桩桩桩土土土土应应应应力力力力比比比比明明明明显显显显大大大大于于于于碎碎碎碎石石石石桩桩桩桩复合地基的桩土应力比复合地基的桩土应力比复合地基的桩土应力比复合地基的桩土应力比,表明其桩体作用非常显著,表明其桩体作用非常显著,表明其桩体作用非常显著,表明其桩体作用非常显著。当当当当CFGCFG桩桩桩桩用用用用于于于于挤挤挤挤密密密密效效效效果果果果好好好好的的的的土土土土时时时时,由由由由于于于于CFGC
22、FG桩桩桩桩采采采采用用用用振振振振动动动动沉沉沉沉管管管管法法法法施施施施工工工工,其其其其振振振振动动动动和和和和挤挤挤挤压压压压作作作作用用用用使使使使桩桩桩桩间间间间土土土土得得得得到到到到挤挤挤挤密密密密,重重重重度度度度、压压压压缩缩缩缩模模模模量量量量均均均均,复复复复合合合合地地地地基基基基承承承承载载载载力力力力的的的的提高既有挤密又有置换提高既有挤密又有置换提高既有挤密又有置换提高既有挤密又有置换。当当当当CFGCFG桩桩桩桩用用用用于于于于不不不不可可可可挤挤挤挤密密密密的的的的土土土土体体体体时时时时,其其其其承承承承载载载载力力力力的的的的提提提提高只是高只是高只是高
23、只是置换作用。置换作用。置换作用。置换作用。2 2、挤密与置换作用、挤密与置换作用、挤密与置换作用、挤密与置换作用3 3、褥垫层的调整匀化的作用、褥垫层的调整匀化的作用、褥垫层的调整匀化的作用、褥垫层的调整匀化的作用由由级级配配砂砂石石、粗粗砂砂、碎碎石石等等散散体体材材料料组组成成的的褥褥垫垫,在在复复合合地基中有四种作用:地基中有四种作用:1)1)保保保保证证证证桩桩桩桩、土土土土共共共共同同同同承承承承担担担担荷荷荷荷载载载载。褥褥垫垫层层的的设设置置为为CFG桩桩复复合合地地基基在在受受荷荷后后提提供供了了桩桩上上、下下刺刺入入的的条条件件,即即使使桩桩端端落落在在好好土土层层上,至少
24、可以提供上刺入条件,以保证桩间土始终参与工作。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)2)减减减减少少少少基基基基础础础础底底底底面面面面的的的的应应应应力力力力集集集集中中中中。在在基基础础底底面面处处桩桩顶顶应应力力p与与桩桩间间土土应应力力s之之比比随随褥褥垫垫层层厚厚度度的的变变化化急急剧剧减减小小(图图3-6-2)。当当褥褥垫垫层层厚厚度度大大于于10cm时时,桩桩对对基基础础产产生生的的应应力力集集中中已已显显著著降降低低。当当褥垫层的厚度为褥垫层的厚度为30cm时,时,ps只有只有1.23。p/s与褥垫层厚度关系曲线与褥垫层厚度关系曲线3)褥褥垫垫厚厚度度可可以
25、以调调整整桩桩土土荷荷载载分分担担比比。荷荷载载一一定定时时,褥褥垫垫越越厚厚,土土承承担担的的荷荷载载越越多多。荷荷载载水水平平越越高高,桩桩承承担担的的荷荷载载占占总总荷荷载载的的百百分分比比越越大大。下下表表1表表示示6桩桩复复合合地地基基测测得得的的Pn/P总总值值随随荷荷载载水水平和褥垫厚度的变化。平和褥垫厚度的变化。表表表表1 1 1 1 桩体承担荷载占总荷载百分比桩体承担荷载占总荷载百分比桩体承担荷载占总荷载百分比桩体承担荷载占总荷载百分比图图表表示示基基础础承受水平荷载承受水平荷载时时,不不同同褥褥垫垫厚厚度度、桩桩顶顶水水平平位位移移Up和和水水平平荷荷载载Q的的关关系系曲曲
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