CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁).ppt

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1、CFG樁 (水泥粉煤灰碎石樁),概述 加固原理 設(shè)計(jì)與計(jì)算 施工工藝 效果檢驗(yàn),主要內(nèi)容,概述,定義、性質(zhì),水泥粉煤灰碎石樁是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，簡(jiǎn)稱CFG樁。,通過(guò)調(diào)整水泥摻量和配合比，樁體強(qiáng)度可在C5C20之間變化，一般為C5C10。 CFG樁是在碎石樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，屬?gòu)?fù)合地基剛性樁 。,概述,定義、性質(zhì),碎石粗骨料 石屑中等粒徑骨料，使得級(jí)配良好； 粉煤灰種 類： 干排灰 濕排灰 主要成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO以及MgO 活性成分：SiO2、Al2O3及CaO。 細(xì)骨料和低標(biāo)號(hào)水泥作用，提高樁體后期強(qiáng)度。 水泥提高強(qiáng)度。,概

2、述,技術(shù)發(fā)展,20世紀(jì)80年代，中國(guó)建筑科學(xué)研究院立題開始試驗(yàn)研究； 1992年，通過(guò)部級(jí)鑒定； 1994年，被建設(shè)部列為全國(guó)推廣項(xiàng)目； 1995年，被國(guó)家科委列為國(guó)家級(jí)全國(guó)重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。 目前，CFG樁可加固多層建筑及30層以下高層建筑。從民用建筑到工業(yè)建筑均可使用。,概述,與碎石樁比較,多層和高層建筑地基,多層建筑地基,適用范圍,應(yīng)力應(yīng)變曲線為直線關(guān)系，圍壓對(duì)應(yīng)力應(yīng)變曲線沒有多大影響,應(yīng)力應(yīng)變曲線不呈直線關(guān)系。增加圍壓，破壞主應(yīng)力差增大,三軸應(yīng)力應(yīng)變曲線,增加樁長(zhǎng)可有效地減少變形，總的變形量小,減少地基變形的幅度較小，總的變形量較大,變形,承裁力提高幅度有較大的可調(diào)性，可提高4倍或更高,加

3、固粘性土地基承載力的提高輻度較小，一般為0.51倍,地基承載力,樁的承載力主要來(lái)自全樁長(zhǎng)的摩阻力及樁端承載力，樁越長(zhǎng)則承載力越高。以置換率10計(jì)，樁承擔(dān)的荷載占總荷載的百分比為4075,樁的承載力主要靠樁頂以下有限長(zhǎng)度范圍內(nèi)樁周土的側(cè)向約束。當(dāng)樁長(zhǎng)大于有效樁長(zhǎng)時(shí)，增加樁長(zhǎng)對(duì)承載力的提高作用不大。以置換率10計(jì)，樁承擔(dān)荷載占總荷載的百分比為1530,單樁承載力,CFG樁,碎石樁,概述,適用范圍,CFG樁由于自身具有一定的粘結(jié)性，故可在全長(zhǎng)范圍內(nèi)受力，能充分發(fā)揮樁周摩阻力和端承力，樁土應(yīng)力比高一般為1040。復(fù)合地基承載力的提高幅度較大，并有沉降小，穩(wěn)定快的特點(diǎn)。 CFG樁可用于加固填土、飽和及非

4、飽和粘性土、松散的砂土、粉土等。對(duì)塑性指數(shù)高的飽和軟粘土使用要慎重。,南京造紙廠地基采用CFG樁加固，加固前后取土進(jìn)行物理力學(xué)指標(biāo),概述,適用范圍,按照施工工藝不同，分為擠土和非擠土兩類 振動(dòng)沉管法施工擠土法 （泥漿護(hù)壁）螺旋鉆孔施工非擠土法,概述,勘察要求,工程地質(zhì)勘察內(nèi)容： 1、巖土埋藏條件及物理力學(xué)性質(zhì)。持力層、下臥層埋藏深度、厚度、性狀、變化及應(yīng)力歷史； 2、查明水文地質(zhì)條件。地下水位埋藏（地下水位線位置、流向、地下水類型）、地下水對(duì)混凝土的腐蝕作用； 3、查明特殊土（膨脹土、濕陷性土或液化土層）的特性； 4、確定各層土的fak，預(yù)測(cè)地基沉降及其均勻性； 5、提供采用CFG樁設(shè)計(jì)所需的

5、巖土工程技術(shù)參數(shù)，確定和估算fpk，并可提出CFG樁長(zhǎng)度和建議的施工方法。,概述,勘察要求,勘探點(diǎn)布置： 1、根據(jù)擬建建筑物的等級(jí)、體形、平面形狀等布置； 2、勘探點(diǎn)的布置應(yīng)能控制持力層層面坡度、厚度、性狀變化； 3、勘探點(diǎn)間距可根據(jù)地基復(fù)雜程度等級(jí)確定。持力層層面高差較大時(shí)，間距應(yīng)小些； 4、應(yīng)取勘探孔總數(shù)的1/31/2作為控制性勘探孔； 5、勘探點(diǎn)深度應(yīng)在樁尖以下，參見詳勘階段的控制性勘探孔深度。,室內(nèi)試驗(yàn)： 1、土的物理力學(xué)常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目； 2、對(duì)基底以下土層做靈敏度試驗(yàn) 為褥墊層施工提供依據(jù) 對(duì)高靈敏度的土，褥墊層施工時(shí)應(yīng)盡量避免樁間土擾動(dòng)，以防止發(fā)生“橡皮土”現(xiàn)象；,概述,勘察要求,增

6、加內(nèi)容： 1、提供各土層的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力 樁側(cè)摩阻力：一般按灌注樁施工工藝提供 樁端阻力：按灌注樁和打入樁分別提供 可按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定確定也可參閱CFG樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)定（Q/JY06-1997）附錄A、B； 2、若有填土，應(yīng)說(shuō)明填土的材料組成；,概述,勘察要求,工作機(jī)理,單樁,一、CFG樁的剛性樁性狀,散體材料樁：主要通過(guò)有限樁長(zhǎng)（一般為610d），傳遞豎向荷載。 當(dāng)L有效樁長(zhǎng)（碎石樁：4d），樁傳遞荷載的作用已明顯減弱。,CFG樁不同于碎石樁，其樁身有一定的粘結(jié)強(qiáng)度。 在外荷載作用下，樁身不會(huì)發(fā)生鼓脹破壞，并可全樁長(zhǎng)發(fā)揮側(cè)摩阻力。樁端落在好的土層上具有明顯的端承力。 即

7、：樁承受的荷載通過(guò)樁的摩阻力和樁端阻力傳遞到深層地基中，fspk可大幅度提高。,1、樁長(zhǎng)L=15.5m，樁端落在淤泥質(zhì)土中，單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)fspk=205kPa。,2、樁長(zhǎng)L=15.5m，樁端落在較好土層中，單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)fspk=315kPa。,由此可見：CFG樁沒有碎石樁那樣的臨界樁長(zhǎng)，可像剛性樁那樣把外荷載傳遞到深層地基中，對(duì)上軟下硬地質(zhì)條件尤為適用。,工作機(jī)理,單樁,國(guó)棉四廠紡紗車間，基底在厚度為2.44.8m的粉質(zhì)粘土層上（fak=90100kPa），要求：復(fù)合地基fspk150kPa。 原設(shè)計(jì)：采用碎石樁d=400mm，L=6m，l=1m，施工試樁后檢測(cè)fspk=130

8、kPa. 改用CFG樁d=360mm，L=7.58m，l=1.31.45m，樁端落在堅(jiān)硬土層上， fspk180kPa。,工作機(jī)理,單樁,二、單樁承載力的可調(diào)性,CFG樁的樁長(zhǎng)L可根據(jù)工程要求和地質(zhì)條件確定，從幾米到二十幾米 在CFG樁復(fù)合地基中樁體承擔(dān)的荷載占總荷載的35%70%，有的工程比例更高，這使得復(fù)合地基承載力大幅度提高，并具有很大的可調(diào)性。 地基承載力較高，荷載又不是很大時(shí)，L可短些； 地基承載力較低，荷載時(shí)，L可設(shè)計(jì)長(zhǎng)些,工作機(jī)理,單樁,四、時(shí)間效應(yīng),剛施工完的CFG樁樁體可作為良好的豎向排水通道幫助樁間土消散由于外界施工等荷載產(chǎn)生的超孔隙水壓力，直到樁體結(jié)硬為止。這種排水過(guò)程可

9、延續(xù)幾小時(shí)。 通過(guò)施工后分層鑿開樁體和載荷試驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)排水作用會(huì)影響樁體強(qiáng)度。反而這種排水作用對(duì)樁間土的固結(jié)和防止地面隆起有一定作用。,三、樁體的排水作用,樁體強(qiáng)度提高 樁與樁間土之間相互作用加強(qiáng)。,工作機(jī)理,單樁,工作機(jī)理,復(fù)合地基,一、褥墊層的加固作用,褥墊層不是基底下常做的10cm的素混凝土墊層。,褥墊層是在CFG樁樁頂與混凝土墊層間的由粒狀材料組成的散體材料墊層。,CFG樁+樁間土+褥墊層=CFG狀復(fù)合地基,褥墊層的加固作用,1、褥墊層保證樁與樁間土共同承擔(dān)荷載,H=0,工作機(jī)理,復(fù)合地基,褥墊層的加固作用,H0,工作機(jī)理,復(fù)合地基,褥墊層的加固作用,2、褥墊層調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比,

10、1）、調(diào)整豎向樁、土荷載分擔(dān)比,樁荷載分擔(dān)比,土荷載分擔(dān)比,p、s與m、n有關(guān),工作機(jī)理,復(fù)合地基,褥墊層的加固作用,當(dāng)d、l不變（m不變），L，n ，p ； L，n ，p 當(dāng)L、d、l不變，墊層厚度H，n； 墊層厚度H很大時(shí),n1 如H=0，n很大，p 很大，就需要樁的強(qiáng)度很高，樁長(zhǎng)L增加，處理費(fèi)用增加； H很大時(shí)，n 1，p m,工作機(jī)理,復(fù)合地基,褥墊層的加固作用,2）、調(diào)整水平樁、土荷載分擔(dān)比,工作機(jī)理,復(fù)合地基,褥墊層的加固作用,根據(jù)葉書麟主編的地基處理工程實(shí)例應(yīng)用手冊(cè)中給出的復(fù)合地基水平載荷試驗(yàn)的資料表明：褥墊層H越大，樁頂水平位移越小。即樁頂承受的水平荷載越小。 大量工程實(shí)踐和室

11、內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果表明：只要褥墊層H不小于10cm，樁體就不會(huì)發(fā)生水平折斷，樁在復(fù)合地基中就不會(huì)失去工作能力。,不同墊層厚度時(shí) - 曲線,1)墊層厚2cm 2)墊層厚10cm 3)墊層厚20cm 4)墊層厚30cm,工作機(jī)理,復(fù)合地基,褥墊層的加固作用,根據(jù)實(shí)測(cè)的樁土應(yīng)力比與褥墊層厚度H的變化關(guān)系： 當(dāng)褥層厚度很小時(shí)，樁對(duì)基礎(chǔ)底面產(chǎn)生應(yīng)力集中，和樁基礎(chǔ)一樣，需要考慮樁對(duì)樁基的沖切破壞； 但當(dāng)褥墊厚度大于10cm時(shí)，應(yīng)力集中明顯降低(樁土應(yīng)力比約為6)； 當(dāng)褥墊層厚度為30cm時(shí)，樁土應(yīng)力比降為1.23。,3）、減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中,工作機(jī)理,復(fù)合地基,褥墊層的加固作用,CFG復(fù)合地基的設(shè)計(jì)原則：充

12、分利用樁間土的垂直和水平承載能力。 由于CFG樁復(fù)合地基的置換率一般不大于10%，其余不小于90%的基底面積為樁間土，總荷載扣除樁間土承擔(dān)的荷載后就是CFG樁應(yīng)承擔(dān)的荷載。 顯然，遵循這一設(shè)計(jì)原則，可大量減少樁的數(shù)量，再加上CFG樁不消耗鋼筋，樁體利用工業(yè)廢料和石屑作為摻合料，水泥用量少，可大大降低工程造價(jià)。,二、設(shè)計(jì)思想,CFG樁不只是用于加固軟弱地基； 對(duì)于較好的地基土，若建筑物荷載較大，天然地基承載力不夠也可利用CFG樁補(bǔ)足。,工作機(jī)理,復(fù)合地基,設(shè)計(jì)思想,三、復(fù)合地基受力特性,1、樁、土荷載分擔(dān)作用,p、s通常與p、L、H、土的性質(zhì)有關(guān),剛性基礎(chǔ)下CFG樁復(fù)合地基p、s隨p的變化,L=

13、1.2m,L=2.0m,L=3.2m,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基受力特性,p較小時(shí)，土承擔(dān)的荷載樁承擔(dān)的荷載 p，s，p 。 當(dāng)p=pk時(shí)，s =p 當(dāng)ppk時(shí)，sp P一定，當(dāng)其他條件相同時(shí)，p 隨L而,p隨m而,土強(qiáng)度越低，褥墊層H越薄，荷載向樁體集中現(xiàn)象越嚴(yán)重。p越大,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基受力特性,2、樁傳遞軸向力的特征,樁基礎(chǔ)：s樁頂=s土表面=s承臺(tái),s樁頂以下樁s相應(yīng)部位的土,土對(duì)樁產(chǎn)生的側(cè)摩阻力方向向上，為正摩阻力,最大軸向力Nmax出現(xiàn)在樁的頂部。,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基受力特性,CFG樁復(fù)合地基：s樁頂s樁間土表面 s基礎(chǔ)底面,Nmax,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)

14、合地基受力特性,負(fù)摩阻力作用：,樁基礎(chǔ)中：（樁穿越欠固結(jié)土層、地下水位變化等情況）,負(fù)摩阻力對(duì)樁的承載力有不利的影響。,CFG樁復(fù)合地基中：（褥墊層的存在）,負(fù)摩阻力對(duì)樁的承載力有不利的影響。,負(fù)摩阻力對(duì)樁間土的承載力有提高的作用。,它對(duì)提高樁間土的承載力，減少?gòu)?fù)合地基的沉降變形起著有益的作用。,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基受力特性,3、樁間土應(yīng)力分布,剛性基礎(chǔ)下，不同位置處樁間土的應(yīng)力不同。,s1,s1s2,s1/s2=1.251.45,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基受力特性,四、復(fù)合地基變形特性,1、CFG樁復(fù)合地基變形模式,P=0,H0,L,Ht,ss,sp,上,L,下,sp,ss,工作機(jī)

15、理,復(fù)合地基,復(fù)合地基變形特性,sp=sp （忽略樁身壓縮量）,上= ss-sp,下= sp-ss,L-L= s1（加固區(qū)沉降量）,s1 = 上+下=ss-sp+ sp-ss,sp=sp,s1= ss-ss,ss= s1+s2,s3= H0-Ht,s= s1+s2+s3=ss+s3,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基變形特性,2、CFG樁復(fù)合地基沉降影響因素,1）、p、L對(duì)s的影響,地質(zhì)條件相同，p相同時(shí)，L ， 上和下。,L ， s2,s1,L ， s,S隨L而,s1,，s2,P不變，Ls1/s , s2/s 。,L不變，ps1/s, s2/s 變化不大。,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基變形特性,2

16、）、其他指標(biāo)對(duì)s的影響,H p 上。,下臥層較硬 下。,s1 = 上+下,s1,3）、基礎(chǔ)尺寸對(duì)s的影響,天然地基：p相同，bs,b壓縮層厚度,復(fù)合地基：p、L、m相同，bs1，s2 s,綜合考慮樁長(zhǎng)L和基礎(chǔ)寬度b兩個(gè)因素，用L/b作為參量,P、m相同，L/bs,L/b=6時(shí)，s2/s已經(jīng)很小,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基變形特性,3、CFG樁復(fù)合地基深層變形性狀,曲線1：天然地基土，p=119kPa,曲線2：9樁復(fù)合地基，p=320kPa，s=119kPa,Zl時(shí)，s1s2,淺層土,Zl時(shí)，s1s2,深層土,樁的設(shè)置使一部分荷載傳入地基深層,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基變形特性,樁對(duì)樁間土變

17、形的影響：,樁對(duì)樁間土的側(cè)向約束使得ss， 隨著樁數(shù)量的增加ss下降的程度越大,褥墊層的設(shè)置必然會(huì)存在負(fù)摩阻力區(qū)，樁對(duì)樁間土有向上的摩阻力影響，使得ss。,荷載較小時(shí)，樁側(cè)摩阻力起主要作用，端阻較小 總應(yīng)力面積之和為負(fù)，使得ss。,荷載較大時(shí)，端阻增加，負(fù)側(cè)摩阻力區(qū)減小 總應(yīng)力面積之和為正，使得ss。,工作機(jī)理,復(fù)合地基,復(fù)合地基變形特性,4、CFG樁復(fù)合地基樁變形性狀,1）剛性基礎(chǔ)下，不同位置下樁的沉降變形基本相等。,2）同一荷載作用下，群樁復(fù)合地基中樁的沉降單樁復(fù)合地基中樁的沉降，這是由于群樁效應(yīng)和負(fù)摩阻力區(qū)的作用。復(fù)合地基中樁的沉降自由單樁的沉降。樁數(shù)越少這些影響越小。,工作機(jī)理,復(fù)合地

18、基,復(fù)合地基變形特性,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),一、樁身材料及配比設(shè)計(jì),1、CFG樁樁身材料,CFG樁由碎石、粉煤灰、水泥、石屑加水拌和形成。各種材料之間的配合比對(duì)混合料的強(qiáng)度及和易性有很大影響。,水泥：一般采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,碎石：粒徑一般為2050mm,石屑：碎石料之間一般為點(diǎn)接觸，接觸比表面積小，樁體抗剪強(qiáng)度較低。在碎石料中摻入中等粒度的石屑后，可改善級(jí)配，增大接觸比表面積，提高樁體的抗剪強(qiáng)度。,有資料表明：在碎石含量和水泥摻量不變的情況下，摻入石屑后，樁體強(qiáng)度可提高50%。,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),粉煤灰：,種 類：干排灰 濕排灰 濕灰活性低于干灰 （部分活性組成先

19、行水化） 活性成分：SiO2、Al2O3及CaO。,細(xì)度：粉煤灰細(xì)度越大，球形顆粒越多， 其水化及接觸面越多，容易發(fā)揮其活性。,燒失量（粉煤灰中未燃盡煤的含量）：燒失量過(guò)大，需增加用水量，這樣會(huì)影響粉煤灰的質(zhì)量，降低混合料的強(qiáng)度。,2、CFG樁樁體配比,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),1）、樁體配比設(shè)計(jì),由于各種材料性質(zhì)差異，很難給出一個(gè)統(tǒng)一的、精確度很高的配比。 下面給出的方法，曾經(jīng)在工程中使用過(guò)，效果良好，供參考：,石屑率：,單方混合料中碎石的用量（kg/m3）,單方混合料中石屑的用量（kg/m3）,據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果：取0.25-0.33為合理石屑率。,混合料28d強(qiáng)度與水泥強(qiáng)度等級(jí)及灰水比之

20、間的關(guān)系,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),水泥強(qiáng)度等級(jí)（kPa）,單方混合料中水泥的用量（kg/m3）,單方混合料中水的用量（kg/m3）,混合料塌落度T按3cm控制，水灰比w/c與粉灰比F/c的關(guān)系,單方混合料中粉煤灰的用量（kg/m3）,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),混合料的密度一般為：2.12.2t/m3,利用以上關(guān)系，參考混凝土配比用水量，并加大2%5%，進(jìn)行配比設(shè)計(jì),（1）單方用水量w： 參考混凝土控制坍落度T=3cm時(shí)，單方用水量,（2）單方水泥用量c： Rcb為42.5級(jí)普通水泥,c=134.9kg,w=189kg,（3）單方粉煤灰用量F：,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),c=134

21、.9kg,w=189kg,F=207.1kg,（4）單方石屑用量G1和碎石用量G2：,混合料的密度?。?.2t/m3,則：,2200kg,189kg,134.9kg,207.1kg,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),取=0.28,則：,可按上述配比試配，并按塌落度T=3cm調(diào)整用水量,2）、樁體配比試驗(yàn),設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),（1）不同石屑摻量配比試驗(yàn)。,水灰比w/c與粉灰比F/c一定時(shí)，,過(guò)小，則和易性差。（混合料離析、泌水）,過(guò)大，則混合料流動(dòng)性小，塌落度低,在25%33%，塌落度出現(xiàn)峰值。為最佳石屑率,水灰比w/c與粉灰比F/c一定時(shí)，與R28之間的關(guān)系與相似，其最佳石屑率與也相近。

22、,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),（2）不同水泥、粉煤灰摻量的配比試驗(yàn)。,對(duì)某一石屑率，不同水泥、粉煤灰摻量得出的混合料的立方抗壓強(qiáng)度與水灰比W/C成反比。,當(dāng)石屑摻量為最佳石屑率時(shí)，控制混合料坍落度為3cm，根據(jù)不同水泥、粉煤灰摻量的配合比實(shí)驗(yàn)，如果增加粉煤灰的摻量，為了保證3cm的坍落度，混合料的需水量得增加；反之，需水量得減小。,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),（3）養(yǎng)護(hù)條件和齡期的配比試驗(yàn)。,試驗(yàn)結(jié)果顯示：無(wú)論水中養(yǎng)護(hù)，還是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)?；旌狭系暮笃趶?qiáng)度仍有較大增長(zhǎng)。齡期超過(guò)半年，后期強(qiáng)度還在增長(zhǎng)。 這是因?yàn)榉勖夯医?jīng)過(guò)一段時(shí)間在水中溶解能較好地發(fā)揮其活性。,3、CFG樁樁體材料強(qiáng)度與地基承載力

23、間的關(guān)系,當(dāng)樁體材料強(qiáng)度大于某值時(shí)，提高樁體強(qiáng)度對(duì)復(fù)合地基承載力不再有影響。 因此，復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)，不必把樁體強(qiáng)度標(biāo)號(hào)取得過(guò)高，一般取樁頂應(yīng)力的3倍即可。,施工時(shí)，混合料要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比配備，攪拌時(shí)間不少于1min，碎石和石屑含雜質(zhì)不超過(guò)5%。長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工的坍落度宜為160200mm,振動(dòng)沉管灌注樁施工的坍落度宜為3050mm。,設(shè)計(jì)計(jì)算,樁身材料及配比設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì),二、復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì),CFG樁復(fù)合地基地基承載力特征值，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)也可按下式估算：,設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì),也可按下式估算：,其中：樁間土承載力

24、折減系數(shù)，一般取0.8； n樁土應(yīng)力比，一般取1014； m樁的置換率。,綜合考慮施工對(duì)樁間土的影響、樁對(duì)樁間土變形的影響、樁與樁間土承載力發(fā)揮的問題、褥墊層對(duì)于樁間土承載力發(fā)揮的影響等因素,其中：樁間土承載力發(fā)揮度，一般工程取0.900.95， 重要、變形要求較高的工程取0.750.9； 樁間土強(qiáng)度提高系數(shù)，按經(jīng)驗(yàn)取值， 如無(wú)經(jīng)驗(yàn)，一般粘性土取1.0；靈敏度高，施工速度快時(shí)1.0,單樁豎向承載力特征值Ra的取值，應(yīng)符合下列規(guī)定： 當(dāng)采用單樁載荷試驗(yàn)時(shí)： 應(yīng)將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù) 2； 當(dāng)無(wú)單樁載荷試驗(yàn)資料時(shí)，可按下式估算：,設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì),Ra=Ru/k,樁體試塊抗壓

25、強(qiáng)度平均值應(yīng)滿足下式要求：,設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基沉降設(shè)計(jì),復(fù)合地基總沉降量分為加固區(qū)的沉降和未加固區(qū)的沉降. 未加固區(qū)的沉降 分層總和法 加固區(qū)的沉降 應(yīng)力修正法(沉降折減法) 復(fù)合模量法 樁身壓縮量法,三、復(fù)合地基沉降設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù),四、復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù),樁徑 一般樁徑為350600mm，由施工設(shè)備的樁管決定。CFG樁常采用振動(dòng)沉管法施工。,d過(guò)小，施工質(zhì)量不易保證； d過(guò)大，需加大褥墊層厚度才能保證樁、土共同承擔(dān)荷載。,一般樁徑設(shè)計(jì)為為350400mm,（2）樁距,設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù),樁距可以按下表選用。選用時(shí)遵循以下原則： 對(duì)擠密性好的土，如砂土、粉土和松散填土用

26、小樁距； 單、雙排布樁的條形基礎(chǔ)和面積小的獨(dú)立基礎(chǔ)用小樁距，對(duì)滿堂布樁的 筏基礎(chǔ)、箱基礎(chǔ)以及多排布樁的條形基礎(chǔ)、設(shè)備基礎(chǔ)，樁距適當(dāng)放大； 地下水位高、地下水豐富的地基，樁距適當(dāng)放大。,（3）樁長(zhǎng),設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù),代入,L,樁頂應(yīng)力,樁頂承受的集中力,樁頂承受的集中力推算樁長(zhǎng),（4）褥墊層,設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù),樁頂和基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)置褥墊層，褥墊層厚度宜取 150300mm，當(dāng)樁徑大或樁距大時(shí)褥墊層厚度宜取高值。 褥墊層材料宜用中砂、粗砂、級(jí)配砂石或碎石等，最大粒徑不宜大于30mm。不宜采用卵石。 鋪設(shè)范圍：大于基底面積，四周寬出部分不宜小于褥墊層厚度,（5）樁的布置,CFG樁可

27、只在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁。 樁的數(shù)量：,實(shí)際工程中，根據(jù)基礎(chǔ)大小、形狀等，樁數(shù)有一定增減。,振動(dòng)沉管施工工藝 長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁施工工藝 長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工工藝 人工或機(jī)械洛陽(yáng)鏟成樁工藝 泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工工藝,施工工藝,振動(dòng)沉管施工工藝,施工工藝,施工工藝,施工準(zhǔn)備 施工前應(yīng)具備的資料和條件: 場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察報(bào)告; CFG樁布樁圖。應(yīng)注明樁位編號(hào)、設(shè)計(jì)說(shuō)明和施工說(shuō)明。 場(chǎng)地鄰近的高壓電纜、地下管線、地下構(gòu)筑物和障礙物等調(diào)查資料。 場(chǎng)地的水準(zhǔn)控制點(diǎn)和線路控制坐標(biāo)。,施工技術(shù)措施： 確定施工機(jī)具和配套設(shè)備； 制定材料供應(yīng)計(jì)劃。標(biāo)明所用材料的規(guī)格、技術(shù)要求和數(shù)量； 進(jìn)行試成孔，復(fù)核地質(zhì)資料

28、以及設(shè)備、工藝的適用性，核定或調(diào)整技術(shù)參數(shù)； 按施工平面圖放好樁位； 確定施打順序； 復(fù)核測(cè)量基線、水準(zhǔn)點(diǎn)及樁的軸線定位點(diǎn)，檢查場(chǎng)地所設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)是否受施工影響； 打樁機(jī)沉管表面應(yīng)有明顯的進(jìn)尺標(biāo)記。,施工工藝,施工流程 (1)沉管： 根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、成管入土深度確定機(jī)架高度和沉管長(zhǎng)度，并進(jìn)行設(shè)備組裝； 樁機(jī)就位，樁管保持垂直，垂直度偏差不大于1%； 若采用預(yù)制鋼筋砼樁尖，需埋入地表以下300mm左右； 開始沉管。啟動(dòng)馬達(dá)，沉管到預(yù)定標(biāo)高、停機(jī)。 記錄激振電流變化情況。一般可1m記錄一次。,施工工藝,(2)投料： 沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高后須盡快投料，直到管內(nèi)混合料與鋼管投料齊。若投料量不夠，應(yīng)在拔管過(guò)程中空

29、中投料，以保證成樁樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。,沉管拔出地面，確認(rèn)成樁符合設(shè)計(jì)要求后，用粒狀材料或濕粘性土封頂。 施工過(guò)程中，抽樣做混合料試塊，一般一個(gè)臺(tái)班一組，尺寸150mm150mm150mm,并測(cè)定28天抗壓強(qiáng)度。,(3)拔管： 拔管前，應(yīng)在原位留振約10s再振動(dòng)拔管。 控制拔管速度，一般1.21.5m/min較合適。拔管過(guò)快易造成局部縮頸或斷樁；拔管太慢、振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析。,施工工藝,施工常見問題及對(duì)策,施工常見問題 施工擾動(dòng)對(duì)土強(qiáng)度的影響 根據(jù)振動(dòng)沉管成樁工藝對(duì)土密實(shí)性的影響，可將地基土分為三類： 擠密效果好的土：松散填土、粉土、砂土等； 可擠密的土：塑性指數(shù)

30、不大的松散的粉質(zhì)粘土和非飽和粘性土； 擠密效果差的土：塑性指數(shù)高的飽和軟粘土和淤泥質(zhì)土。,施工工藝,施工工藝,土的密實(shí)度對(duì)土的擠密性影響很大： 密實(shí)的砂土或粉土，產(chǎn)生剪脹，由密變松。 松散的砂土或粉土，孔隙減小，由松變密。 縮徑和斷樁 在飽和軟土中施工施工時(shí)，在地基土中將產(chǎn)生超孔隙水壓力，沿水平方向衰減較快。當(dāng)采用連打作業(yè)時(shí)，孔隙水壓力來(lái)不及消散，對(duì)鄰樁產(chǎn)生擠壓，使得已打樁被擠成橢圓形或不規(guī)則形，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生縮徑和斷樁。 在上部有較硬的土層或中間夾有硬土層的土中成樁，施工產(chǎn)生的振動(dòng)力較大，鄰樁易出現(xiàn)振動(dòng)破壞。采用隔樁跳打工藝，若已打樁結(jié)硬但強(qiáng)度不高，在中間補(bǔ)打新樁時(shí)，已打樁有時(shí)會(huì)被振裂。,施工

31、工藝,樁體強(qiáng)度不均 樁機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升沉管速度太快，為控制平均速度，提升留振 縮徑、斷樁 離析 樁身強(qiáng)度不均 樁料與土的混合 采用活瓣樁靴成樁，當(dāng)樁靴開口打開的寬度不夠，混合料下落不充分 樁端與接觸不密實(shí)或樁端較小。 若采用反插法，樁管垂直度難保證，樁身易摻土。,對(duì)策,施工工藝,1、控制拔管速度 太快 縮徑、斷樁 太慢 混合料離析，樁頂浮漿多 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：沉管 377mm，投料量1.8m3 1.2m/min 開挖樁徑380mm 2.5m/min 開挖樁徑360mm 0.8m/min 樁頂浮漿多，樁身強(qiáng)度低 合理的拔管速度： 1.21.5m/min,注意：拔管速度指線速度，不是平均速度。 除啟動(dòng)后51

32、0s ，拔管過(guò)程中不再留振，不得反插。 若樁機(jī)卷?yè)P(yáng)速度較快，可增加卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)中動(dòng)滑輪數(shù)量或通過(guò)電動(dòng)機(jī)-減速箱系統(tǒng)調(diào)整。,2、合理布置樁距 樁距的確定需要考慮以下因素： 承載力、沉降；施工影響；經(jīng)濟(jì)性 試驗(yàn)表明，其它條件相同時(shí)，樁距越小，復(fù)合地基承載力越高；當(dāng)樁距4d，提高幅度不明顯。故，從樁土作用考慮，樁距一般4d。 擠密效果好的土，施工振動(dòng)使土體密度增加，場(chǎng)地下沉;不可擠密土,地表隆起,樁距越小，隆起量越大。樁距越大，施工質(zhì)量越容易控制。,施工工藝,3、確定施打順序 連續(xù)施打 間隔跳打 在確定施打順序時(shí)，要考慮土性和樁距。 軟土中，樁距較大，可采用隔樁跳打；在飽和松散粉土、粉砂中施工，若樁距小

33、，不宜采用隔樁跳打。松 密，加大沉管難度和易形成斷樁。 對(duì)大面積布樁，采用由中心向外或一邊向一邊推進(jìn)的施工順序，不應(yīng)由外向中心推進(jìn) 土體隆起、斷樁,施工工藝,4、混合料坍落度 坍落度 過(guò)大，樁頂浮漿多，樁身強(qiáng)度降低 過(guò)小，和易性差 混合料坍落度控制在35cm，和易性好，拔管速度合理，浮漿可控制在10cm，質(zhì)量容易保證。,施工工藝,施工質(zhì)量控制措施,施工前的工藝試驗(yàn) 目的: 施打順序和樁距能否保證樁身質(zhì)量. 方法：在樁頂表面埋設(shè)標(biāo)桿，觀測(cè)樁頂位移量。 內(nèi)容： 新打樁對(duì)未結(jié)硬已打樁的影響。上升量與樁身直徑的關(guān)系。 新打樁對(duì)已結(jié)硬已打樁的影響。上升量1cm。,施工工藝,施工監(jiān)測(cè) 信息化施工 及時(shí)發(fā)現(xiàn)

34、施工過(guò)程中的問題 分析 措施 觀測(cè)內(nèi)容： 施工場(chǎng)地標(biāo)高觀測(cè)。施工前測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高，施工過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量地面是否隆起。 樁頂標(biāo)高的觀測(cè)。注意已打樁樁頂標(biāo)高變化，特別樁距小的樁。 對(duì)樁頂上升量大的樁開挖檢查。,施工工藝,長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁施工工藝,該工藝由長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)、混凝土泵和強(qiáng)制式攪拌機(jī)組成。,施工工藝,施工工藝,施工工藝,存在的主要問題： 堵管。 原因：a.混合料配合比不合理。 b.坍落度不合理。太大 離析，泌水 骨料與砂漿分離 c.設(shè)備缺陷。彎頭、管接頭、鉆頭 竄孔 在飽和粉土、粉細(xì)砂中施工常出現(xiàn)。 鉆頭閥門打不開。 現(xiàn)提料后泵送。,施工工藝,施工工藝對(duì)比 振動(dòng)沉管施工工藝 優(yōu)點(diǎn)：施工操作簡(jiǎn)便，施工費(fèi)用低，對(duì)樁間土擠密 效果顯著。 缺點(diǎn)：對(duì)施工控制不嚴(yán)，可能產(chǎn)生質(zhì)量事故。振動(dòng) 和噪音污染。 為目前主要施工工藝。,施工工藝,長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁施工工藝 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)振動(dòng)和噪音污染，施工效率較高。 缺點(diǎn)：施工設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，成本較高。,