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1、CFG 分别代表水泥 粉煤灰与碎石 由于利用工业废料 粉煤灰代替部分水泥 大大地降低了工程造价 又增加 了桩身后期强度 通过柔性褥垫层的设置 使 CFG 桩复合地基得到均匀沉降和较高的承载力 是加固软土地基最 经济 适用 快速 可靠的一种新型灌注桩 CFG 桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地 基处理技术 由于 CFG 桩改善了碎石桩的刚性 使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用 同时也能很好地发挥其 端阻作用 因此 得以广泛采用 并取得良好的经济和社会效益 CFG 桩为桩体中掺加适量石屑 粉煤灰和水泥加水拌和 制成一种粘结强度较高的桩体 与桩间土和褥垫层一起 构成 CFG 桩复
2、合地基 桩 桩间土与基础之间必须设置一定厚度的褥垫层 即褥垫层是高粘结强度桩复合地基的 一部分 CFG 桩属高粘结强度桩 与素硷桩的区别仅在于桩体材料的构成不同 在其受力和变形特性方面无什么区别 复 合地基性状和设计计算 对其它高粘结强度桩复合地基都适用 CFG 桩可适用于条形基础 独立基础 也可用于 筏基和箱形基础 就土性而言 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 又可用于 挤密效果差的土 CFGCFG 桩的配合比设计桩的配合比设计 三 施工机械选择 1 CFG 桩多用振动沉管机施工 也可用螺旋钻机 振动沉管机适用于 粉性土 粘性土及素填土地基 螺旋钻机适用于 地
3、下水位以上的粘性土 粉土 素填土 中等到密实以上的砂土 2 而选用哪一类成桩机和什么型号 要视工程的具体情况而定 对大多数存在有硬土层地质条件的地区 单纯使用振动沉管机施工 会造成对已打桩形成较大的振动 从而导致桩体被震裂或震断 3 对于灵敏度和密实度较高的土 振动会造成土的结构强度破坏 密实度减小 引起承载力下降 故不能 简单使用振动沉管机 此时宜采用螺旋钻预引孔 然后再用振动沉管机制桩 这样的设备组合避免了已打桩被震 坏或扰动桩间土导致桩间土的结构破坏而引起复合地基的强度降低 所以 在施工准备阶段 必须详细了解地质情况 从而合理地选用施工机械 这是确保 CFG 桩复合地 基质量的有效途径
4、四 CFG 桩施工质量控制 一 施工技术要求 1 根据土质情况 控制制桩距离 在施工过程中 成桩的施工工艺对 CFG 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 只有在深入了解地质情况的 基础上 才能确定合理的施工工艺 并在施工过程中加强监测 根据具体情况 控制施工工艺 发现特殊情况 做出具体的改变 1 在饱和软土中成桩 桩机的振动力较小 但当采用连打作业时 由于饱和软土的特性 新打桩将挤压已打 桩 形成椭圆或不规则形态 产生严重的缩颈和断桩 此时 应采用隔桩跳打施工方案 2 而在饱和的松散粉土中施工 由于
5、松散粉土振密效果好 先打桩施工完后 土体密度会有显著增加 而且 打的桩越多 土的密度越大 在补打新桩时 一是加大了沉管难度 二是非常容易造成已打桩断桩 此时 隔桩 跳打亦不宜采用 3 当满堂布桩时 不宜从四周转向内推进施工 宜从中心向外推进施工 或从一边向另一边推进施工 但仅 凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对已结硬的已打桩产生影响 此时 应采用螺旋钻引孔的方案 避免新打桩的振动造成已打桩的断桩 2 严格控制拔管速率 拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩 而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀 桩项浮浆过多 桩身强度不足和形成混和料离析现象 导致桩身强度不足 故施工时 应严格控制拔管
6、速率 正常的拔管速率应 控制在 1 2 1 5 米 分 3 控制好混合料的坍落度 大量工程实践表明 混合料坍落度过大 会形成桩项浮浆过多 桩体强度也会降低 坍落度一般控制在 3 5 厘米 和易性好 当拔管速率为 1 2 1 5 米 分时 一般桩顶浮浆可控制在 10 厘米左右 成桩质量容易 控制 4 拔管过程避免反插 在拔管过程中若出现反插 由于桩管垂直度的偏差 容易使土与桩体材料混合 导致桩身掺土影响桩身 质量 应避免反插 5 设置保护桩长 保护桩长是指成桩时预先设定加长的一段桩长 结构物基础施工时将其剔除 用于路基时可将保护桩保 留 设置保护桩是保证施工质量有效手段 但浪费材料较多 使桩在加
7、料时 比设计桩长多加 0 5 米的保护桩 将沉管拔出后 用插入式振捣棒对桩顶混合料加振 3 5 秒 提高桩顶混合料密实度 上部用土封项 增大混合料表面的高度即增加了自重压力 可提高混合料抵抗周 围土挤压的能力 避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压 混合料上涌使桩径缩小 二 施工程序控制 1 桩要进入现场 根据设计桩长 沉管入土深度确定机架高度和沉管长度 进行设备组装 2 桩机就位 保持水平 稳固 调整沉管与地面垂直 确保垂直偏差不大于 1 3 启动钻机 沉管到预定标高 停机 4 沉管过程中必须作好施工记录 一般激振电流每沉 1 米记录一次 对土层变化处特别说明 5 按设计配合比配制混合料 投入拌
8、和机加水拌料 加水量 由混合料坍落度控制 一般坍落度为 3 5 成桩后桩顶浮浆厚度不超过 20 混合料拌和均匀 搅拌时间不得少于 1 分钟 6 沉管至设计标高时须尽快进行空中投料 直到管内混和料面与钢管料口平齐 若上料不足应在拔管过程中 加料至设计标高 7 开动马达 沉管原地留振 10 秒左右 然后边振边拔管 控制拔管速度 当遇到淤泥或淤泥质土时 拔管 速度可适当放慢 一般土层中以 1 2 1 5 米 分 软弱土层中以 0 6 0 8 米 分为宜 8 当拔管至地面时 应确认成桩符合设计要求后用粒状材料或湿粘土封顶保护 9 移位至下一点施工 施工顺序 桩机进场及设备组装 桩机就位 钻机成孔 停机
9、投料 启动马达 留振 拔管 移至下一点 三 褥垫层 1 褥垫层使用材料及厚度要求 褥垫层位于桩顶和桩间土的上部 其厚度一般取 10 30cm 为宜 当桩径 d 桩间距 s 过大或建筑物上部 结构刚度大且对地基沉降值要求不很严 可适当加大其厚度 这样有利于提高桩土共同工作的效率 但若褥垫层 厚度过大 会导致桩 土应力比等于或接近 1 这样设计的复合地基承载力 不会比天然地基有较大的提高 而 且建筑物的变形也大 此时实际上复合地基中桩的设置已失去了意义 2 褥垫层使用材料 褥垫层一般使用碎石或石灰土 若采用碎石褥垫层 材料可用粗 中砂 碎石 级配砂石或碎石 最大粒径不宜大于 30mm 本项目设计采
10、用灰土褥垫层 可用石灰土 也可掺入一定量的粉煤灰或水泥做二灰土褥垫层 其石灰 水 泥不小 4 剂量不小于 8 可按照石灰土的控制质量标准施工 每层材料均匀摊铺 并采用碾压密实 一般碾压不少于 3 遍 3 褥垫层的作用 1 桩顶刺入褥垫层 为桩间土承担上部荷载提供条件 较好发挥桩间土的承载力 2 依靠褥垫层材料与基础底面的磨擦 使 CFG 桩复合地基具有一定的抵抗荷载的能力 3 褥垫层对地基的不均匀沉降具有一定的补偿作用 四 施工注意事项 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 施工桩顶
11、宜高出原地面不少于 0 5 米 施工时应在清表后先施工灰土垫层和 20 下路堤填土 然后施工 CFG 桩 桩顶与下路堤 20 顶面齐平 施工过程中 抽样做混合料试块 一般一个台班做一组 3 个试块 试块为边长 150 的立方体 标准养 护并测定 28d 抗压强度 五 加固效果检验 施工结束 一般 d 后做桩 土以及复合地基检测 对桩间土可进行室内土工试验 现场静力触探和标准贯入 对 桩承载力进行复合地基载荷试验 试验数量宜为总桩数的 1 且每个单体工程的试验数量 不应少于 3 点 五 本项目 CFG 桩设计 一 设计要求 1 CFG 桩桩径为 0 5 米 桩间距 1 5 米 平面呈梅花形或正三
12、角形布置 设计桩长为 5 0 9 0 米 一般设置在高填方 路段或桥头两端 2 要求 CFG 桩 28d 立方体无侧限抗压强度不小于 10 M Pa 3 施工桩顶标高宜高出地面 50 检测合格后截除 施工褥垫层 4 施工前必须进行成桩试验 5 褥垫层为灰土垫层 厚 40 石灰剂量 8 压实度不低于 94 6 在地表面与褥垫层之间设置加强型双向土工格栅 二 地质情况 本项目沿线距离黄河较近 地表 0 0 8 米范围以内为亚粘性土 下部多为黄河冲积性砂性土或黄土状亚砂 土质 三 检测要求 1 施工结束 一般 28 后桩 桩间土及复合地基检测 2 对桩间土可进行室内土工试验 现场静力触探和标准贯入
13、3 对 CFG 桩承载力进行复合地基载荷试验 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 4 应抽取不少于总桩数的 10 的桩进行低应变动力试验 检测桩身的完整性 四 设计工程量 本项目地基处理设计采用 CFG 桩 碎石桩 碎石垫层 石灰土褥垫层等多种方案 并使用加强型双向钢塑土 工格栅 普通型土工格栅 防渗土工布等多种材料 六 施工质量检测方法及指标 一 施工质量检测项目 1 复合地基静载荷试验 2 单桩竖向抗压静载荷试验 3 轻便触探试验 4 应变桩身完整性检测 二 质量检验要求 1 施工质量检验主要检查施工记录 混合料坍落度 桩数 褥垫层厚度 夯填度和桩
14、体试块抗压强度等 2 水泥粉煤灰碎石桩地基竣工验收时 承载力检验应采用复合地基载荷试验 3 水泥粉煤灰碎石桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时 并宜在施工结束 28d 后进行 试验数量宜为总 桩数的 0 5 1 0 且每个单体工程的试验数量不应少于 3 点 4 应抽取不少于总桩数的 10 的桩进行低应变动力试验 检测桩身完整性 三 基本原理 1 CFG 桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称 即 cement fIying ash gravel pile 它是由水泥 粉煤灰 碎石 石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩 和桩间士 褥垫层一起形成复合地基 CFG 桩复合地基通过褥垫层与基础连接 无论桩端落在
15、一般土层还是坚硬土层 均可保证桩间土始终参与 工作 由于桩体的强度和模量比桩间土大 在荷载作用下 桩顶应力比桩间士表面应力大 桩可将承受的荷载向 较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载 2 夯实水泥土桩是用人工或机械成孔 选用相对单一的土质材料 与水泥按一定配比 在孔外充分拌和均匀制成 水泥土 分层向孔内回填并强力夯实 制成均匀的水泥土桩 桩 桩间土和褥垫层一起形成复合地基 夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩 不仅适用于地下水位以上淤泥质土 素填土 粉土 粉质粘土等地基加 固 对地下水位以下情况 在进行降水处理后 采取夯实水泥土桩进行地基加固 也是行之有效的一种方法 夯 实水泥土桩通过两方面
16、作用使地基强度提高 一是成桩夯实过程中挤密桩间土 使桩周土强度有一定程度提高 二是水泥土本身夯实成桩 且水泥与土混合后可产生离子交换等一系列物理化学反应 使桩体本身有较高强度 具有水硬性 3 复合地基设计中 基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层 是复合地基的一个 核心技术 基础下是否设置褥垫层 对复合地基受力影响很大 若不设置褥垫层 复合地基承载特性与桩基础相 似 桩间土承载能力难以发挥 不能成为复合地基 基础下设置褥垫层 桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的 沉降 即使桩端落在好土层上 也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上 使桩土共同承担荷载 由基体 天然地基土体 和两种增强体三部分组成的人工地基 既能发挥 CFG 桩高承载力和良好的排水作用的 特点 又因 CFG 桩的插入而使水泥土桩的侧限约束作用得到增强 同时 由于设置了夯实水泥土桩 地基土的变 形能力可得到有效的改善 并同时提高了土体的抗剪强度 亦可使 CFG 桩避免产生刺入破坏的可能 四 监测重点 在施工过程中 应加强监测 及时发现问题 以便针对性地采取有效措施 有效控制成桩质量 重点应做 好以下几方面的监测
