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1、 基于CFG桩的软土路基处治方法研究目录1绪论31.1前言31.2国内外研究现状(软土路基改进方法种类)41.2.1国外软土路基处理中常用方法4 1.2.3 CFG桩的研究现状71.3论文主要工作安排82.CFG桩理论研究92.1 CFG桩复合地基机理92.2 CFG桩复合地基的计算理论92.3 软土路基中的新型 CFG 桩板结构10五结论与展望185.1结论18致谢19摘要随着我国高等级公路的迅速发展软土路基要处理不当会使路基失稳或沉陷，因此针对不同地段的软土路基要因地制宜选择合理的施工方法。作为新工艺的CFG桩法在当下被广泛使用。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(Cement Flash Gra
2、ve Pile)的简称。是碎石桩经过改良后发展起来的一种新的桩体，是由碎石石屑粉煤灰掺适量水泥加水拌合，由各种成桩机械制成的强度等级C5C25的桩,它具有承载力提高幅度大沉降变形小沉降稳定快工程造低廉,可节省投资 30%-40%，施工速度快,工期短，质量比较容易控制的特点。本文主要对以下几个方面技术进行研究一介绍CFG桩相关理论原理现状；二CFG桩法理论及相关技术探讨及计算公式等三详细介绍CFG桩处理软土路基的施工方法及与碎石桩比较四CFG桩在工程中的实例（实际应用)。软土路基处理中CFG桩法使地基承载能力得到提高，缩短工期，防止路基出现崩塌失稳增加填土工程量的现象。关键词:软土路基 失稳或沉
3、陷 CFG桩施工方法 1绪论1.1前言 我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。日本高等级公路设计规范将其定义为主要有粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土，孔隙大的有机质土，泥炭土以及松散砂的土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略标准。软土的成因一般认为是由于地四纪后期地表水所形成的沉淀物质，多分布在海滨，湖滨，河滨，河流沿岸等地势低洼地带，地表常年潮湿或积水。所以地表往往有大量喜水植物，由于这些植物生长和死亡，使软土中含有较多的有机物，软土路基的处理目的是提高该公路路基的稳定
4、性和承载能力。在公路整理施工中，路基往往是最薄弱最不稳定的环节，路基在多次重复荷载作用下，所长生的累计永久下沉 。软土的处理具有一定的意义1.对软土地基进行改造和加固，改善地基土的剪切特性，压缩特性，渗透特性动力。2.提高软土地基的强度和稳定性，减小低级压缩性减少沉降及不均匀沉降。3.提高地震时软土地基的震动液化，消除区域土的湿陷性，不均匀沉降。4.软土地基经过处理后，防止倒塌下沉倾斜等恶性事故的发生，确保上部基础和结构的使用安全和耐久性。路基沉降是公路建设和使用过程中常见的病害之一，多年来，由于对路基沉降的原因和机理没有足够的了解和深刻的研究，只是在公路建设中存在桥头跳车，路基沉陷等。许多软
5、土路基处理工程除了要求满足地基承载力沉降和不均匀沉降不超过极限的要求外，还要求工程竣工后能以较快的固结速率尽快稳定沉降，以达到尽早使用尽早后期工程的修筑。在软土路基改造上应控制沉降与不均匀沉降。1.2国内外研究现状(软土路基改进方法种类)1.2.1国外软土路基处理中常用方法 纵观公路整体修筑中路基的好坏直接影响上部结构的稳定性，而在路基施工中软土路基是公路路基病害之一，因此国内外在处理软土路基中各有建树。以下是国外软土路基处理中的常用方法。 1.使用土工织物法处理软基。土工织物处理浅层软基是把土工织物敷设在软基上，用以确保施工机械的可行驶性，同时通过均等承受填方荷载。减少地基的局部下沉和侧向位
6、移，进而提高地基的承载力。土工织物处理深层软基采用桩网施工法。是把木桩打入软基，然后用钢筋将木桩顶部连成网格状，在其上敷设土工织物并进行填方。由于填方荷载的大部分有桩群承受，而且土工织物能防止填方材料压入地基中，因而减少了填方的滑塌破坏和沉降量。如图1.1图1.1 土工织物法处理软基 2 深层拌合法处理软基。该法是将石灰或水泥等固化材料拌入软土地基中，使其形成加固的柱体，因而可以早期获得较高的强度，该法抗地基下沉和变形的能力大，可以大大提高路堤的稳定性和减少沉降。如图1.2图1.2深层拌合法处理软基3 注入化学药剂法处理软基。注入化学药剂法是把水玻璃系药剂注入软基，使其形成固结土，增加地基的强
7、度。最近还研制出了以无公害的、经济的二氧化碳气体、水玻璃气液反应砂浆等药剂。之人化学药剂法可作为永久的软基加固措施而得以广泛应用。4 真空联合堆载预压法处理软基。真空联合堆载预压法是真空预压与堆载预压联合工法。该法特点是土体固结加快、强度相应提高，可加快填土速度、缩短工期，而不致在施工时路堤发生滑移。该法1952 年由瑞典杰尔曼教授提出，80 年代我国交通部一航局科研所、南京水利科研院等单位进行了更深入的，研究，使该项技术日趋完善。如图1.3图1.3真空联合堆载预压法处理软基5 轻型填方施工法处理软基。轻型填方施工法是利用大型泡沫苯乙烯块修筑的填方路堤。它重量极轻，0.02 0.04kg/cm
8、3，在挪威公路上使用后的 15 年内，没有发现强度出现问题。沪杭高速公路第 5合同段也使用了该种材料。6 加固填方施工法处理软基。加固填方施工法处理软基是在填方路堤内敷设钢板与锚固钢筋连接的方法进行加固路堤，利用加固材料与土之间的拉力，抑制软土传递的滑塌和侧向流动。日本道路工团采用此法，处理了冲击泥炭灰粘土层组成的十米厚的软基并在软基上修建了十米高的路堤。1.2.2国内软土路基处理常用方法 我国在公路软土路基处理过程中不断总结经验，目前已经拥有多种可靠成型的方法来处理，以下为最常用的方法。 1.换填土法施工。当软土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软土层的厚度又不是很大时，将路基底面下处理
9、范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石素土灰土二灰土等）或其他强度较高，性能稳定，无侵蚀的材料，并用人工或机械方法压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填土法，它多用于公路构筑物的地基处理。 2.抛石挤淤法施工。抛石挤淤法就是通过向流塑状的，高灵敏度的饱和软土中抛入较大的片石、块石，使片石、块石强行挤出饱和软土并占据其位置，以此来提高地基承载力，减少沉降量，提高土体的稳定性的地基处理法。在修建道路处，若系常年积水的洼地，排水困难，地基为软弱土，承载力极小，而且近于流塑状态，附近又有石料可资利用，经济上事宜时，可考虑采用抛石挤淤法修筑路基。 3.排水固结法。是对天
10、然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载。或在建筑物建造前在场地上先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高方法。该法常用于解决软黏土地基的沉降和稳定问题，可使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。 4.复合地基加固法。是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换加固区是由基体和增，或在天然地基中设置加进材料，强体两部分组的人工路基。(1)砂状挤密法，指用振动，冲击或水冲等方式在软弱地基中成空后，再将砂挤压入已成的孔中，形成大直径的砂所构成的密实桩体。(2)碎
11、石挤密桩法，碎石挤密桩加固软基主要是利用夯锤的垂直夯击填入孔中的的碎石，夯击能量通过碎石向孔底及桩周围的土挤密，并有一些碎石挤入碎石桩四周的软土中，形成碎石桩的同时，桩周也形成一个与碎石交接的挤密带，提高原地基的承载力，碎石桩与桩见地基土形成复合地基，共同承担上部荷载。(3)CFG桩法(4)树根桩法，是一种用压浆方法成桩的微型桩。树根桩是指桩径70250毫米，长径比大于30,采用螺旋钻成孔，加强配筋和压力注浆工艺成桩的钢筋混凝土。(5)夯实扩底与混凝土薄壁管桩法，夯实护底灌注桩通过击入沉管全部现浇混凝土，利用重锤夯击桩端新灌混凝土，在最大限度地扩大桩头的同时，对桩端地基强制夯实挤密。通过桩端截
12、面的增大和对地基土的挤密，显著提高桩头地基承载力，进而提高桩端竖向承载力。然后现浇混凝土桩身，形成桩侧摩阻力。5水泥搅拌桩。指利用喷浆型搅拌机或喷浆型搅拌机将水泥浆或水泥粉喷入软土中形成水泥土的物理化学反应，水泥土硬化后使软土地基的承载力得以提高，减少沉降量。6石灰搅拌桩法，简称DLM法。是将磨细后的生石灰颗粒用压缩空气通竖管送入土中，同时开动电动机，通过传动装于竖管下端的搅拌轮叶，使石灰与软土混合，改善软土的性质。7高压选旋喷桩法，是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为2040MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏体，同时钻杆以一定速度渐渐向上提升，将浆
13、液与土粒强制搅拌混合，将浆液凝固后，在土中形成一个固结体，从而加固地层。1.2.3 CFG桩的研究现状CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,它是将碎石、粉煤灰、石屑、针对碎石桩承载特性的一些不足，加以改进而发展起来的，CFG桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题，于 1988 年立题进行试验研究并运用于工程实践，1994 年在全国推广。近年来，随着经济的快速发展，政府加大了对基础设施的投资，尤其是交通基础设施的建设，但是在我国沿海及内陆部分地区存在大量的淤泥、淤泥质粘土等软土地基，在这类地基上修建路基，若处理不当会引起路基的质量降低甚至破坏，严重影响行车的安全、速度和舒适性。现阶段高速软基处理
14、已经成为影响工程质量，进度和造价的关键因素之一。当天然软土地基不能满足要求时，目前多采用桩基础或桩箱基础进行处理，但需耗费大量的钢筋，水泥，造价很高，当地基土具有一定强度时，可采用 CFG 桩复合地基或桩板结构复合地基。CFG 桩利用工业废料粉煤灰，不配筋并能充分发挥桩间土的承载力，工程造价低廉，可节省投资 30%-40%，施工速度快，工期短，质量比较容易控制，因此 CFG 桩复合地基比传统的桩基础具有明显的优势，如能很好地应用于工程实际，必然将产生显著的经济效益，社会效益和环境效益，因而在我国比在外国得到了更为广泛的重视，并进行了更多的工程实践，因此CFG桩将会越来越受到人们的重视。1.3论
15、文主要工作安排针对传统软土地基处理方式中的换填土法或碎石桩法无法做到资源的重新利用降低造价,提出了采用CFG桩法施工综合本文,主要有以下内容:(1) 对CFG桩法的成型理论研究,总结前人经验,为软土路基处理提供理论基础 (2)根据成型理论,对CFG桩法施工处理软土路基进行详细介绍(3) CFG桩施工工艺及板结构(4) (4)具体问题具体分析，CFG桩法施工在高速公路中的案例。2. CFG桩复合地基理论研究2.1CFG桩的基本原理2.1.1 CFG桩的组成 CFG桩由桩、桩间土及垫层等3部分组成,一般来说,垫层上部路基传来的基底压力通过适当的变形以一定比例分配给桩及桩间土,使二者共同受力。土体受到桩的挤密而提高承载力,而桩又由于周围土的侧应力增加而改善了受力性能,二者共同工作,形成一个复合地基受整体,共同承担上部路基传来的荷载。2.1.2 垫层的作用 在CFG桩复合地基中,路基通过一定厚度的垫层与桩和桩间土联系,即路基传来的荷载首先传给垫层,再通过垫层传给桩与桩间土。如不设垫层,即垫层厚度为零,当桩端位于坚硬土层时,路基承担荷载后,桩顶沉降变形很小,绝大部分荷载由桩承担,桩间土承载力很难发挥作用;当桩端落在一般粘土层上时,路基承受荷载后,开
