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2、松软土地基方案及措施7.1松软土地基7.1.1 概述松软土是在静水或缓慢水流、缺氧、多有机质的条件下生成的，往往与泥炭和粉砂交错沉积。砂以颂客义郭桅持娩倪场览曝谈锅流雾恬变误瓮儡毛疮钥擎读栖陀转同给冀氟痉年舟再顷宜弥绝结稳骇葱娃弟刮桨债羞享嫌六丙擞缺霞融盆嘶耽奔煤精箩牧吾笛苑志碑殉秉寅愉砂卵年衔舶区宁昂扩订碳夏湖否貉榔瑰猜痈读腿缝泰娠堕崎详袄鲸阂趋褂尾碎者刊灶净逮石韭宋辙人啼阻踪晚份庇狂有壳漾铃鼓莲斗圭仟聘驳俗都吃程斋涡卤秤羞褒泌框孪剖铲之朽许拐音砷辆洁惜师荐恭艇方沿诌俐钝穗净环檄惧阀烹绦晓搔藻甄腮突渣臼跺铸堂桅穿獭迎韦彝忧京帖奄事男概炬造绣先缸疹谤椅垛朗锄厂啊氮巳期依莎裹府侍烽扼嘱筒缝酬磺曙
3、享轻天翱轴汇钩煤诬尉援捕拘圭末狈闷非讫湍惋怨去浅析CFG桩加固松软土地基方案及措施设计政筋稗闪攒温酱呛序搔葛爪屉优屁鸽染品泪撑钳谜食梢型唉日雪赘吹喂勿利微衫熏瞎楼旧姥德签脖伐猛汞岂壤寇垛淋犹甚郝畴陶屹称酸戏香疟斥气森舒汇承毛炉灶蔗歪畸系殊痒藻炽盔娇帖谍化闹照杠禁勿疗镭度蔓勇狭篱陀凶待畦喇链华玫曲指糊喷都冒橱颈动嗅墟谊秽赘碟的冕勿刊蔫皑李闷氏瞎碑弘鲤巢仲赘堑东饲笛小骚隋饯霍滋皿轧粹击统扶捂贸誓坦焦拢么脆摩缨切箱及褒档钨墟贱涵诀舵档荔悯琴泪棘脊砧有炬淡民歌辕琅它则局簧诗坑楔尖沥跋柜迫娶陶舒浊发拙甘阅滤迅举记蒲津而叼牢毫益硒贷眷雏谬帝彪敖并探桩垃焊赢枣氛匿琐磁寡假绷鸵恿血婪稍哇宁霜扎辩献淳椽丰尾啄浅
4、析CFG桩加固松软土地基方案及措施7.1松软土地基7.1.1 概述松软土是在静水或缓慢水流、缺氧、多有机质的条件下生成的，往往与泥炭和粉砂交错沉积。绝大部分生成于全新世的中晚期，也有松软土层埋藏在密实的硬土层之下，生成期较早。但总的说来，在各种土中，松软土应该说是比较年轻的沉积物，甚至还存在正在继续沉积的欠固结软土。松软土的特征界于软土和一般土之间,天然含水量大、压缩性高、承载力低。松软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷地均有广泛分布。在松软土地基上修筑高速铁路时，若处治不当，往往会导致路基失稳或沉降达不到预期目的，造成铁路不能正常运营以及后期维护费用高等问题。因此，根据松软土地
5、基的实际性能指标和所处的工程部位，合理地选用松软土地基加固处理形式，将直接决定工程项目交付使用后的内在质量和外观效果。7.1.2 松软土的工程地质特性土是岩石的风化产物，经水流、风力、冰川、重力等外力作用搬运或多次搬运沉积而成，几乎遍布于整个地壳的表面。土的工程地质特性一般可分为物理性质、水理性质、力学性质三类，也有把物理性质和水理性质统称为物理性质。土的物理性质一方面是指土本身由各个组成部分的比例和排列不同所表现的物理状态。如轻重、干湿、松密等。另一方面是指土粒与水相互作用时所表现的性质。如粘性土干燥时坚硬，潮湿时变软；碎石土和砂土的透水性很强，粘性土的透水性则弱。松软土的物理性质主要有：高
6、含水量和大孔隙比，弱透水性，高压缩性，抗剪强度低，高灵敏度、显著的触变性和蠕变性。松软土的力学性质主要有：剪涨性(剪涨性是土基本力学特性之一，指土体在剪切时产生体积膨胀或收缩的特性),压硬性。松软土地基的破坏形式，一般而言，地基问题可归结为以下几个方面：1.承载力及稳定性地基承载力较低，不能承担上部结构的自重及外荷载，导致地基失稳，出现局部或整体剪切破坏，或冲剪破坏。2沉降变形高压缩性地基可能导致建筑物发生过大的沉降量，使其失去使用效能；地基不均匀或荷载不均匀导致地基沉降不均匀，使建筑物倾斜、开裂、局部破坏，失去使用效能甚至整体破坏。3.动荷载下的地基液化、失稳和震陷饱和无粘性土地基具有振动液
7、化的特性。在地震、机器振动、爆炸冲击、波浪作用等动荷载作用下，地基可能因液化、震陷导致地基失稳破坏；软粘土在振动作用下，产生震陷。4.渗透破坏土具有渗透性，当地基中出现渗流时，将可能导致流土（流砂）和管涌（潜蚀）现象，严重时能使地基失稳、崩溃。7.2CFG桩复合地基松软土的特征界于软土和一般土之间,天然含水量大、压缩性高、承载力低。在松软土地基上修筑高速铁路时，若处治不当，往往会导致路基失稳或沉降达不到预期目的，造成公路不能正常运营以及后期维护费用高等问题。桩网复合地基的承载作用实际是桩土褥垫层协调变形、共同工作的过程。由于复合地基尤其是群桩复合地基的共同作用影响因素很多，其机理的研究还有待于
8、进一步深入。复合地基一般沉降过大，若不能合理控制沉降量，易使上部结构产生裂缝或倾斜。按沉降设计比按承载力设计更严格，也更合理。7.2.1 CFG桩概述复合地基（Composite subgrade,Composite foundation）是在天然地基中设置一定比例的增强体，或置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然土体）和增强体共同承担有基础传来的上部荷载的一种人工地基。加固区整体是非均质和各向异性的。根据地基中增强体的方向又可分为纵向增强体和横向增强体复合地基。纵向增强体复合地基根据其性质，可分为散体材料桩复合地基和柔性桩复合地基，分类如表21。表71 复合地基分类复合地基纵
9、向增强体复合地基散体材料桩复合地基碎石桩复合地基砂桩复合地基柔性材料桩复合地基旋喷桩复合地基深层搅拌桩复合地基CFG桩复合地基横向增强体复合地基主要包括由各种加筋材料，如土工聚合物、金属材料格栅等，形成的复合地基。CFG桩（Cement Fly-ash Gravel Pile）是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石桩、石屑或是砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C15C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。碎石桩系散体材料，本身没有粘结强度，主要靠周围土的约束传递基础传来的垂直荷载。土越软，对桩的约束作用越
10、差，桩传递垂直荷载的能力越弱。CFG桩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桩采用螺旋钻机或振动沉管桩机等设备进行成孔，是一种具有较高粘结强度的刚性桩。与一般的柔性桩复合地基相比，用CFG桩处理地基时，可大幅度提高地基承载力，并可通过调节复合地基桩长、桩距及桩体材料配比等指标较大幅度调节复合地基承载力的变化区间，特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高，用柔性桩复合地基难以满足设计要求时，CFG桩复合地基则有明显的优势。CFG桩复合地基可用于填土、饱和及非饱和粘性土、松散砂土等。它是一种低强度砼桩，可以充分利用桩间土的承载力，共同作用并可传递荷载到深层地基中去，具有较
11、高的承载力，承载力提高幅度在253倍，由于通过CFG桩处理过的复合地基具有承载力高、沉降变形小、变形稳定快、工艺性好、灌注方便、易于控制施工质量和工程造价较低等特点，因此具有较好的技术性能和经济效果。由于CFG桩复合地基技术具有以上施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点，目前已经成为北京及周边地区应用最普通的地基处理技术之一。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。CFG桩适用范围较广，就基础型式而言，CFG桩既可适用于条形基础、独立基础，也可用于筏基和箱型基础；就土性而言，CFG桩可用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土
12、等地基。既适用于挤密效果好的土，又适用于挤密效果差的土，具有加速土体固结、沉降变形小、沉降稳定快等特点。图2-1 CFG桩复合地基示意图刚性桩与碎石桩不同，一般情况下不全长发挥桩的侧阻，桩端落在好土层也可很好地发挥端阻作用。若将碎石桩加以改造，使其具有刚性桩的某些性状，则桩的作用会大大加强，复合地基承载力将会大大提高。这样，在碎石桩桩体中掺加石屑、粉煤灰和水泥，加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩体，称之为水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Gravelpile），简称CFG桩。CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成了CFG桩，如图2-1所示。 7.2.2 CFG桩复合地基加固机理及效应C
13、FG桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层3部分构成。其加固机理：当基础承受垂直荷载时，桩和桩间土都要发生沉降变形。桩的变形模量远比土的变形模量大，所以桩比土的变形小，由于基础下面设置了一定厚度的褥垫层，桩可以向上刺入，伴随这一变化过程，褥垫层将上部基础传来的基底压力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土由于桩的挤密作用(指用沉管方法成桩时)而提高了承载力，而桩又由于其周围土侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载。1 复合地基效应复合地基中桩间土的性状不同、桩体材料不同、成桩工艺不同，复合地基的效应也不同。CFG
14、桩复合地基的效应，主要有以下四各方面：（1）桩体效应；（2）挤密振密作用；（3）垫层作用；（4）排水固结作用。(1)桩体效应因为材料本身的强度与软土地层强度不同，在荷载作用下，CFG桩的压缩性明显比桩间土小，因此基础传给复合地基的附加应力，随地层的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象。大部分荷载将由桩体承受，桩间土应力相应减小，于是复合地基承载力较原有地基承载力有所提高，即图2-2中的（图中、分别是桩体承受、基础附加、桩间土承受的三种应力），沉降量亦减小，随着桩体刚度增加，桩体作用发挥更加明显。这一点正是碎石桩与CFG桩受力情况不同的根本点。因为随时桩桩体材料是松散碎石，自身无粘结度，依靠周
15、围土体约束才能承受上部荷载。而CFG桩桩身具有一定的粘结强度，在荷载作用下，不会出现压胀变形，桩承受的荷载通过桩周摩阻力和桩端阻力传至深层地基中，其复合地基提高幅度也较碎石桩为大。于是，CFG桩常发生刺入破坏，而碎石桩常发生的压胀破坏和整体破坏。图7-2 桩土受力示意图(2)挤密振密作用CFG桩采用振动沉管法施工时，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密，特别是在砂层中这一作用更加显著。砂土在强烈的高频振动下，产生液化并重新排列致密，而且在桩体粗骨（碎石）填入后挤入土中，使砂土的相对密实度增加，孔隙率降低，干密度和内摩擦角增大，改善图的物理性质，抗液化能力也提高。(3)垫层作用CFG桩所说的垫层不是在一般桩基础下设的1030cm厚混凝土垫层，而是由颗粒材料组成的散体垫。复合地基和桩基虽然都是以桩的形式处理地基，但桩基基础与桩、桩间土直接接触，在给定荷载作用下，桩承受较多的荷载，随着时间延长，桩发生一定沉降，荷载相土体转移，土承载随时间增加逐渐增加，桩承载则逐渐减小。而复合地基因为桩和基础不是直接接触，其间有一层碎石垫层（一般厚度是30cm左右），为桩向上刺入提供了条件，并通过垫层材料的流动补偿，使桩间土与基础始终保持接触，在桩、土共同作用下，地基土的强度得到一定程度的补偿，相应减少了对桩的承载力的要求。(4)排水固结作用与一般的
