淺析CFG樁加固松軟土地基方案與措施畢業(yè)論文

1、淺析CFG樁加固松軟土地基方案與措施7.1松軟土地基7.1.1 概述松軟土是在靜水或緩慢水流、缺氧、多有機(jī)質(zhì)的條件下生成的，往往與泥炭和粉砂交錯(cuò)沉積。絕大部分生成于全新世的中晚期，也有松軟土層埋藏在密實(shí)的硬土層之下，生成期較早。但總的說(shuō)來(lái)，在各種土中，松軟土應(yīng)該說(shuō)是比較年輕的沉積物，甚至還存在正在繼續(xù)沉積的欠固結(jié)軟土。松軟土的特征界于軟土和一般土之間,天然含水量大、壓縮性高、承載力低。松軟土在我國(guó)濱海平原、河口三角洲、湖盆地周?chē)c山澗谷地均有廣泛分布。在松軟土地基上修筑高速鐵路時(shí)，若處治不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致路基失穩(wěn)或沉降達(dá)不到預(yù)期目的，造成鐵路不能正常運(yùn)營(yíng)以與后期維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題。因此，根據(jù)松軟土

2、地基的實(shí)際性能指標(biāo)和所處的工程部位，合理地選用松軟土地基加固處理形式，將直接決定工程項(xiàng)目交付使用后的在質(zhì)量和外觀效果。7.1.2 松軟土的工程地質(zhì)特性土是巖石的風(fēng)化產(chǎn)物，經(jīng)水流、風(fēng)力、冰川、重力等外力作用搬運(yùn)或多次搬運(yùn)沉積而成，幾乎遍布于整個(gè)地殼的表面。土的工程地質(zhì)特性一般可分為物理性質(zhì)、水理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)三類(lèi)，也有把物理性質(zhì)和水理性質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為物理性質(zhì)。土的物理性質(zhì)一方面是指土本身由各個(gè)組成部分的比例和排列不同所表現(xiàn)的物理狀態(tài)。如輕重、干濕、松密等。另一方面是指土粒與水相互作用時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)。如粘性土干燥時(shí)堅(jiān)硬，潮濕時(shí)變軟；碎石土和砂土的透水性很強(qiáng)，粘性土的透水性則弱。松軟土的物理性質(zhì)主要有：高

3、含水量和大孔隙比，弱透水性，高壓縮性，抗剪強(qiáng)度低，高靈敏度、顯著的觸變性和蠕變性。松軟土的力學(xué)性質(zhì)主要有：剪漲性(剪漲性是土基本力學(xué)特性之一，指土體在剪切時(shí)產(chǎn)生體積膨脹或收縮的特性),壓硬性。松軟土地基的破壞形式，一般而言，地基問(wèn)題可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：1.承載力與穩(wěn)定性地基承載力較低，不能承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的自重與外荷載，導(dǎo)致地基失穩(wěn)，出現(xiàn)局部或整體剪切破壞，或沖剪破壞。2沉降變形高壓縮性地基可能導(dǎo)致建筑物發(fā)生過(guò)大的沉降量，使其失去使用效能；地基不均勻或荷載不均勻?qū)е碌鼗两挡痪鶆?，使建筑物傾斜、開(kāi)裂、局部破壞，失去使用效能甚至整體破壞。3.動(dòng)荷載下的地基液化、失穩(wěn)和震陷飽和無(wú)粘性土地基具有振動(dòng)液

4、化的特性。在地震、機(jī)器振動(dòng)、爆炸沖擊、波浪作用等動(dòng)荷載作用下，地基可能因液化、震陷導(dǎo)致地基失穩(wěn)破壞；軟粘土在振動(dòng)作用下，產(chǎn)生震陷。4.滲透破壞土具有滲透性，當(dāng)?shù)鼗谐霈F(xiàn)滲流時(shí)，將可能導(dǎo)致流土（流砂）和管涌（潛蝕）現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)能使地基失穩(wěn)、崩潰。7.2CFG樁復(fù)合地基松軟土的特征界于軟土和一般土之間,天然含水量大、壓縮性高、承載力低。在松軟土地基上修筑高速鐵路時(shí)，若處治不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致路基失穩(wěn)或沉降達(dá)不到預(yù)期目的，造成公路不能正常運(yùn)營(yíng)以與后期維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題。樁網(wǎng)復(fù)合地基的承載作用實(shí)際是樁土褥墊層協(xié)調(diào)變形、共同工作的過(guò)程。由于復(fù)合地基尤其是群樁復(fù)合地基的共同作用影響因素很多，其機(jī)理的研究還有待于

5、進(jìn)一步深入。復(fù)合地基一般沉降過(guò)大，若不能合理控制沉降量，易使上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或傾斜。按沉降設(shè)計(jì)比按承載力設(shè)計(jì)更嚴(yán)格，也更合理。7.2.1 CFG樁概述復(fù)合地基（Composite subgrade,Composite foundation）是在天然地基中設(shè)置一定比例的增強(qiáng)體，或置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體（天然土體）和增強(qiáng)體共同承擔(dān)有基礎(chǔ)傳來(lái)的上部荷載的一種人工地基。加固區(qū)整體是非均質(zhì)和各向異性的。根據(jù)地基中增強(qiáng)體的方向又可分為縱向增強(qiáng)體和橫向增強(qiáng)體復(fù)合地基?？v向增強(qiáng)體復(fù)合地基根據(jù)其性質(zhì)，可分為散體材料樁復(fù)合地基和柔性樁復(fù)合地基，分類(lèi)如表21。表71 復(fù)合地基分類(lèi)復(fù)合地基縱

6、向增強(qiáng)體復(fù)合地基散體材料樁復(fù)合地基碎石樁復(fù)合地基砂樁復(fù)合地基柔性材料樁復(fù)合地基旋噴樁復(fù)合地基深層攪拌樁復(fù)合地基CFG樁復(fù)合地基橫向增強(qiáng)體復(fù)合地基主要包括由各種加筋材料，如土工聚合物、金屬材料格柵等，形成的復(fù)合地基。CFG樁（Cement Fly-ash Gravel Pile）是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是由水泥、粉煤灰、碎石樁、石屑或是砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。通過(guò)調(diào)整水泥摻量與配比，其強(qiáng)度等級(jí)在C15C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。碎石樁系散體材料，本身沒(méi)有粘結(jié)強(qiáng)度，主要靠周?chē)恋募s束傳遞基礎(chǔ)傳來(lái)的垂直荷載。土越軟，對(duì)樁的約束作用越

7、差，樁傳遞垂直荷載的能力越弱。CFG樁針對(duì)碎石樁承載特性的一些不足，加以改進(jìn)而發(fā)展起來(lái)的。CFG樁采用螺旋鉆機(jī)或振動(dòng)沉管樁機(jī)等設(shè)備進(jìn)行成孔，是一種具有較高粘結(jié)強(qiáng)度的剛性樁。與一般的柔性樁復(fù)合地基相比，用CFG樁處理地基時(shí)，可大幅度提高地基承載力，并可通過(guò)調(diào)節(jié)復(fù)合地基樁長(zhǎng)、樁距與樁體材料配比等指標(biāo)較大幅度調(diào)節(jié)復(fù)合地基承載力的變化區(qū)間，特別是天然地基承載力較低而設(shè)計(jì)要求的承載力較高，用柔性樁復(fù)合地基難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，CFG樁復(fù)合地基則有明顯的優(yōu)勢(shì)。CFG樁復(fù)合地基可用于填土、飽和與非飽和粘性土、松散砂土等。它是一種低強(qiáng)度砼樁，可以充分利用樁間土的承載力，共同作用并可傳遞荷載到深層地基中去，具有較

8、高的承載力，承載力提高幅度在253倍，由于通過(guò)CFG樁處理過(guò)的復(fù)合地基具有承載力高、沉降變形小、變形穩(wěn)定快、工藝性好、灌注方便、易于控制施工質(zhì)量和工程造價(jià)較低等特點(diǎn)，因此具有較好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果。由于CFG樁復(fù)合地基技術(shù)具有以上施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制、工程造價(jià)低廉的特點(diǎn)，目前已經(jīng)成為與周邊地區(qū)應(yīng)用最普通的地基處理技術(shù)之一。CFG樁一般不用計(jì)算配筋，并且還可利用工業(yè)廢料粉煤灰和石屑作摻和料，進(jìn)一步降低了工程造價(jià)。CFG樁適用圍較廣，就基礎(chǔ)型式而言，CFG樁既可適用于條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)，也可用于筏基和箱型基礎(chǔ)；就土性而言，CFG樁可用于處理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥質(zhì)土等地基

9、。既適用于擠密效果好的土，又適用于擠密效果差的土，具有加速土體固結(jié)、沉降變形小、沉降穩(wěn)定快等特點(diǎn)。圖2-1 CFG樁復(fù)合地基示意圖剛性樁與碎石樁不同，一般情況下不全長(zhǎng)發(fā)揮樁的側(cè)阻，樁端落在好土層也可很好地發(fā)揮端阻作用。若將碎石樁加以改造，使其具有剛性樁的某些性狀，則樁的作用會(huì)大大加強(qiáng)，復(fù)合地基承載力將會(huì)大大提高。這樣，在碎石樁樁體中摻加石屑、粉煤灰和水泥，加水拌和，制成一種粘結(jié)強(qiáng)度較高的樁體，稱(chēng)之為水泥粉煤灰碎石樁（Cement Fly-ash Gravelpile），簡(jiǎn)稱(chēng)CFG樁。CFG樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成了CFG樁，如圖2-1所示。 7.2.2 CFG樁復(fù)合地基加固機(jī)理與效應(yīng)CFG樁

10、復(fù)合地基由樁、樁間土與褥墊層3部分構(gòu)成。其加固機(jī)理：當(dāng)基礎(chǔ)承受垂直荷載時(shí)，樁和樁間土都要發(fā)生沉降變形。樁的變形模量遠(yuǎn)比土的變形模量大，所以樁比土的變形小，由于基礎(chǔ)下面設(shè)置了一定厚度的褥墊層，樁可以向上刺入，伴隨這一變化過(guò)程，褥墊層將上部基礎(chǔ)傳來(lái)的基底壓力通過(guò)適當(dāng)?shù)淖冃我砸欢ǖ谋壤峙浣o樁與樁間土，使二者共同受力。同時(shí)土由于樁的擠密作用(指用沉管方法成樁時(shí))而提高了承載力，而樁又由于其周?chē)羵?cè)應(yīng)力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一個(gè)復(fù)合地基的受力整體，共同承擔(dān)上部基礎(chǔ)傳來(lái)的荷載。1 復(fù)合地基效應(yīng)復(fù)合地基中樁間土的性狀不同、樁體材料不同、成樁工藝不同，復(fù)合地基的效應(yīng)也不同。CFG樁復(fù)合

11、地基的效應(yīng)，主要有以下四各方面：（1）樁體效應(yīng)；（2）擠密振密作用；（3）墊層作用；（4）排水固結(jié)作用。(1)樁體效應(yīng)因?yàn)椴牧媳旧淼膹?qiáng)度與軟土地層強(qiáng)度不同，在荷載作用下，CFG樁的壓縮性明顯比樁間土小，因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力，隨地層的變形逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。大部分荷載將由樁體承受，樁間土應(yīng)力相應(yīng)減小，于是復(fù)合地基承載力較原有地基承載力有所提高，即圖2-2中的（圖中、分別是樁體承受、基礎(chǔ)附加、樁間土承受的三種應(yīng)力），沉降量亦減小，隨著樁體剛度增加，樁體作用發(fā)揮更加明顯。這一點(diǎn)正是碎石樁與CFG樁受力情況不同的根本點(diǎn)。因?yàn)殡S時(shí)樁樁體材料是松散碎石，自身無(wú)粘結(jié)度，依靠周?chē)馏w

12、約束才能承受上部荷載。而CFG樁樁身具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，在荷載作用下，不會(huì)出現(xiàn)壓脹變形，樁承受的荷載通過(guò)樁周摩阻力和樁端阻力傳至深層地基中，其復(fù)合地基提高幅度也較碎石樁為大。于是，CFG樁常發(fā)生刺入破壞，而碎石樁常發(fā)生的壓脹破壞和整體破壞。圖7-2 樁土受力示意圖(2)擠密振密作用CFG樁采用振動(dòng)沉管法施工時(shí)，由于振動(dòng)和擠壓作用使樁間土得到擠密，特別是在砂層中這一作用更加顯著。砂土在強(qiáng)烈的高頻振動(dòng)下，產(chǎn)生液化并重新排列致密，而且在樁體粗骨（碎石）填入后擠入土中，使砂土的相對(duì)密實(shí)度增加，孔隙率降低，干密度和摩擦角增大，改善圖的物理性質(zhì)，抗液化能力也提高。(3)墊層作用CFG樁所說(shuō)的墊層不是在一般

13、樁基礎(chǔ)下設(shè)的1030cm厚混凝土墊層，而是由顆粒材料組成的散體墊。復(fù)合地基和樁基雖然都是以樁的形式處理地基，但樁基基礎(chǔ)與樁、樁間土直接接觸，在給定荷載作用下，樁承受較多的荷載，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，樁發(fā)生一定沉降，荷載相土體轉(zhuǎn)移，土承載隨時(shí)間增加逐漸增加，樁承載則逐漸減小。而復(fù)合地基因?yàn)闃逗突A(chǔ)不是直接接觸，其間有一層碎石墊層（一般厚度是30cm左右），為樁向上刺入提供了條件，并通過(guò)墊層材料的流動(dòng)補(bǔ)償，使樁間土與基礎(chǔ)始終保持接觸，在樁、土共同作用下，地基土的強(qiáng)度得到一定程度的補(bǔ)償，相應(yīng)減少了對(duì)樁的承載力的要求。(4)排水固結(jié)作用與一般的碎石樁復(fù)合地基一樣，采用沉管灌注施工CFG樁，在施工和成樁后的一段

14、時(shí)間，都會(huì)在不同程度上降低地層中地下水的含量，最終達(dá)到改善地基土物理、力學(xué)性質(zhì)的目的。在飽和的粉土和砂土中施工時(shí)，由于沉管和拔管的振動(dòng)，會(huì)使土體產(chǎn)生超孔隙壓力。在上層有相對(duì)隔水層時(shí)，施工完畢的最初CFG樁因其本身材料的性質(zhì)決定了它將是一個(gè)良好的排水通道，如圖2-3所示，孔隙水將沿著樁體向上排出，直到CFG樁硬結(jié)為止。這樣的排水過(guò)程還包括CFG樁樁體坍落度小，含水量很小的混凝土類(lèi)材料水解吸水的過(guò)程。有資料證明，這一系列排水作用對(duì)減少孔壓引起地面隆起和沉陷，對(duì)增加樁間土的密實(shí)度和提高復(fù)合地基承載力極為有利。圖2-3 復(fù)合地基排水固結(jié)示意圖7.2.3 CFG樁各部分的作用CFG樁復(fù)合地基由樁、樁間土

15、與褥墊層3部分構(gòu)成。每個(gè)部分在受力時(shí)發(fā)揮了不同的作用：1CFG樁的作用（1）承擔(dān)基礎(chǔ)傳來(lái)的豎向荷載與小部分水平荷載；（2）對(duì)地基土產(chǎn)生一定的擠密作用，當(dāng)采用非排土工藝施工時(shí)，可使樁間土得到一定程度的擠密，加固后的地基土的含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)均有所降低，而土體的密度、壓縮模量均有所增加，從而改善土質(zhì)性能；（3）排水作用。在成樁初期，樁孔和周邊充填反慮性較好的粗顆粒填料，地基中形成了滲透性能良好的人工豎向排水、減壓的通道，可以有效地消散和防止振沖產(chǎn)生的超孔隙水壓的增高，從而加速地基的排水固結(jié)；（4）預(yù)震作用。在成樁過(guò)程中，振沖器以一定的振動(dòng)頻率和沖擊力水平向加速激振土體，使填料和地基土在提高相

16、對(duì)密實(shí)度的同時(shí)獲得強(qiáng)烈的預(yù)震，從而增強(qiáng)砂土抗液化的能力；2樁間土的作用（1）承擔(dān)豎向，水平荷載。（2）對(duì)樁體進(jìn)行約束，保證樁體正常工作。3褥墊層的作用（1）保證樁與土共同承擔(dān)荷載。在CFG樁復(fù)合地基中，路基通過(guò)一定厚度的墊層與樁間和樁間土相聯(lián)系，即指路基傳來(lái)的荷載，首先傳給墊層，再通過(guò)墊層傳給樁與樁間土。當(dāng)樁端位于堅(jiān)硬土層時(shí)，路基承受荷載后，樁頂沉降變形很小，絕大部分荷載由樁承擔(dān)，樁間土承載力很難發(fā)揮。當(dāng)樁端落在一般粘土層上時(shí)，路基承受荷載后，開(kāi)始絕大部分荷載仍由樁承擔(dān)，隨著時(shí)間的增加，路基和樁的沉降不斷增加，同時(shí)路基下土分擔(dān)的荷載不斷增加，即存在一個(gè)樁所承擔(dān)的荷載逐漸向樁間土轉(zhuǎn)移的過(guò)程。路基

17、和樁之間設(shè)置了一定厚度的墊層后，在上部荷載作用下，樁間土的抗壓剛度遠(yuǎn)小于樁的抗壓剛度，樁頂出現(xiàn)應(yīng)力集中，當(dāng)樁頂壓力超過(guò)墊層局部抗壓強(qiáng)度時(shí)，墊層局部(與樁接觸部分)會(huì)產(chǎn)生壓縮量，路基和墊層整體也會(huì)產(chǎn)生向下位移壓縮樁問(wèn)土，此時(shí)，樁間土承載力開(kāi)始發(fā)揮作用，并產(chǎn)生沉降直至應(yīng)力平衡。由此可見(jiàn)，設(shè)置墊層后，可以保證路基通過(guò)墊層的塑性調(diào)節(jié)作用將部分荷載傳到樁間土上，從而達(dá)到樁間土共同承載荷載的目的。（2）調(diào)整樁與樁之間的分配比例與置換率。樁類(lèi)型和墊層厚度有很大關(guān)系，其中墊層厚度是最重要的因素。并在一定條件下，當(dāng)增加墊層的厚度時(shí)，根據(jù)前述原理，在樁頂應(yīng)力不變的情況下，可以使墊層和與樁頂接觸的局部產(chǎn)生更大的壓縮

18、，路基和墊層整體向下的移動(dòng)位置和樁間土壓縮量便會(huì)加大，從而提高了樁間土的荷載分擔(dān)比例。若減少墊層的厚度時(shí)，則會(huì)提高樁的豎向荷載分擔(dān)比例。墊層厚度H=0時(shí)，樁土應(yīng)力比很大，此時(shí)的受力狀態(tài)如同樁基。如H很大時(shí)，則樁土應(yīng)力比接近于1，此時(shí)的受力狀態(tài)接近于無(wú)樁的受力狀態(tài)。所以當(dāng)墊層厚度越小，樁承擔(dān)的水平荷載的比例就越大，而墊層的厚度大，樁間土承擔(dān)的水平荷載比例也就越大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整墊層厚度，以此控制CFG樁承擔(dān)的水平荷載，提高樁在水平荷載作用下的安全度。（3）減少和減緩路基底面的應(yīng)力集中，提高路基整體的穩(wěn)定性。墊層厚度H=0時(shí)，樁對(duì)路基基底的應(yīng)力集中很顯著。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮樁對(duì)路基基底的沖切破壞。隨著

19、厚度的增加，應(yīng)力集中現(xiàn)象越來(lái)越明顯，當(dāng)厚度增加至一定程度，基底反力即為天然地基的反力發(fā)布。樁頂對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)底面測(cè)得的反力與樁間土對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)底面測(cè)得的反力之比用表示（/），值隨著褥墊層厚度的變化如圖2-4所示。當(dāng)褥墊層厚度大于10cm時(shí)，樁對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的應(yīng)力集中已顯著降低，當(dāng)為30cm時(shí)，值已經(jīng)很小了。（4）調(diào)整樁、土水平荷載分擔(dān)比例。CFG樁復(fù)合地基中，作用在基礎(chǔ)上的水平荷載將由3部分力來(lái)分擔(dān)：基底摩阻力、基礎(chǔ)兩側(cè)面的摩阻力以與荷載反方向的土抗力。而基底摩阻力與褥墊層的材料性質(zhì)以與厚度有密切關(guān)系。當(dāng)褥墊層厚度增大到一定數(shù)值時(shí)，由于CFG樁復(fù)合地基置換率一般不大于10，作用在樁頂和樁間土的剪應(yīng)力和相

20、差不大，樁頂受的剪力(m為置換率；A為基礎(chǔ)面積；樁頂剪應(yīng)力)占水平荷載的比例很小。水平荷載將主要由樁間土承受。另外，選擇不同褥墊層材料，可改變基底與褥墊層之間的摩擦系數(shù)，從而影響基底摩阻力大小。4褥墊層技術(shù)由級(jí)配砂石、粗砂、碎石等散體材料組成的褥墊層技術(shù)是CFG樁復(fù)合地基的一個(gè)核心問(wèn)題，復(fù)合地基的許多特性都與褥墊層有關(guān)。根據(jù)建筑地基處理技術(shù)規(guī)（JGJ1792002）要求樁頂和基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)置褥墊層，厚度宜取153300mm，當(dāng)樁徑大或樁距大時(shí)褥墊層厚度宜取高值。工程實(shí)踐表明，褥墊層合理厚度為100300mm，考慮施工時(shí)的不均勻性，褥墊層厚度取150300mm，當(dāng)樁徑大、樁距大時(shí)宜取高值。材料中的

21、最大粒徑不大于30mm。由于卵石咬合力差，施工時(shí)擾動(dòng)較大，褥墊層厚度不容易保證均勻。在前面討論的褥墊層作用中可知，厚度過(guò)小，樁對(duì)基礎(chǔ)將產(chǎn)生很顯著的應(yīng)力集中，需考慮樁對(duì)基礎(chǔ)的沖切，這勢(shì)必導(dǎo)致基礎(chǔ)加厚，如果基礎(chǔ)受水平荷載作用，可能造成復(fù)合地基中樁發(fā)生斷裂。由于褥墊層厚度過(guò)小，樁間土承載能力不能充分發(fā)揮，要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的承載力，必然增加樁的數(shù)量或長(zhǎng)度，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。唯一的好處是建筑物的沉降量小。褥墊層厚度大，樁對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的應(yīng)力集中很小，可不考慮樁對(duì)基礎(chǔ)的沖切作用，基礎(chǔ)受水平荷載的作用，不會(huì)發(fā)生樁的折斷。同時(shí)厚度大時(shí)，能夠充分發(fā)揮樁間土的承載能力。若其厚度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致樁、土應(yīng)力比等于或接近1。此時(shí)

22、樁承擔(dān)的荷載太小，實(shí)際時(shí)復(fù)合地基中樁的設(shè)置已失去了意義。這樣的設(shè)計(jì)的復(fù)合地基承載力，不會(huì)比天然地基有較大的提高，而且建筑物的變形也大。綜合以上分析，結(jié)合大量的工程實(shí)踐的總結(jié)，考慮到技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理，褥墊層的厚度宜取1030cm。7.2.4 CFG樁地基工程特性CFG樁的地基處理在工程中應(yīng)用很廣泛。其工程的特性也很顯著。下面對(duì)其主要特性的有以下幾點(diǎn)。1載力提高幅度大、可強(qiáng)調(diào)性強(qiáng)CFG樁樁長(zhǎng)可以從幾米到20多米，并且可全長(zhǎng)發(fā)揮樁的側(cè)阻力，樁承擔(dān)的荷載占總荷載的百分比可在4075之間變化，使得復(fù)合地基承載力提高幅度大并具有很大的可調(diào)性。當(dāng)?shù)鼗休d力較高時(shí)，荷載又不大，可將樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)得短一點(diǎn)，荷載

23、大時(shí)樁長(zhǎng)可設(shè)計(jì)得長(zhǎng)一些。特別時(shí)天然地基承載力較低而設(shè)計(jì)要求得承載力較高，用柔性樁復(fù)合地基一般難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，CFG樁復(fù)合地基則比較容易實(shí)現(xiàn)。2適應(yīng)圍廣就基礎(chǔ)形式而言，CFG樁既適合條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)，也適合筏形和箱形基礎(chǔ)。就土性而言，CFG樁可用于填土、飽和與非飽和粘性土，既可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土。當(dāng)其用于擠密效果好的土?xí)r，承載力的提高既有擠密分量，又有置換分量；當(dāng)其用于不可擠密土?xí)r，承載力的提高只與置換作用有關(guān)。當(dāng)土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值50kPa時(shí)，CFG樁的適用性值得研究。當(dāng)土是具有良好擠密效果的砂土、粉土?xí)r，振動(dòng)可使土擠密，樁間土承載力可有較大幅度的提高，CFG樁是適合

24、的。而塑性指數(shù)高的飽和軟粘土，成樁時(shí)土的擠密分量為零。承載力的提高唯一取決于樁的置換作用。由于樁間土的承載力太小，土的荷載分擔(dān)比太低，因此不適合做復(fù)合地基。3剛性樁的性狀明顯對(duì)柔性樁，特別時(shí)散體樁，如碎石樁、砂石樁，它們主要是通過(guò)有限的樁長(zhǎng)來(lái)傳遞垂直荷載。當(dāng)樁長(zhǎng)大于某一個(gè)數(shù)值后，樁傳遞荷載的作用已顯著減小。CFG樁象剛性樁一樣，可全長(zhǎng)發(fā)揮側(cè)阻，樁落在好的土層是時(shí)，具有明顯的端承作用。對(duì)于上部軟下部硬的地質(zhì)條件，碎石樁將荷載向深層傳遞非常困難，而CFG樁因?yàn)榫哂袆傂詷兜男誀?，向深層土傳遞荷載時(shí)其重要的工作特性。4樁體的排水作用CFG樁在飽和粉土和砂土中施工時(shí)，由于沉管和拔管的振動(dòng)，會(huì)使土體產(chǎn)生超

25、孔隙水壓力。較好透水層上面還有透水性較差的土層時(shí)，剛剛施工完的CFG樁將是一個(gè)良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，直到CFG樁體結(jié)硬為止。這樣的排水過(guò)程可延續(xù)幾個(gè)小時(shí)。5時(shí)間效應(yīng)利用振動(dòng)沉管施工，將會(huì)對(duì)周?chē)廉a(chǎn)生擾動(dòng)，特別是對(duì)靈敏度較高的土，會(huì)使結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低。施工結(jié)束后，隨著恢復(fù)期的增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)有所恢復(fù)。在復(fù)合地基的承載力提高期間，既包含了樁間土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的恢復(fù)，也包括了樁、土間相互作用的加強(qiáng)。加固后地基土的含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)均有減小，重度和壓縮模量有所增大。對(duì)于粉砂層振密效果比較明顯，可大幅度提高樁間土的承載能力，有松散狀態(tài)變?yōu)橹忻懿⒔咏軐?shí)狀態(tài)。6復(fù)合地基變形小復(fù)合地基

26、模量大、建筑物沉降量小時(shí)CFG樁復(fù)合地基重要特點(diǎn)之一。對(duì)于上部和中間有軟弱土的地基，用CFG樁加固，樁端放在好的土層上，可以獲得模量很高的復(fù)合地基，上部建筑物的沉降不大。7.3CFG樁復(fù)合地基計(jì)算7.3.1 樁體間距的設(shè)計(jì)計(jì)算CFG樁處理軟弱地基，應(yīng)以提高地基承載力和減少地基沉降為其主要加固目的。其途徑是發(fā)揮CFG樁的樁體作用。對(duì)松軟土地基，可考慮其施工時(shí)的擠密效應(yīng)，但若以擠密松散砂土為其主要加固目的，則采用CFG樁是不經(jīng)濟(jì)的。CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)參數(shù)共5個(gè)，分別為樁長(zhǎng)、樁徑、樁距、樁體強(qiáng)度、褥墊層厚度與材料。其設(shè)計(jì)程序如下圖。根據(jù)勘察報(bào)告，確定樁間土承載力圖3-1 CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)流程

27、圖根據(jù)勘察報(bào)告，確定樁端持力土層初步確定樁長(zhǎng)，并計(jì)算單樁承載力根據(jù)施工工藝，確定樁徑計(jì)算不同樁間距時(shí)的復(fù)合地基承載力根據(jù)復(fù)合地基承載力要求確定樁間距樁間距是否合理計(jì)算復(fù)合地基變形設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)基礎(chǔ)平面圖和上述參數(shù)進(jìn)行布樁變形是否滿(mǎn)足要求調(diào)整樁長(zhǎng)調(diào)整樁間距N調(diào)整樁間距調(diào)整樁長(zhǎng)NYY1.樁長(zhǎng)CFG樁復(fù)合地基要求樁落端落在好的土層上，這是CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。因此，樁長(zhǎng)是CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定的參數(shù)，它取決于建筑物對(duì)承載力的變形和要求，土質(zhì)條件和設(shè)備能力等因素。樁長(zhǎng)主要取決于樁端持力層的選擇。樁端最好進(jìn)入堅(jiān)硬土層或巖層，采用嵌巖樁或端承樁；當(dāng)堅(jiān)硬土層埋藏很深時(shí)，則宜采用

28、摩擦樁，樁端應(yīng)盡量到達(dá)低壓縮性、中等強(qiáng)度的土層上。樁端進(jìn)入持力層的深度，對(duì)于粘性土、粉土不宜小于2d，砂類(lèi)土不小于1.5d，碎石類(lèi)不宜小于1d。當(dāng)存在軟弱下臥層時(shí)，樁端以下持力層厚度不宜小于4d。在進(jìn)行復(fù)合地基設(shè)計(jì)時(shí)，天然地基承載力是已知的，設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力也為已知。樁徑和樁距設(shè)定后，置換率和樁的斷面面積均為已知。樁間土強(qiáng)度提高系數(shù)和樁間土強(qiáng)度發(fā)揮度的取值。再將值代入，根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)（JGJ9494）中的和就能算出所需的樁長(zhǎng)。2樁徑CFG樁常采用振動(dòng)沉管法施工，其樁徑應(yīng)根據(jù)樁管大小而定。從結(jié)構(gòu)要求和方便施工的角度來(lái)選擇。表3-1 常用灌注樁的樁徑樁長(zhǎng)與適用圍成孔方法樁徑/mm樁長(zhǎng)/

29、m適 用 圍泥漿護(hù)壁成孔沖 抓80030碎石土、砂類(lèi)土、粉土、粘性土與風(fēng)化巖。當(dāng)進(jìn)入中等風(fēng)化和微風(fēng)化巖層時(shí)，沖擊成孔的速度比回轉(zhuǎn)鉆快。沖 擊50回轉(zhuǎn)鉆80潛水鉆50080050粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土與砂類(lèi)土干作業(yè)成孔螺旋鉆30080030地下水位以上的粘性土、粉土、砂類(lèi)土與人工填土鉆孔擴(kuò)底30060030地下水位以上的堅(jiān)硬、硬塑的粘性土與中密以上的砂粘土機(jī)動(dòng)鏟30050020地下水位以上的粘性土、粉土、黃土與人工填土沉管成孔錘 擊34080030硬塑粘性土、粉土、砂類(lèi)振動(dòng)40050024可塑粘性土、中細(xì)砂爆破成孔35012地下水位以上的粘性土、黃土、碎石土與風(fēng)化巖人工挖孔10040粘性土、粉土

30、、黃土、人工填土3樁距S樁距s過(guò)大，承載力不能滿(mǎn)足；s過(guò)小，樁的承載力不能充分發(fā)揮，且給施工造成困難。試驗(yàn)表明，當(dāng)樁距小于4倍樁徑后，隨著樁距的減小，復(fù)合地基承載力的增長(zhǎng)率明顯下降，從樁、土作用的發(fā)揮考慮，樁距大于4倍樁徑為宜。下表對(duì)樁的最小樁距s的規(guī)定。表3-2 樁的最小中心距土類(lèi)與成樁工藝樁排數(shù)3，樁根數(shù)9的摩擦樁基礎(chǔ)其他情況非擠土樁和部分灌注樁3.0d2.5d擠土灌注樁穿越非飽和土3.5d3.0d穿越飽和軟土4.0d3.5d擠土預(yù)制樁3.5d3.0d打入式敞口管樁和H型鋼樁3.5d3.0d鉆、挖孔擴(kuò)底灌注樁1.5或1（當(dāng)2m時(shí)）沉管擴(kuò)底灌注樁3.0（1）對(duì)于濕陷性黃土和人工填土地基擠密樁

31、樁距s的計(jì)算：設(shè)擴(kuò)孔系數(shù)，排距為h，排距系數(shù)為nh/s，可得到： (3-1)式中 擠密前后土的平均密度； d樁體直徑。（2）液化砂土地基振動(dòng)擠密樁樁距的計(jì)算：砂性土在振動(dòng)作用下將引起振密下沉。若樁長(zhǎng)（處理深度）為Z，由于振動(dòng)作用引起底面下沉量為，設(shè)振沉系數(shù)，而成樁的同時(shí)還有擠密的作用。樁距s的計(jì)算公式： (3-2)施工過(guò)程中，無(wú)論是振動(dòng)沉管還是振動(dòng)拔管，都將對(duì)周?chē)馏w產(chǎn)生擾動(dòng)或擠密，振動(dòng)的影響與土的性質(zhì)密切相關(guān)，振密效果好的土，施工時(shí)振動(dòng)可使土體密度增加，場(chǎng)地發(fā)生下沉；不可擠密的土則要發(fā)生地表隆起，樁距越小隆起量越大，以致于導(dǎo)致已打的樁產(chǎn)生縮頸或斷裂。樁距越大，施工質(zhì)量越容易控制，但應(yīng)針對(duì)不同

32、的土性分別加以考慮。4樁體強(qiáng)度由和樁斷面面積，可計(jì)算樁頂應(yīng)力為 (3-3)根據(jù)樁體強(qiáng)度和承載力的關(guān)系分析可知，樁體強(qiáng)度一般取3倍樁頂應(yīng)力即 (3-4)則可取樁體強(qiáng)度由知，樁體強(qiáng)度滿(mǎn)足，不會(huì)被破壞。5褥墊層厚度與材料褥墊層的材料多用碎石、級(jí)配砂石（限制最大粒徑一般不超過(guò)3cm）、粗砂、中砂等。褥墊層的加固圍要比基底面積大，其四周寬出基底的部分不宜小于褥墊層的厚度。結(jié)合大量的工程實(shí)踐的總結(jié)，考慮到技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理，褥墊層的厚度宜取1030cm。6樁的排列與置換率對(duì)可液化地基或有必要時(shí)，可在基礎(chǔ)外某一圍設(shè)置護(hù)樁（可液化地基一般用碎石樁做護(hù)樁），通常情況下，樁都布置在基礎(chǔ)圍。樁的數(shù)量按下式確定

33、(3-5)式中 面積置換率；基礎(chǔ)面積（）；樁斷面面積（）；面積為時(shí)的理論布樁數(shù)。實(shí)際布樁時(shí)受基礎(chǔ)尺寸大小即形狀等影響，布樁數(shù)會(huì)有一定的增減。在各類(lèi)豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基中，常見(jiàn)的樁體排列方式為三角形或方形。當(dāng)按正三角形排樁時(shí)，單樁分擔(dān)的處理圍為正六邊形，各樁間距相等，樁間土的擠密效果與樁的作用比較均勻。當(dāng)按正方形排樁時(shí)，單樁分擔(dān)的處理圍為正方形，布樁與施工較為方便。因此，正三角形布樁最為常見(jiàn)。有時(shí)因基礎(chǔ)所限或?yàn)榱瞬紭逗?jiǎn)便，也可采用等腰三角形或矩形布樁，無(wú)論采用何種三角形或矩形布樁，由圖3-3知，在任意相鄰四個(gè)樁中心線(xiàn)連成的四邊形中，其四個(gè)夾角合計(jì)為360，亦即其中均包含一根樁體的面積。一根樁分擔(dān)的

34、處理面積均等于該四邊形的面積： （3-6）圖3-2 擠密樁樁位布列圖a)三角形 b）矩形按一個(gè)樁分擔(dān)的處理面積，可計(jì)算處復(fù)合地基的置換率，即 （3-7）式中 排距系數(shù)，樁的中心排距；排距系數(shù)，。表3-3排距與單樁分擔(dān)面積、置換率等的換算公式 項(xiàng)目 布樁方式排距系數(shù)n 單樁分擔(dān)面積 等效圓壓板面積 面積置換率等腰三角形 矩形1.1290.7851.129正三角形0.866正方形1.0 對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、筏基，基礎(chǔ)邊緣到樁的中心距一般為樁徑或基礎(chǔ)邊緣到樁邊緣的最小距離不小于150mm，對(duì)條形基礎(chǔ)不小于75mm。在松軟土地區(qū)，當(dāng)樁長(zhǎng)圍，樁端有可能落在好的土層上時(shí)，也可采用比通常用的更大一些的預(yù)制

35、樁尖，其樁尖的直徑增大到沉管外徑的1.52.0倍，通常稱(chēng)之為大頭樁尖。樁尖沉到較好的土層中便停止沉管，大頭樁尖通過(guò)松軟土層時(shí)，松軟土?xí)芸旎貜?，拔出沉管后投料量基本不變，但承載能力有了提高。7.3.2 CFG樁地基承載力計(jì)算復(fù)合地基是由樁間土和增強(qiáng)體（樁）共同承擔(dān)荷載。但是復(fù)合地基承載力不是由天然地基承載力和單樁承載力的簡(jiǎn)單疊加，需要對(duì)如下的一些因素給予考慮：(1)施工時(shí)對(duì)樁間土是否產(chǎn)生擾動(dòng)和擠密，樁間土承載力有無(wú)降低或提高；(2)樁對(duì)樁間土有約束作用，使土的變形減少；(3)復(fù)合地基中樁的Qs曲線(xiàn)呈加工硬化型，比自由單樁的承載力要高；(4)樁和樁間土承載力的發(fā)揮都與變形有關(guān)，變形小時(shí)樁和樁間土

36、的承載力的發(fā)揮都不充分；(5)復(fù)合地基樁間土的發(fā)揮與褥墊層的厚度有關(guān)。1、樁間土極限承載力計(jì)算根據(jù)天然地基荷載板試驗(yàn)結(jié)果，或根據(jù)其他室外土工試驗(yàn)資料可以確定天然地基極限承載力。在地基中設(shè)置縱向增強(qiáng)體，使樁間土的極限承載力不同于天然地基承載力。使樁間土極限承載力有別于天然地基極限承載力的主要影響因素有下列幾個(gè)方面：在樁的設(shè)置過(guò)程中對(duì)樁間土的擠密作用，采用振動(dòng)擠密成樁法影響是明顯的；在軟粘土地基中，樁體設(shè)置過(guò)程中由于振動(dòng)、擠密、擾動(dòng)等原因，使樁間土中出現(xiàn)附加孔隙水壓力，土體強(qiáng)度有所降低，另一方面孔隙水壓力消散，樁間土中有效應(yīng)力增大，抗剪強(qiáng)度提高，這兩部分作用使樁間土承載力大于天然地基承載力。通常樁

37、間土極限承載力除了直接通過(guò)荷載試驗(yàn)，以與根據(jù)土工試驗(yàn)資料，查閱有關(guān)規(guī)外，常采用Skepton極限承載力公式進(jìn)行計(jì)算。Skepton極限承載力公式為 （3-8）式中 D基礎(chǔ)埋深；不排水抗剪強(qiáng)度；承載力因素，當(dāng)0時(shí)，5.14；B基礎(chǔ)寬度；L基礎(chǔ)長(zhǎng)度。在成樁或加荷過(guò)程中，樁間土中朝2孔隙水壓力等于，隨著超孔隙水壓力向散體材料樁逐漸消散，土體固結(jié)，土體強(qiáng)度增長(zhǎng)。抗剪增強(qiáng)長(zhǎng)可用下式表示： （3-9） （3-10）式中 抗剪強(qiáng)度增量；K系數(shù)，；土體摩擦角；平均固結(jié)度；原天然地基土體不排水抗剪強(qiáng)度。2 、CFG樁復(fù)合地基承載力計(jì)算結(jié)合松軟土地區(qū)CFG樁復(fù)合地基的工程實(shí)踐，對(duì)于CFG樁復(fù)合地基承載力特征值常采

38、用如下經(jīng)驗(yàn)公式估算: （3-11）式中 復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa;M面積置換率；單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；單樁的截面面積，；樁間土的提高系數(shù)，；為加固后樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值；樁間土強(qiáng)度發(fā)揮系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取0.750.95，天然地基承載力高時(shí)取大值；天然地基承載力標(biāo)值，kPa； （3-12）式中 回歸修正系數(shù)，；樣本數(shù)；變異系數(shù)，為指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差；為指標(biāo)的平均值。當(dāng)承載力具有兩個(gè)指標(biāo)時(shí)，則應(yīng)用綜合變異系數(shù)： ；第一指標(biāo)變異系數(shù)；第二指標(biāo)變異系數(shù)；第二指標(biāo)折減系數(shù)；地基承載力基本值，其值查表3-1；表7-4 粉土承載力（）1015202530350.5410390（365）0.6

39、310300280（270）0.7250240225215(205)0.8200190180170(165)0.9160150145140130(125)1.0130125120115110105注：有括號(hào)者僅供插；0。也可按下式計(jì)算取小值： （3-13） （3-14）式中 取0.30.33；樁體28d立方體試塊強(qiáng)度（15cm15cm15cm）, 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度；樁的周長(zhǎng)；第i層土與土性和施工工藝有關(guān)的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，查表3-2；第i層土厚度；與土性、樁的入土深度和施工工藝有關(guān)的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，查表3-3；K安全系數(shù)，取1.51.6。表3-5 樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值土的名稱(chēng)土的狀態(tài)混凝土預(yù)制

40、樁水下鉆(沖)孔樁沉管灌注樁干作業(yè)鉆孔樁填土2028182615221826淤泥111710169131016淤泥質(zhì)土2038182615221826粘性土121362034162820340.75136503448284034480.50.7550664864405248620.250.5668264785263627600.258291788863727686091101889872808696紅粘土0.7113321230102512300.50.73274307025683070粉土0.922442240163220400.750.942644060325040600.75648560

41、8050676080粉細(xì)砂稍 密2242224016322040中 密4263406032504060密 實(shí)6385608050676080中砂中 密5474507242585070密 實(shí)7495729058757090粗砂中 密7495749558757090密 實(shí)9511695116759290110礫砂中密、密實(shí)11613811613592110110130注：對(duì)于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土，不計(jì)算其側(cè)阻力；為含水比，；對(duì)于預(yù)制樁，根據(jù)土層埋深，將乘以下表修正系數(shù)。土層埋深5102030修正系數(shù)0.81.01.11.2表3-6 沉管灌注樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值土的名稱(chēng)土的

42、狀態(tài)樁入土深度/m5101515粘性土0.7514006006007507501000100014000.50.7567013001200150015001800180020000.250.51300220023002700270030003000350000.2525002900350039004000450042005000粉土0.750.9120016001600180018002100210026000.7518002200220025002500300030003500粉砂稍密8001300130018001800200020002400中密、密實(shí)130017001800240024

43、00280028003600細(xì)砂中砂粗砂中密、密實(shí)180022003000340035003900400049002800320044005000520055005500700045005000670072007700820084009000當(dāng)用單樁靜載試驗(yàn)求得單樁極限承載力后，可按下式計(jì)算： (3-15)經(jīng)CFG樁處理后的地基，當(dāng)考慮基礎(chǔ)寬度和深度對(duì)地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行修正后，一般寬度不作修正，即基礎(chǔ)寬度地基承載力修正系數(shù)為零，基礎(chǔ)埋深地基承載力修正系數(shù)取1.0。經(jīng)深度修正后CFG樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為 (3-16)式中 基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度；d基礎(chǔ)埋置深度

44、，m，一般至室外地面標(biāo)高算起。CFG樁復(fù)合地基承載力計(jì)算時(shí)需滿(mǎn)足建筑物荷載要求，當(dāng)承載軸心荷載時(shí)： (3-17)式中 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。承受偏心荷載時(shí)，除滿(mǎn)足上式外，尚應(yīng)滿(mǎn)足下式要求： (3-18)式中相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值。7.4 CFG樁施工技術(shù)簡(jiǎn)況7.4.1綜述振動(dòng)沉管CFG樁施工工藝屬于非排水成樁工藝，只要適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、人工填土與松散砂土等地質(zhì)條件，尤其適用于松散土的加固。它具有施工操作簡(jiǎn)便、施工費(fèi)用低、對(duì)樁間土的擠密效應(yīng)顯著等優(yōu)點(diǎn)。采用振動(dòng)沉管施工的復(fù)合地基可以提高承載力、較少地基變形以與消除地基液化。振動(dòng)沉管技術(shù)主

45、要應(yīng)用于擠密效果好的土和可液化土的地基加固工程，空曠地區(qū)或施工場(chǎng)地周?chē)鷽](méi)有管線(xiàn)、精密設(shè)備以與不存在擾民的地基處理工程。但是振動(dòng)沉管樁施工時(shí)控制不好，可能會(huì)發(fā)生縮頸和斷樁。據(jù)統(tǒng)計(jì)，振動(dòng)沉管施打的灌注樁事故率達(dá)到了25。振動(dòng)沉管存在難以穿過(guò)硬土層、振動(dòng)和噪音嚴(yán)重等缺點(diǎn)。鑒于振動(dòng)沉管CFG樁施工工藝存在一些問(wèn)題，1997年中國(guó)建筑科學(xué)研究院等單位申請(qǐng)了國(guó)家“九五”攻關(guān)項(xiàng)目長(zhǎng)螺旋鉆管泵壓CFG樁施工工藝的研究，經(jīng)過(guò)三年的課題研究和該期間的大量工程實(shí)踐，使長(zhǎng)螺旋鉆管泵壓CFG樁施工設(shè)備和施工工藝趨于完善。該工藝比振動(dòng)沉管由以下的優(yōu)點(diǎn)：(1)低噪音，無(wú)泥漿污染；（2）成孔制樁時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)，避免了新打樁對(duì)已

46、打樁產(chǎn)生的不良影響；（3）成孔穿透能力強(qiáng)，可穿過(guò)硬土層；（4）施工效率高。由于長(zhǎng)螺旋鉆管泵由以上的優(yōu)點(diǎn)，已成為在城區(qū)獲居民區(qū)采用CFG樁施工的首選工藝。除了以上兩種常用的施工以外，還可根據(jù)土質(zhì)情況、設(shè)備條件采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁、泥漿護(hù)壁鉆孔灌注成樁、人工或機(jī)械鏟成孔灌注成樁。在建筑地基處理技術(shù)規(guī)（JGJ792002）中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)地基土的性質(zhì)、地下埋深、場(chǎng)地周邊是否有居民、有無(wú)對(duì)振動(dòng)反應(yīng)敏感的設(shè)備等多種因素選用施工工藝。若地基土?xí)r松散的飽和粉細(xì)砂、粉土，以消除液化和提高地基承載力為目的，此時(shí)應(yīng)選擇振動(dòng)沉管打樁機(jī)施工，振動(dòng)沉管灌注樁屬擠土成樁工藝，對(duì)樁間土具有擠密效應(yīng)。但振動(dòng)沉管灌注

47、成樁工藝難以穿透硬土層、砂層和卵石層等。在飽和粘性土中成樁，會(huì)造成地表隆起，擠斷已打樁，且振動(dòng)和噪聲污染嚴(yán)重。在夾有硬的粘性土?xí)r，可采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔，再用振動(dòng)沉管打樁機(jī)制樁。長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁適用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密實(shí)以上的砂土，屬非擠土成樁工藝，該工藝具有穿透能力強(qiáng)、無(wú)振動(dòng)。低噪聲、無(wú)泥漿污染等特點(diǎn)，但要求在樁長(zhǎng)圍無(wú)地下水，以保證成孔時(shí)不塌孔。長(zhǎng)螺旋鉆孔、管泵壓混合料成樁工藝是國(guó)近幾年來(lái)使用比較廣泛的一種新工藝，屬非擠土成樁工藝，灌注樁適用于粘性土、粉土、砂土，以與對(duì)噪聲或泥漿要求嚴(yán)格的場(chǎng)地。具有穿透能力強(qiáng)、無(wú)振動(dòng)、無(wú)污染、施工效率高與質(zhì)量容易控制等特點(diǎn)。綜上所述，

48、松軟土的施工一般都是用振動(dòng)沉管灌注成樁。在京滬高速鐵路中，松軟土是施工的關(guān)鍵，對(duì)其進(jìn)行研究是不可避免的。下面主要介紹振動(dòng)沉管CFG樁的性狀，與施工過(guò)程。7.4.2 樁體材料與其性狀CFG樁是在碎石樁基礎(chǔ)上加上一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁，也是近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的一種地基處理技術(shù)。這種地基加固方法吸取了振沖碎石樁和水泥攪拌的優(yōu)點(diǎn)。第一，施工工藝與普通振動(dòng)沉管一樣，工藝簡(jiǎn)單，與振沖樁相比，無(wú)場(chǎng)地污染，振動(dòng)影響也比較小。第二，所用材料僅需少量水泥，便于就地取材，基礎(chǔ)工程不會(huì)與上部結(jié)構(gòu)爭(zhēng)“三材”，這也是比水泥攪拌樁優(yōu)越之處。第三，受力特性與水泥攪拌樁類(lèi)似。下面介紹振動(dòng)沉

49、管碎石樁的材料的配比。1樁體材料CFG樁的骨干材料為碎石，是粗骨料；石屑為中等粒徑骨料，當(dāng)樁體強(qiáng)度小于5MPa時(shí)，石屑的摻入量可使樁體級(jí)配良好，對(duì)樁體強(qiáng)度起重要作用。一樣的碎石和水泥摻量，摻入的石屑可比不摻入石屑的強(qiáng)度增加50左右。粉煤灰既是細(xì)骨料，又有低標(biāo)號(hào)水泥的作用，可使樁體具有明顯的后期強(qiáng)度。它是一定細(xì)度的粉煤灰再粉煤爐中燃燒（11001500）厚，有吸塵器收集的細(xì)灰（簡(jiǎn)稱(chēng)干灰）。采用粉煤灰作為加固材料加固松軟土地基時(shí)，即要保證有足夠的水分充當(dāng)媒介完成粉煤灰與軟土中成分的反應(yīng)，又要令水分不至于使游離稱(chēng)分的加固作用失效。2樁體配比振動(dòng)沉管CFG樁與素混凝土的不同就在于樁體配比更追求經(jīng)濟(jì)效益。在有條件的地方應(yīng)盡量利用工業(yè)廢料作為摻和料。但不同地方的石屑粒徑的大小和性狀以與含粉量不盡一樣，粉煤灰的化學(xué)成分也各異?；旌狭现校寂c碎石（一般碎石粒徑為35cm