CFG樁復(fù)合地基技術(shù)課件

1、CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)1、定義： 碎石樁基礎(chǔ)上加進(jìn)一些石屑、粉煤灰和水泥，加水拌制而成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁。2、適用范圍： 適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基，對淤泥質(zhì)土應(yīng)按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗或現(xiàn)場試驗確定其適用性。 一、基本概念第1頁，共40頁。13、技術(shù)優(yōu)勢 屬復(fù)合地基剛性樁； 樁承載力主要來自樁長的側(cè)摩阻力及樁端承載力，樁長越大則承載力就越高； 樁承擔(dān)荷載可達(dá)總荷載的4075（面積置換率10計），樁土應(yīng)力比達(dá)1040，復(fù)合地基承載力提高幅度較大，可達(dá)原地基承載力4倍或更高； 第2頁，共40頁。2二、材料配合比水泥標(biāo)號：P.O 32.5，P.O 42.5碎石粒徑：2050

2、mm石屑粒徑：2.510mm混合料密度：2.12.2 t/m3塌落度：1820（管內(nèi)泵送砼）樁身強(qiáng)度：C15C20第3頁，共40頁。3三、加固機(jī)理1、樁體置換增強(qiáng)作用： 樁土應(yīng)力比可達(dá)1040?；A(chǔ)砂石褥墊層CFG樁土第4頁，共40頁。42、擠密作用 CFG樁采用振動沉管法施工時，由于振動和擠壓作用使樁間土得到擠密，由此而使樁間土在加固后含水量降低、重度增加、孔隙比減小、壓縮模量提高，樁間土承載力得到加強(qiáng)。第5頁，共40頁。53、褥墊層作用 保證樁土共同承擔(dān)荷載：基礎(chǔ)傳下荷載作用下，提供樁向上刺入的條件，以保證樁間土始終參與工作； 減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中：樁頂應(yīng)力與樁間土應(yīng)力比隨著褥墊層厚度的

3、增加而減?。?調(diào)整樁土豎向荷載分擔(dān)比：總荷載一定時，褥墊層越厚，樁間土承擔(dān)的荷載越多；褥墊層一定時，荷載越大，樁承擔(dān)的荷載就越大； 調(diào)整樁土水平荷載分擔(dān)比：褥墊層越厚，樁頂水平位移越小，樁頂所受的水平荷載越小。第6頁，共40頁。6四、CFG樁復(fù)合地基設(shè)計1、樁徑：一般為400600mm2、樁距：一般宜取35倍樁徑3、樁長：由復(fù)合地基承載力計算和概念設(shè)計綜合確定 CFG樁復(fù)合地基承載力特征值可按下式估算：樁間土承載力折減系數(shù)，一般取0.750.95。第7頁，共40頁。7單樁豎向承載力特征值的取值：當(dāng)采用單樁載荷試驗時，當(dāng)無單樁載荷試驗時，可按下式估算：（按樁側(cè)阻力和樁端阻力估算）（按樁體材料抗壓

4、強(qiáng)度估算）4、褥墊層： 一般取1030cm厚砂石、碎石、中粗砂等；第8頁，共40頁。85、變形計算： 一般分為三部分：加固深度范圍內(nèi)的土體壓縮變形s1 ，下臥層變形s2 ，褥墊層變形s3。復(fù)合土層的壓縮模量的提高系數(shù)（適用于全置換的管內(nèi)泵送施工方法）第9頁，共40頁。9五、CFG樁施工技術(shù)CFG樁復(fù)合地基于1988年提出并用于工程實踐，首先選用的是振動沉管CFG樁施工工藝。 振動沉管CFG樁施工工藝屬于擠土成樁工藝，主要適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、人工填土及松散砂土等地質(zhì)條件，尤其適用于松散的粉土、粉細(xì)砂的加固。 它具有施工操作簡便、施工費用較低、對樁間土的擠密效應(yīng)顯著等優(yōu)點。 采用此施工工

5、藝的CFG樁復(fù)合地基可以提高地基承載力、減少地基變形、消除地基液化。1、基本概念第10頁，共40頁。10振動沉管打樁機(jī)成樁可能存在的主要問題 ：(1) 難以穿透厚的硬土層如砂層、卵石層等。在基礎(chǔ)底面以下的土層中，若存在諸如砂層、卵石層，振動沉管打樁機(jī)難以穿過，需采用引孔等措施， 或者采用其它成樁工藝。(2) 振動及噪音污染嚴(yán)重。(3) 在臨近已有建筑物施工時，振動將可能產(chǎn)生不良影響。(4)振動沉管打樁機(jī)成樁為非排土成樁工藝 ，在飽和粘性土中成樁，會造成地表隆起，或擠斷己打樁，在高靈敏度土中施工可導(dǎo)致樁間土強(qiáng)度的降低。(5) 施工中混合料從攪拌機(jī)到樁機(jī)進(jìn)料口的水平運輸一般為翻斗車或人工運輸，效率

6、相對較低。對于長樁，拔管過程中尚需空中投料，操作不便。第11頁，共40頁。11在大量研究和工程實踐基礎(chǔ)上，長螺旋鉆管內(nèi)泵壓CFG樁施工設(shè)備和施工工藝趨于完善。該工藝具有以下優(yōu)點 ： (1) 低噪音，無泥漿污染。 (2) 成孔制樁時不產(chǎn)生振動，避免了新打樁對已打樁產(chǎn)生的不良影響。 (3) 成孔穿透能力強(qiáng)，可穿透硬土層，諸如砂層、圓礫層和粒徑不大于 60mm 的卵石層。 (4) 施工效率高。第12頁，共40頁。12此外，CFG樁施工工藝還有 ：(l) 長螺旋鉆孔灌注成樁。適用于地下水位以上的粘性土、粉土和填土地基。(2) 泥漿護(hù)壁鉆孔灌注成樁。適用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、礫 (碎) 石土及

7、風(fēng)化巖層分布的地基。(3) 人工或機(jī)械洛陽鏟成孔灌注成樁。適用于處理深度不大 ,地下水位以上的粘性土、粉土和填土地基。 第13頁，共40頁。132、施工工藝選擇： 應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件選用下列施工工藝： 長螺旋鉆孔灌注成樁，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密實以上的砂土； 長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵送混合料灌注成樁，適用于粘性土、砂土、以及對噪聲或泥漿污染要求嚴(yán)格的場地； 振動沉管灌注成樁，適用于粉土、粘性土及素填土地基。第14頁，共40頁。143、振動沉管灌注成樁施工技術(shù)要求： 施工前應(yīng)按設(shè)計要求由實驗室進(jìn)行配比試驗，嚴(yán)格按配比要求配制混合料。 振動沉管灌注成樁施工的坍落度宜為3050mm，

8、成樁后樁頂浮漿不宜超過200mm。 振動沉管灌注成樁施工拔管速度應(yīng)按勻速控制，拔管速度應(yīng)控制在1.21.5m/min左右，遇到淤泥或淤泥質(zhì)土?xí)r，拔管速度應(yīng)適當(dāng)放慢； 施工樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計樁頂標(biāo)高不少于0.5m； 成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機(jī)械一天應(yīng)做一組（3塊）試塊（邊長150mm立方體），標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)試驗測定其抗壓強(qiáng)度。第15頁，共40頁。15第16頁，共40頁。16（）打樁時用的鋼筋混凝土預(yù)制樁尖（）鋼制活瓣樁尖第17頁，共40頁。17（5）施工中常見的幾個問題1）施工擾動土的強(qiáng)度降低 振動沉管成樁工藝與土的性質(zhì)具有密切關(guān)系。就擠密性而言，可將地基土分為三大類：一為擠密性好的土

9、，如松散填土、粉土、砂土等 ；二為可擠密性土，如塑性指數(shù)不大的松散的粉質(zhì)性土和非飽和粘性土；三為不可擠密土，如塑性指數(shù)高的飽和軟粘土和淤泥質(zhì)土。第18頁，共40頁。182）縮頸和斷樁 在飽和軟土中成樁 ，樁機(jī)的振動力較小 ，當(dāng)采用連打作業(yè)時，新打樁對已打樁的作用主要表現(xiàn)為擠壓，可能使得已打樁被擠成橢圓形或不規(guī)則形 ，嚴(yán)重的產(chǎn)生縮頸和斷樁。 在上部有較硬的土層或中間夾有硬土層的土中成樁，樁機(jī)的振動力較大，對已打樁的影響主要為振動破壞。采用隔樁跳打工藝，若已打樁結(jié)硬強(qiáng)度又不太高，在中間補(bǔ)打新樁時，已打樁有時被振裂，且裂縫一般與水平成030度角。 第19頁，共40頁。193）樁體強(qiáng)度不均勻 樁機(jī)卷揚

10、系統(tǒng)提升沉管線速度太快時 ， 為控制平均速度，一般采用提升一段距離，停下留振一段時間，非留振時，速度太快可能導(dǎo)致縮頸斷樁。拔管太慢或留振時間過長，都會使得樁端部樁體水泥含量較少，樁頂浮漿過多，而且混合料也容易產(chǎn)生自析，造成樁身強(qiáng)度不均勻。 4）樁料與土的混合 當(dāng)采用活瓣樁靴成樁時，可能出現(xiàn)的問題是樁靴開口打開的寬度不夠，混合料下落不充分，造成樁端與土接觸不密實或樁端一段樁徑較小。 若采用反插辦法，由于樁管垂直度很難保證，反插容易使土與樁體材料混合，導(dǎo)致樁身摻土等缺陷。第20頁，共40頁。204、長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工技術(shù)要求： 施工前應(yīng)按設(shè)計要求由實驗室進(jìn)行配比試驗，嚴(yán)格按配比

11、要求配制混合料。 長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工的坍落度宜為160200mm。 長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工在鉆至設(shè)計深度后，應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應(yīng)與拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料； 施工樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計樁頂標(biāo)高不少于0.5m； 成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機(jī)械一天應(yīng)做一組（3塊）試塊（邊長150mm立方體），標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)試驗測定其抗壓強(qiáng)度。第21頁，共40頁。21目前長螺旋鉆機(jī)成孔深度分為12、16、18、24和30m等第22頁，共40頁。22（2） CFG 樁施工中常見問題及質(zhì)量控制措施 1） 堵管 堵管是長螺旋鉆管內(nèi)泵壓

12、CFG樁成樁工藝常遇到的主要問題之一。它直接影響 CFG樁的施工效率，增加工人勞動強(qiáng)度， 還會造成材料浪費。特別是故障排除不暢時，使已攪拌的CFG樁混合料失水或結(jié)硬，增加了再次堵管的幾率，給施工帶來很多困難。第23頁，共40頁。23 2） 竄孔 在飽和粉土、粉細(xì)砂層中施工常遇到這種情況，打完1號樁后，接著打相鄰的 2號樁時，隨著鉆桿的鉆進(jìn)，發(fā)現(xiàn)已打完尚未結(jié)硬的 1 號樁樁頂突然下落，有時甚至達(dá)2m 以上，當(dāng)2號樁泵入混合料時，能使1號樁下降的樁頂開始回升，泵入2號樁的混合料足夠多時，1號樁樁頂恢復(fù)到原標(biāo)高。工程中稱這種現(xiàn)象為竄孔。竄孔發(fā)生條件 1) 被加固土層中有松散飽和粉土、粉細(xì)砂。 2)

13、鉆桿鉆進(jìn)過程中葉片剪切作用對土體產(chǎn)生擾動。 3) 土體受剪切擾動能量的積累，致使土體發(fā)生液化。第24頁，共40頁。24防止串孔方法： i）對有竄孔可能的被加固地基盡量采取大樁距的設(shè)計方案。增大樁距目的在于減少新打樁對已打樁的剪切擾動，避免不良影響。 ii) 改進(jìn)鉆頭，提高鉆進(jìn)速度，減小液化可能。 iii) 減少在竄孔區(qū)域打樁推進(jìn)排數(shù)，如將一次打 4 排改為2排或 1 排。盡快離開已打樁，減少對已打樁擾動能量的積累。 iv)必要時采用隔樁、隔排跳打方案，但跳打要求及時清除成樁時排出的棄土，否則會影響施工進(jìn)度。 第25頁，共40頁。25 3）鉆頭閥門打不開原因一般有以下兩個： i) 鉆頭構(gòu)造缺陷，

14、如當(dāng)鉆頭閥門蓋板采用內(nèi)嵌式時，有可能有砂粒、小卵石等卡住，導(dǎo)致閥門無法開啟。 ii) 當(dāng)樁端落在透水性好、水頭高的砂土或卵石層中時，閥門外側(cè)除了土側(cè)向壓力外，水的側(cè)壓力也很大。閥門內(nèi)側(cè)的混合料側(cè)壓力小于閥門外的側(cè)壓力時，可致使閥門打不開。當(dāng)鉆桿提升到某一高度后 , 側(cè)壓力逐漸減小，當(dāng)管內(nèi)側(cè)壓力大于管外側(cè)壓力時，閥門打開 , 混合料突然下落。可采用改進(jìn)閥門的結(jié)構(gòu)型式或調(diào)整樁長令樁端穿過砂土，進(jìn)入粘性土層的措施，來避免此情況發(fā)生。第26頁，共40頁。26 4） 樁體上部存氣截樁頭時，發(fā)現(xiàn)個別樁樁頂部存有空間不大的空心。主要是施工過程中，排氣閥不能正常工作所致。鉆桿成孔鉆進(jìn)時，管內(nèi)充滿空氣，鉆孔到預(yù)

15、定標(biāo)高開始泵混合料，此時要求排氣閥工作正常能將管內(nèi)空氣排出。若排氣閥被混合料漿液堵塞，不能正常工作，鉆桿管內(nèi)空氣無法排出， 就會導(dǎo)致樁體存氣并形成空洞。為杜絕樁體存氣，必須保證排氣閥正常工作。施工時要經(jīng)常檢查排氣閥是否發(fā)生堵塞，若發(fā)生堵塞必須及時采取措施加以清洗。 第27頁，共40頁。275 ) 先提鉆后泵料 當(dāng)樁端達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，有些單位施工時，為便于打開閥門，泵送混合料前將鉆桿提拔30cm，這樣操作存在下列問題： 有可能使鉆頭上的土掉進(jìn)樁孔； 當(dāng)樁端為飽和的砂卵石層時，提拔30cm易使水迅速填充該空間，泵送混合料后，混合料不足以使水立即全部排走，這樣樁端處的混合料可能存在漿液與骨料分開現(xiàn)象

16、。 這兩種情況均會影響 CFG 樁的樁端承載力的發(fā)揮。 第28頁，共40頁。286）開挖找不到樁頭 主要原因可能是：處理土層中存在可液化土層，鉆孔過程中，由于現(xiàn)場出土速度偏慢就在一個標(biāo)高位置上長時間鉆動，導(dǎo)致土體液化，灌填混合料時出現(xiàn)局部樁徑較大，而開挖時找不到樁頭。 處理方法：樁頭超灌混合料。7）縮徑 主要原因：處理土層中含有流動性較大的軟粘土層，提鉆灌混合料過程中，混合料初期強(qiáng)度為0，流動性軟土對混合料樁體產(chǎn)生橫向擠壓，導(dǎo)致縮徑。 處理土層中存在超固結(jié)土?xí)r，提鉆灌混合料過程時，超固結(jié)土的膨脹同樣可對樁體產(chǎn)生橫向擠壓，導(dǎo)致縮徑。第29頁，共40頁。297）CFG樁施工過程中的環(huán)境問題 主要原

17、因：粉土層在鉆進(jìn)過程中的液化，或者提鉆后灌混合料導(dǎo)致樁底臨時局部真空而對地下水的擾動降低，均可導(dǎo)致地面顯著下沉； 處理措施：結(jié)合基坑工程設(shè)置環(huán)向封閉的止水帷幕，以降低施工過程中對外部地下水的擾動影響； 嚴(yán)格控制施工進(jìn)度，特別是鉆進(jìn)速度，避免在同一標(biāo)高處反復(fù)長時間鉆動，以盡可能避免粉土液化、控制液化范圍的擴(kuò)大。 第30頁，共40頁。305、保護(hù)樁長： 成樁時預(yù)先設(shè)定加長的一段樁長，基礎(chǔ)施工時將其剔除； 設(shè)計樁頂離地面距離不大于1.5m時，保護(hù)樁長可取5070cm，上部用土封頂； 設(shè)計樁頂離地面距離較大時，保護(hù)樁長可取70100cm，上部用粒狀材料封頂直到地表；第31頁，共40頁。316、樁頭處理

18、： CFG樁施工完畢待到樁體達(dá)到一定強(qiáng)度后（一般為7天左右），方可進(jìn)行基槽開挖。 一般基礎(chǔ)深度大于1.5m時均可采用機(jī)械合人工聯(lián)合開挖，要求人工開挖留置厚度一般不宜小于70cm。 清土和截樁時，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動樁間土。 樁頭鑿平，并適當(dāng)高出樁間土12cm。第32頁，共40頁。32如果在基槽開挖和剔除樁頭時造成樁體斷至樁頂設(shè)計標(biāo)高以下，則必須采取補(bǔ)救措施。接樁頭示意圖第33頁，共40頁。337、褥墊層鋪設(shè)： 褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法，當(dāng)基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法。 褥墊材料采用粗砂、中砂或級配砂石，限制最大粒徑不超過3cm，夯填度不得大于0.9。 虛鋪

19、厚度按計算確定：H褥墊層設(shè)計厚度； h褥墊層虛鋪厚度；第34頁，共40頁。34六、質(zhì)量控制與檢驗1、施工質(zhì)量控制（1）施工檢測內(nèi)容 檢查施工記錄、混合料塌落度、樁數(shù)、樁位偏差、褥墊層厚度、夯填度和樁體材料抗壓強(qiáng)度等；（2）施工檢測方法 打樁過程中隨時測量地面是否隆起，判斷有無斷樁； 打新樁時對已打但尚未結(jié)硬的樁頂進(jìn)行位移測量，以估算樁徑的縮小量； 打新樁時對已打但尚未結(jié)硬的樁頂進(jìn)行位移測量，以估算是否斷樁，一般位移超過10mm時，需開挖檢查；第35頁，共40頁。35（3）逐根靜壓 對重要工程或施工監(jiān)測發(fā)現(xiàn)樁頂上升量較大且樁數(shù)較多時，可對樁進(jìn)行快速靜壓，將可能斷裂并脫開的樁連接起來。 “跑樁”對保證復(fù)合地基中樁很好地傳遞豎向荷載是很有意