復(fù)合地基碎石樁施工方案

概述水泥粉煤灰碎石樁又稱CFG樁，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁。樁體和樁間土、褥墊層一起組成水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基。水泥粉煤灰碎石樁碎石樁的缺點碎石樁系散體材料樁，樁本身沒有粘結(jié)強度，主要靠周圍土的約束形成樁體強度，并和樁間土組成復(fù)合地基共同承擔(dān)上部建筑的垂直荷載。土越軟對樁的約束作用越差，樁體強度越小，樁傳遞垂直荷載的能力越差。根據(jù)試驗及理論分析，通常距樁頂2—3倍樁徑的范圍為高應(yīng)力區(qū)；當(dāng)大于6—10倍樁徑后，軸力的傳遞收斂很快；當(dāng)樁長大于2.5倍基礎(chǔ)寬度后，樁的端阻作用很小。在諸多種類的復(fù)合地基的增強體中，置換作用最差。CFG樁的改進摻入適量的石屑、粉煤灰和水泥，加水拌和形成一種粘結(jié)強度較高的樁體；具有剛性樁的某些性狀；可以全樁長發(fā)揮側(cè)阻作用；當(dāng)樁端落在好土層時也能很好地發(fā)揮端阻作用；復(fù)合地基承載力大幅提高；CFG樁屬高粘結(jié)強度樁，比素混凝土樁經(jīng)濟；添加石屑主要改善級配，可提高樁身強度。碎石樁和CFG樁的對比樁型對比多層和高層建筑地基多層建筑地基適用范圍應(yīng)力應(yīng)變曲線是直線關(guān)系，圍壓對應(yīng)力應(yīng)變曲線沒有多大的影響。應(yīng)力應(yīng)變曲線不是直線關(guān)系，增加圍壓，破壞主應(yīng)力差增大。三軸應(yīng)力應(yīng)變曲線增加樁長可有效的減小變形，總的變形量小。減小地基變形的幅度較小，總的變形較大。變形承載力的提高幅度有較大的可調(diào)性，可提高4倍或更高。加固粘性土復(fù)合地基承載力的提高幅度較小，一般為0.5～1.0倍。復(fù)合地基承載力樁的承載力主要來自全樁長的摩阻力及樁端承載力，樁越長則承載力越高。以置換率10%計，樁承擔(dān)荷載占總荷載的百分比為40%～75%。樁的承載力主要靠樁頂以下有限范圍內(nèi)樁周土的側(cè)向約束，當(dāng)樁長大于有效樁長時增加樁長對承載力的提高作用不大。以置換率10%計，樁承擔(dān)荷載占總荷載的百分比為15%～30%。單樁承載力CFG樁碎石樁應(yīng)用：CFG樁主要適用于處理粘性土、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)按地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。CFG樁可用于條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)等。1樁土受力特征1時程曲線由于褥墊層的設(shè)置，隨著時間的變化，樁間土表面的變形不斷增加，但樁和土的荷載分擔(dān)均為一常值，它不隨時間的變化而改變。豎向荷載作用下復(fù)合地基性狀樁基礎(chǔ)CFG樁復(fù)合地基2樁土荷載分擔(dān)分擔(dān)趨勢CFG樁復(fù)合地基樁基礎(chǔ)3不同部位樁的受力一般是角樁受力最大，邊中樁次之，中心樁最小。4樁傳遞軸向力的特征樁基礎(chǔ)，樁的最大軸向力發(fā)生在樁的頂部。CFG樁，樁的最大軸向力在中性點處。從加載一開始樁就存在一個負(fù)摩擦區(qū)。5樁間土應(yīng)力的分布（同樁）2復(fù)合地基變形特性1變形模式Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３Ｓ１—樁范圍內(nèi)土層的壓縮量Ｓ２—下臥層的壓縮量Ｓ３—褥墊層的壓縮量２樁長對對變形的的影響樁長—分擔(dān)大—土分擔(dān)小小—Ｓ１?。樱晨刹豢紤]慮。３基礎(chǔ)寬寬度的影影響復(fù)合地基基也一樣樣，當(dāng)置置換率、、樁長及及土性相相同時，，給定荷荷載下加加固區(qū)壓壓縮變形形Ｓ１、下臥層層壓縮變變形Ｓ２、以及總總壓縮量量Ｓ都隨隨基礎(chǔ)寬寬度增加加而增大大。４深層變變形性狀狀無論是單單樁復(fù)合合地基還還是群樁樁復(fù)合地地基，在在荷載較較小時，，復(fù)合地地基樁間間土表面面的變形形都小于于天然地地基的變變形。隨隨著荷載載的增加加，兩者者的變形形相等，，之后則則有復(fù)合合地基的的變形大大于天然然地基的的變形。。1褥墊層的的作用１保證樁、、土共同同承擔(dān)荷荷載。。褥墊層的的設(shè)置為為CFG樁復(fù)合地地基在受受荷后提提供了樁樁上、下下刺入的的條件，，即使樁樁端落在在好的土土層上（（承載力力高），，至少可可以提供供上刺入入條件，，以保證證樁間土土始終參參與工作作。２褥墊厚厚度可以以調(diào)整樁樁、土荷荷載分擔(dān)擔(dān)比。荷荷載一定定時，褥褥墊層越越厚，土土承擔(dān)的的荷載越越多。荷荷載水平平越高，，樁承擔(dān)擔(dān)的荷載載占總荷荷載的百百分比越越大。褥墊層技技術(shù)３減少基礎(chǔ)礎(chǔ)底面的的應(yīng)力集集中當(dāng)褥墊層層厚度大大于10cm時，樁對對基礎(chǔ)產(chǎn)產(chǎn)生的應(yīng)應(yīng)力集中中已顯著著降低。。當(dāng)褥墊墊層的厚厚度為30cm時，σp／σs只有1.23４褥勢層厚厚度可以以調(diào)整樁樁、土水水平荷載載分擔(dān)比比褥墊厚度度越大，，樁頂水水平位移移越小，，即樁頂頂受的水水平荷載載越小。。大量工工程實踐踐和室內(nèi)內(nèi)試驗表表明，褥褥墊層厚厚度不小小于10cm時，樁體體不會發(fā)發(fā)生水平平折斷，，樁在復(fù)復(fù)合地基基中不會會失去工工作能力力。2褥墊層厚厚度褥墊層厚厚度一般般取15～30cm為宜，當(dāng)當(dāng)樁距過過大時，，褥墊層層厚度還還可適當(dāng)當(dāng)加大。。褥墊層層材料可可用碎石石、級配配砂石(限制最大大粒徑)粗砂、中中砂。13.4復(fù)合地基基工程特特性1承載力提提高幅度度大2適用范圍圍廣3剛性樁的的性狀明明顯4樁體的排排水作用用5時間效應(yīng)應(yīng)6樁體強度度和承載載力的關(guān)關(guān)系一般取樁樁頂應(yīng)力力的3倍。7復(fù)合地基基變形小小建筑物的的沉降量量一般可可控制在在2~4cm。13.5復(fù)合地基基設(shè)計計計算１勘察察、試驗驗２承載載力計算算（同夯夯實水泥泥土樁））３沉降計計算Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２實用方法法－復(fù)合合模量法法４設(shè)計參參數(shù)：①樁長:結(jié)合土性性、樁周周摩阻系系數(shù)和端端承系數(shù)數(shù)，即可可預(yù)估樁樁長,一般要要求樁樁端置置于良良好土土層。。②樁徑徑dCFG樁常采采用振振動沉沉管法法施工工，一一般為為350～600㎜③樁距S=(3～5)d④樁體強強度⑤褥墊墊層厚厚度及及材料料褥墊層層厚度度一般般取15～30cm為宜，，當(dāng)樁樁距過過大時時，褥褥墊層層厚度度還可可適當(dāng)當(dāng)加大大。褥褥墊層層材料料可用用碎石石、級級配砂砂石(限制最最大粒粒徑)粗砂、、中砂砂。5布樁13.6復(fù)合地地基施施工在進行行CFG樁復(fù)合合地基基設(shè)計計時，，必須須同時時考慮慮CFG樁的施施工，，并要要了解解施工工可能能出現(xiàn)現(xiàn)的問問題，，以及及如何何防止止這些些問題題的發(fā)發(fā)生與與施工工時采采用什什么樣樣的設(shè)設(shè)備和和施工工工藝藝。要要根據(jù)據(jù)場地地土的的性質(zhì)質(zhì)、設(shè)設(shè)計要要求的的承載載力、、變形形以及及擬建建場地地周圍圍環(huán)境境等情情況綜綜合考考慮施施工設(shè)設(shè)備及及施工工工藝藝和控控制施施工質(zhì)質(zhì)量措措施。。目前常用的施施工設(shè)備及施施工方法有：：（一）振動沉沉管灌注成樁樁（二）長螺旋旋鉆孔灌注成成樁（三）泥漿護護壁鉆孔灌注注成樁（四）長螺旋旋鉆孔泵壓混混合料成樁長螺旋鉆孔灌灌注成樁這種施工方法法適用于地下下水位埋藏較較深的粘性土土、粉土、填填土等，成孔孔時不會發(fā)生生塌孔現(xiàn)象，，并適用于對對周圍環(huán)境要要求如噪音、、泥漿污染比比較嚴(yán)格的場場地。泥漿護壁鉆孔孔灌注成樁這種成樁方法法適用于有砂砂層的地質(zhì)條條件，以防砂砂層塌孔，并并適用于對振振動噪音要求求嚴(yán)格的場地地。長螺旋鉆孔泵泵壓混合料成成樁這種方法適用用于分布有砂砂層的地質(zhì)條條件，以及對對噪音和泥漿漿污染要求嚴(yán)嚴(yán)格的場地。。這種成樁方法法在施工時，，首先用長螺螺旋鉆孔到達(dá)達(dá)設(shè)計的預(yù)定定深度，然后后提升鉆桿，，同時用高壓壓泵將樁體混混合料通過高高壓管路的長長螺旋鉆桿的的內(nèi)管壓到孔孔內(nèi)成樁。這這一工藝具有有低噪音、無無泥漿污染的的優(yōu)點，是一一種很有發(fā)展展前途的施工工方法。振動沉管灌注注成樁就目前國內(nèi)情情況，振動沉沉管灌注成樁樁用的比較多多，這主要是是由于振動打打樁機施工效效率高，造價價相對較低。。這種施工方方法適用于無堅硬土層和和密實砂層的的地層條件，以及對振動動噪音限制不嚴(yán)嚴(yán)格的場地。1．沉管1)樁機就位須水水平、穩(wěn)固、、調(diào)整沉管與與地面垂直，，確保垂直度度偏差不大于于1％。2)若采用預(yù)制鋼鋼筋混凝土樁樁尖，需埋入入地表以下300㎜左右。3)啟動電動機，，開始沉管過過程中注意調(diào)調(diào)整樁機的穩(wěn)穩(wěn)定，嚴(yán)禁傾傾斜和錯位。。4)沉管過程中須須作好記錄。。激振電流每每沉lm記錄一次，對對土層變化處處應(yīng)特別說明明直到沉管至至設(shè)計標(biāo)高。。2．投料1)在沉管過程中中可用料斗進進行空中投料料?；旌狭厦婷媾c鋼管料口口平齊。待沉沉管至設(shè)計標(biāo)標(biāo)高后須盡快快投料。2)如上料量不多多，須在拔管管過程中進行行孔中投料，，以保證成樁樁樁頂標(biāo)高滿滿足設(shè)計要求求。3)混合料配比應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)規(guī)定，碎石和和石屑含雜質(zhì)質(zhì)不大于5％。4)按設(shè)計配比配配制混合料，，投入攪拌機機加水拌和，，加水量由混混合料坍落度度控制，一般般坍落度為30～50㎜，成樁后樁頂頂浮漿厚度一一般不超過200㎜。5)混合料的攪拌拌須均勻，攪攪拌時間不得得少于1min。3．拔管1)當(dāng)混合料加至至鋼管投料口口平齊后，開開動電動機，，沉管原地留留振10秒左右，然后后邊振動邊拔拔管。2)拔管速度按均均勻線速控制制，一般控制制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤淤泥或淤泥質(zhì)質(zhì)土，拔管速速率可適當(dāng)放放慢。3)當(dāng)樁管拔出地地面，確認(rèn)成成樁符合設(shè)計計要求后用粒粒狀材料或濕濕粘土封項，，然后移機繼繼續(xù)下一根樁樁施工。4．施工順序連連續(xù)施打打可能造成的的缺陷是樁徑徑被擠扁或縮縮頸，但很少少發(fā)生樁完全全斷開；跳打打一般很少發(fā)發(fā)生已打樁樁樁徑被擠小或或縮頸現(xiàn)象，，但土質(zhì)較硬硬時，在己打打樁中間補打打新樁時，已已打樁可能被被振斷或振裂裂。在軟土中，樁樁距較大可采采用隔樁跳打打；在飽和的的松散粉土中中施打，如樁樁距較小，不不宜采用隔樁樁跳打方案；；滿堂布置，，無論樁距大大小，均不宜宜從四周向內(nèi)內(nèi)推進施工。。施打新樁時時與己打樁間間隔時間不應(yīng)應(yīng)少于7天5．混合料坍落落度為避避免樁頂浮漿漿過多，混合合料坍落度一一般為3～5cm。6．保護樁長所謂保護樁長長是指成樁時時預(yù)先設(shè)定加加長的一段樁樁長，基礎(chǔ)施施工時將其剔剔掉。保護樁樁長越長，樁樁的施工質(zhì)量量越容易控制制，但浪費的的料也越多。。設(shè)計樁頂標(biāo)標(biāo)高離地表距距離不大于1.5m時，保護樁長長可取50～70cm，上部用土封頂頂。樁頂標(biāo)高高離地表距離離較大時，保保護樁長可設(shè)設(shè)置70～100cm，上部用粒狀狀材料封頂直直到地表。7．樁頭處理CFG樁施工完畢待待樁體達(dá)到一一定強度(一般為7天左右)，方可進行基基槽開挖。在在基槽開挖中中，如果設(shè)計計樁頂標(biāo)高距距地面不深(一般不大于1.5m)，宜考慮采用用人工開挖，，不僅可防止止對樁體和樁樁間土產(chǎn)生不不良影響，而而且經(jīng)濟可行行；如果基槽槽開挖較深，，開挖面積大大，采用人工工開挖不經(jīng)濟濟，可考慮采采用機械和人人工聯(lián)合開挖挖，但人工開開挖留置厚度度一般不宜小小于700㎜。樁頭鑿平，并并適當(dāng)高出樁樁間土1～2cm7復(fù)合地基檢測測及驗收（一）施工質(zhì)質(zhì)量控制(1)施工監(jiān)測1)打樁過程中隨隨時測量地面面是否發(fā)生隆隆起，因為斷斷樁常常和地地表隆起相聯(lián)聯(lián)系。2)打新樁時對已已打但尚未結(jié)結(jié)硬樁的樁頂頂進行樁頂位位移測量，以以估算樁徑的的縮小量。3)打新樁時對已已打并結(jié)硬樁樁的樁頂進行行樁頂位移測測量，以判斷斷是否斷樁。。一般當(dāng)樁頂頂位移超過10㎜，需開挖進行行查驗。(2)逐樁靜壓對重要工程或或施工監(jiān)測發(fā)發(fā)現(xiàn)樁頂上升升量較大且樁樁數(shù)較多時，，可對樁進行行快速靜壓，，將可能斷裂裂并脫開的樁樁連接起來。。這一技術(shù)在在沿海地區(qū)稱稱為“跑樁””。這技術(shù)對對保證復(fù)合地地基中樁很好好地傳遞垂直直荷載是很有有意義的。需要指出的是是，CFG樁斷樁并不脫脫開，因此并并不影響復(fù)合合地基的正常常使用。(3)靜壓振拔技術(shù)術(shù)所謂靜靜壓振拔是指指沉管時不啟啟動電動機，，借助樁機自自重將沉管沉沉至預(yù)定標(biāo)高高，填料后啟啟動電動機振振動拔管。對對飽和軟土采采用這項技術(shù)術(shù)對保證施工工質(zhì)量是有益益的。(4)大直徑預(yù)制樁樁尖的采用在在軟土地地區(qū)，當(dāng)樁長長范圍內(nèi)樁端端有可能落在在好的土層上上時，可采用用比通常用的的更大的預(yù)制制樁尖，樁尖尖的直徑增大大到沉管外徑徑的1.5～2.0倍，人們稱之之為“大頭樁樁尖”，其目目的是為了獲獲得更大的端端阻力。（二）質(zhì)量檢檢驗CFG樁施工結(jié)束后后，應(yīng)間隔一一定時間方可可進行質(zhì)量檢檢驗。一般養(yǎng)養(yǎng)護齡期可取取28天。(1)樁間土檢驗樁樁間土質(zhì)質(zhì)量檢驗可用用標(biāo)準(zhǔn)貫入、、靜力觸探和和鉆孔取樣等等試驗對樁間間土進行處理理前后的對比比試驗。對砂砂性土地基可可采用標(biāo)準(zhǔn)貫貫入或動力觸觸探等方法檢檢測擠密程度度。(2)單樁和復(fù)合地地基檢驗可可采用單樁樁載荷試驗、、單樁或多樁樁復(fù)合地基載載荷試驗進行行處理效果檢檢驗。檢驗點點數(shù)量可按處處理面積大小小取2～4點。小結(jié)凡復(fù)合地基中中豎向增強體體是由低強度度混凝土形成成的復(fù)合地基基，統(tǒng)稱為低強度混凝土土樁復(fù)合地基基。低強度混凝凝土常用水泥泥、石子及其其他摻和料（（如砂、粉煤煤灰、石灰等等）制成，強強度一般在5～15Mpa范圍內(nèi)。低強度混凝土土樁介于碎石石樁和鋼筋混混凝土樁之間間。與碎石樁樁相比，低強強度混凝土樁樁樁身具有一一定的剛度，，不屬于散體體材料樁。其其樁體承載力力取決于樁側(cè)側(cè)摩擦力和樁樁端端承力之之和或樁體材材料強度。當(dāng)當(dāng)樁間土不能能提供較大側(cè)側(cè)限力時，低低強度混凝土土樁復(fù)合地基基承載力高于于碎石樁復(fù)合合地基。與鋼鋼筋混凝土樁樁相比，樁體體強度和剛度度比一般混凝凝土樁小得多多。這樣有利利于充分發(fā)揮揮樁體材料的的潛力，降低低地基處理費費用。低強度度混凝土樁常常采用地方材材料，因地制制宜配制低強強度混凝土。。如中國建筑科科學(xué)院地基所所開發(fā)的水泥泥粉煤灰碎石石樁（CFG樁）復(fù)合地基基、浙江省建建筑科研所等等單位開發(fā)的的低強度水泥泥砂石樁復(fù)合合地基、浙江江大學(xué)巖土工工程所開發(fā)的的二灰混凝土土樁地基等，，均屬于低強強度混凝土樁樁復(fù)合地基法法。多元復(fù)合地基基近十多年來，，地基處理技技術(shù)得到很大大的發(fā)展。這這不僅反映在在機械、材料料、設(shè)計理論論、施工工藝藝、現(xiàn)場監(jiān)測測技術(shù)及地基基處理新方法法的不斷涌現(xiàn)現(xiàn)等方面，而而且反映在多多種地基處理理方法的綜合合應(yīng)用方面。。鑒于豎向增強強體復(fù)合地基基中的三種類類型樁(即散體材料樁樁、柔性樁和和剛性樁)的承載能力和和變形特性不不同，且由于于每種地基處處理方法都不不是萬能的，，