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1、CFG桩与夯实水泥土桩复合地基的工程实践第31卷第16期2005年8月山西建筑SHANXIARCHITECFUREVo1.31NO.16Aug.2005?127?文章编号:lOO96825(2005)16012703CFG桩与夯实水泥土桩复合地基的工程实践%世信摘要:分析了CFG桩复合地基和夯实水泥土桩复合地基的承载机理和特性,结合具体的X-程实例,阐述了将二者结合应用的复合地基,通过现场原位试验,证明了其应用价值.关键词:CFG桩,夯实水泥土桩,复合地基中图分类号:TU473.1文献标识码:A随着工程建设的飞速发展,地基处理手段Et趋多样化,复合地基由于其充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势
2、和相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用.本工程应用CFG桩和水泥土桩复合地基,充分发挥了其高承载力性能和水泥土桩的抗变形性能,并通过褥垫层的设置发挥桩间土的承载力.1基本原理CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表,目前多用于于人口稠密的城郊,地形地貌极为复杂.3.2工程地质及水文条件该公路全线多段有软土地基,总长计7.15km,占全线长度的24.9%.软土段主要以淤泥质粘土(亚粘土)层和淤泥质亚粘土混粉砂土层为主.其中淤泥质亚粘土(粘土)层厚0m12.5m,天然含水量W=37.2%64.2%,天然孔隙比P:1.0531.72,压缩系数a=0.48MPa1.56MPa,灰色,软流塑状态,
3、中等偏高高压缩性,呈透镜体状,主要分布于地势低洼处和古河道处.淤泥质亚粘土混粉砂冲积成因,层厚3m14m,天然含水量W=30.4%36.4%,天然孑L隙比P=0.8690.992,压缩系数a=0.27MPaI10.66MPa,灰色,流塑状态,中等高压缩性.从该工程沿线软土分布及地质资料分析,软土以河相,湖相沉积,冲积的淤泥及亚粘土为主,软土层厚1.5m11m,分布范围从几十米到几百米不等,含水量一般在35%55%,承载力一般在65MPa80MPa,孑L隙比一般大于1.5.3.3地基处理方法设计在进行软土地基设计时,必须考虑软土的实际情况(比如软土的分布范围,厚度),路堤高度,所处位置(桥头,涵
4、洞或通道,一般路堤)及工程可能允许的工期等各方面因素,不同的地段必须采用不同的加固措施.根据各路段工后沉降控制的设计原则,在设计时主要采用了以下软基处理方法:1)砂垫层加土工布等堆载预压法.该方法主要用于硬壳层厚度大于1.5m,软基不很严重,计算沉降量30cm左右的一般路段.2)塑料排水板排水固结法.主要用于软基相对较严重,硬壳层较薄,排水固结条件较好的路段,但塑料排水板法需要一定的预高层和超高层建筑中.CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称.它是由水泥,粉煤灰,碎石,石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,与桩间土,褥垫层一起形成复合地基.CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接,无论桩端落在一般土层还是
5、坚硬土层,均可保证桩间土始终参与工作.由于桩体的强度和模量比桩间土大,在荷载作用下,桩顶应力比桩间土表面应力大.桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载.这样,压期,工后沉降不能有效地控制,特别是在次固结沉降发生比较明显的情况下.3)粉喷桩加固法.该方法适合于软基较严重,工后沉降在预定工期内无法控制,软基深度在15m以内的地段,特别是对桥头,构造物沉降控制,采用粉喷桩加固是较有效的方法.4结语要做好软土地基的处理,首先要搞好前期勘察设计工作.根据软土特征和物理力学指标,通过比较分析,选取合适的软土地基处理方法.上例中由于前期勘查工作不到位,软基设计资料不足,加上地质情况复
6、杂等因素,导致后来在上述软基设计的基础上进行了大量的变更设计,此处强调说明,以引起重视.各种地基处理方法都有它的适用范围,局限性和优缺点.加之具体工程情况复杂,工程地质条件千变万化,各个工程间地基条件差别很大,具体工程对地基的要求也不同.而且机具材料等条件也会因工作部门不同,地区不同而有较大的差别.因此,对每一个工程都要进行具体细致分析,应从地基条件,处理要求,工程费用以及材料,机具来源等各方面进行综合考虑,以确定合适的地基处理方法.另外,软土地基处理在施工过程中和施工后需做好监测工作.因为软土地基处理方法和加固效果并不是施工结合后就能全部发挥.一般来说,施工完成后还需要经过一段时间才能逐步体
7、现加固地基的要求.另一方面,地基处理大都是隐蔽工程,很难直接检验其加固效果.通过监测既可检查地基的处理效果,又可总结经验,供以后的工作借鉴使用.参考文献:1黄各梅.软土地基处理之浅见J.山西建筑,2004(3):2728.Researchthemethodsofhigh-grcderoadsubgradetreatmentSUNChang-chengAbstract:Thecharacteristicsofsoftsoilareresearchedandthesubgradetreatmentofhigh-graderoadarediscussedbyapracticalproiect.Ith
8、asanimportanteffectontheapplicationofeconomicalandtechnicalsubgradetreatmentandhasnotableeconomicalandsocialbenefits.Keywords:subgradetreatment,softsoil,high-graderoad收稿日期:2005.05.07作者简介:居世信(1965一),男,1989年毕业于安徽省水利职工大学结构工程专业,工程师,安徽省来安县水库管理所,安徽来安239200第31卷第16期?128?2005年8月山西建筑由于桩的作用使复合地基承载力提高,变形减小,再加上C
9、FG桩不配筋,桩体利用工业废料粉煤灰作为掺合料,大大降低了工程造价.夯实水泥土桩是用人工或机械成孔,选用相对单一的土质材料,与水泥按一定配比,在孔外充分拌和均匀制成水泥土,分层向孔内回填并强力夯实,制成均匀的水泥土桩.桩,桩间土和褥垫层一起形成复合地基.夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩,不仅适用于地下水位以上淤泥质土,素填土,粉土,粉质粘土等地基加固,对地下水位以下情况,在进行降水处理后,采取夯实水泥土桩进行地基加固,也是行之有效的一种方法.夯实水泥土桩通过两方面作用使地基强度提高:一是成桩夯实过程中挤密桩间土,使桩周土强度有一定程度提高;二是水泥土本身夯实成桩,且水泥与土混合后可产生离子交换等
10、一系列物理化学反应,使桩体本身有较高强度,具水硬性.处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高.2工程概况来安县水电局综合办公楼的主楼为12层,另有1层地下室,副楼8层,均为框架结构.地基采用CFG桩与水泥土桩复合地基进行加固处理,两种桩总桩数约为3600余根.复合地基承载力设计值350kPa.CFG桩采用长螺旋钻成孔,桩身强度为201VDa;水泥土桩采用机动洛阳铲成孔,桩身强度为5MVa:褥垫层采用5m10iTI砾石,厚度为0.2iTI.2,1工程地质条件在建的来安县水电局综合办公楼位于来安县东平路北侧.其工程地质条件如表1所示.表1工程地质条件编厚度承载力极限侧阻极限端承号土层名称标准值力
11、标准值力标准值mkPaqs/kVa户/kVa1填土O.5O3.1O黄土状粉质粘土及粉土24.7O70010036(新近堆积)3黄土状粉质粘土O.7O1.7O16O404黄土状粉质粘土及粉土1.5O210180425黄土状粉质粘土1.00240150486黄土状粉质粘土及粉土2.5O45O180507黄土状粉质粘土及粉土26O49O170465008黄土状粉质粘土及粉土2.004.1O155403509黄土状粉质粘土及粉土3.005.2O18O5255010卵石75O65021OO2.2桩型布置平面布置综合实验楼占地(45143.4)n1z,主楼高52.5m,平面形状为长方形,主楼东,西两侧各有
12、一副楼,高38iTI.复合地基所采用的桩的类型有3种:CFG桩,水泥土长桩,水泥土短桩.布桩时考虑桩受力的合理性,尽量利用桩问土应力产生的附加应力对桩侧阻力的增大作用.通常越大,作用在桩上的水平力越大,桩的侧阻力越大.此复合地基采用夯实水泥土短桩与CFG桩成排间隔布置,CFG桩与水泥土短桩间隔0.75iTI,并在褥垫层周围采取水泥土长桩围护的隔水措施.主楼的CFG桩有效桩长不小于12iTI,水泥土桩短桩有效桩长不小于7.5m,水泥土桩长桩有效桩长不小于12iTI,副楼的CFG桩有效桩长不小于14.5iTI,水泥土桩短桩的有效桩长不小于7iTI,水泥土桩长桩的有效桩长不小于14.5iTI,桩径均
13、为0.5iTI.由于此场地19.3iTI处出现地下水位,而设计的CFG桩达到地下26iTI,这就需要降水处理.CFG桩复合地基的设置,不仅可以大幅度地提高地基承载力,而且具有很好的排水作用,这就无需其他排水措施.水泥土桩体具有很高的模量,冈此,用夯实水泥土桩加固的复合地基比原地基变形模量会有较大增长,抗变形能力有明显提高l2J.3试验结果分析3.1复合地基静载荷试验受现场条件限制,试验采用对不同桩型单桩复合地基承载力按单桩处理面积加权平均的办法,评价CFG桩和水泥土桩混合地基承载力.试验有两组复合地基试验,每组试验各有一个CFG桩与一个水泥土桩单桩复合地基试验点.两组CFG桩与水泥土桩复合地基
14、静载荷试验PS曲线基本属于渐进型的光滑曲线,不存在陡降点.取S/b=0.叭(b为方形压板的宽度)对应的荷载,其值均超过最大加荷量的一半,因此取最大加荷量的一半作为CFG桩,水泥土桩的单桩复合地基承载力设计值.即CFG桩单桩复合地基承载力设计值大于550kPa,水泥土桩单桩复合地基承载力设计值大于200kPa,对两组值进行加权平均后,可知CFG桩与夯实水泥土桩混合桩型复合地基承载力不小于375kPa,复合地基承载力提高1倍,满足设计要求.分别对两组中的CFG桩及夯实水泥土桩的试验曲线做比较,两组复合地基的承载力相差不大,说明主楼部分的地基土质分布比较均匀,基底持力层的承载力和压缩模量差别不大l4
15、.3.2单桩竖向抗压静载荷试验结果试验进行了2根水泥土桩及2根CFG桩单桩静荷试验,试验结果显示,CFG桩单桩极限承载力不小于1000kN,地基承载力提高130%;水泥土桩单桩极限承载力不小于5000kN,地基承载力提高近20%,均满足设计要求.4根桩的总沉降都小于10mlTl,远小于规范要求,且沉降随时间,荷载的变化都是均匀的,基本上是弹性的.由此可以看出,当Q:1000kN时,CFG桩还没有达到极限承载力状态,当Q=500kN时,水泥土桩也没有达到极限承载力状态,还有很大”储备”.由卸载曲线可以看出,桩的弹性回弹量很小,最多只有2nl,说明桩体刚度很大,沉降量主要是由于桩整体下沉造成的.从
16、单桩复合地基静荷试验的结果分析,692号CFG桩比53号CFG桩的桩间土好,382号水泥土桩比416号水泥土桩的桩间土好,单桩复合地基承载力偏高.说明桩间土的作用明显,压板下桩土协调作用效果良好.3.3轻便触探试验为对比加固前后桩间土承载力的变化,完工后,布置了7个轻便触探点进行试验.综合分析桩间土测试结果可知,经水泥土桩与CFG桩处理后浅层桩间土的承载力基本值不低于120kPa,比地基处理前的桩问土承载力有所提高.3.4应变桩身完整性检测本工程低应变检测CFG桩桩身完整性463根桩,检测比例约为30%.所测的463根CFG均属于完整桩或基本完整桩.主楼,副楼均没有影响正常使用的桩.4结语1)
17、从复合地基静压结果数据看,本工程所采用的组合型复合地基的应用,可最大限度地发挥这两种桩的优点,使复合地基的承载力得到大幅度的提高,地基变形得以降低和控制5.2)复合地基中F1于CFG桩桩体材料可以掺人工业废料粉煤灰,不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力,其受力和变形类似于素混凝土桩,具有地基承载力高,变形小,稳定快,施工简单易行,工程质量易保证等优点,工程造价一般为桩基的1/31/2,经济效益和社会效益非常显着.3)夯实水泥土桩处理地基是一种效果明显的第3l卷第16期2005年8月山西建筑SHAXIARCHITI_=(vFUREVoI31NO.I6Aug2005?129?文章编号:1009682
18、5(2005)i6-(Ii29一12深层水泥搅拌桩在软土地基处理中的应用董慧琴摘要:结合具体的工程实践,对工程地质条件及基础设计作了介绍,阐述了搅拌桩的施工要求及施工步骤,并对施工效果及检测进行了分析,指出搅拌桩的总体加固效果达到了设计要求.关键词:深层水泥搅拌桩,软土地基,复合地基中图分类号:FU471.8文献标识码:A1概述当天然地基不能满足建筑物对地基的要求时,需要进行地基处理,形成人工地基,以保证建筑物的安全与正常使用.地基处理方法很多,按地基处理的加固原理分类,主要有下述六大类:置换,排水固结,振密,挤密,灌入固化物,加筋,冷,热处理等.经过地基处理形成的人工地基大致上可分为i类:均
19、匀地基,多层地基和复合地基.复合地基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,或在天然地基中设置加筋材料所组成的人工地基.总之,凡是在软土地基中用各种手段加入增强体,使增强体与天然地基共同组成以提高地基强度和降低土体压缩性为目的的人工地基,统称为复合地基.深层搅拌法是通过特制的机械各种深层搅拌机,沿深度方向将软土与固化剂(水泥浆或水泥粉,石灰粉,粉煤灰,外加一定量的掺合剂)就地进行强制搅拌,使土体与固化剂发生物理化学反应,形成具有一定整体性和一定强度的水泥加固体,沿深度方向形成的该加固体称为深层搅拌桩.使用水泥浆作为固化剂的深层搅拌桩称为深层水泥搅拌桩.深层水泥搅拌桩与天然地基组
20、成深层搅拌桩复合地基.深层水泥搅拌桩适用于处理包括正常固结的淤泥与淤泥质土,粉土,饱和黄土,素填土,粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基.加固深度主要取决于使用搅拌机的动力及地基反力.国内目前采用深层搅拌法的加固深度不宜大于20m,桩径不应小于500rnn1.深层水泥搅拌桩用途广泛,主要用于形成复合地基,支护结构,防渗帷幕等.处理方法,用夯实水泥土桩加固后的复合地基比原地基变形模量会有较大增长,抗变形能力有明显提高.4)是否设置褥垫层以及垫层的材料和厚度,直接影响复合地基的桩和桩间土强度的发挥,合理的垫层厚度对提高复合地基承载力和减少沉降变形是非常有利的.5)由该工程证明此种地基处理方案
21、,质量易控制,造价低,经济,社会,环境效益明显,有极大的发展潜力.参考文献:l1JGB50021-2001,岩土工程勘察规范S1.深层水泥搅拌桩与其他施工方法相比较,具有施工工期短,无公害,成本低等特点.这种施工方法在施工过程中无振动,无噪爵,无地面隆起,不排污,不污染环境,对相邻建筑物不产生有害影响,具有较好的综合经济效益和社会效益.现结合实际工程谈谈深层水泥搅拌桩复合地基的设计过程.2工程设计实例2.1工程基本概况及地质条件该上程位于广州市番禺区,占地面积4761m的单层地下停车库,现浇钢筋混凝土框架结构,车库顶为绿化广场.据钻孔揭露,场地上覆土层自上而下分别为人工填土层,层厚0.35m1
22、.50m;耕植土层,层厚0.3m1.20m;可塑状粘土,粉质粘土层,层厚0.5m3.35m;淤泥质粉,细砂层,层厚0.3m2.0m;淤泥,淤泥质土层,层厚0.4m5m;软塑状粉质粘土层,层厚0.3m255m;可塑状硬塑状粉质粘土层,层厚2.5m4.0m;残积土层,整个场区均有分布,为硬塑状粉质粘土和硬塑状砂质粘性土组成.层面埋深在10m以下.该场区地下水pH值为5.6,对混凝土结构及其中的钢筋具弱腐蚀性.2.2基础设计2.2.1设计基本要求该楼占地面积4761m,基础设计为筏板基础,基础下的软土地基采用深层搅拌法进行加固处理,形成深层水泥搅拌桩复合地基,使之满足上部结构物承载力和基础沉降的要求
23、.设计要求为:复合地基承载力特征值:>90kPa(龄期30d2郭海轮,陈翔.静载荷试验确定水泥土桩复合地基承栽力J.山西建筑,2004(23):3032.3JGJ792002,建筑地基处理技术规范S.4马顺安.地基与基础工程M.大连:大连理工大学出版社,2001.7988.5GB502022002,建筑地基基础工程施工质量验收规范S.6林东华.复合地基技术高层建筑的应用J.广州大学,2004(2):1618.EngineeringpracticeofcompositefoundationsofCFGpileandcompactionsoil-cementpileJUShi-xinAbst
24、ract:ThebearingmechanismandcharacteristicsofthecomFsitefoundationsofCFGpileandcompactionsoilcementpileareanalyzedCombinedwithconstructionexamplethepracticabilityofthecompositefoundationcombinedwiththosetwopilesisverifiedbyonsitetest.Keywords:CFGpile,compactionsoilcementpile,compositefoundation收稿日期:20050516作者简介:董慧琴(1963一),女,1985年毕业于广尔工业大学工民建专业,工程师,广东省城乡规划设计研究院建筑设计一所,广东广州510045
