【正文】 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二張 XXXX淺析CFG樁加固松軟土地基方案及措施 概述松軟土是在靜水或緩慢水流、缺氧、多有機質(zhì)的條件下生成的，往往與泥炭和粉砂交錯沉積。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的硬土層之下，生成期較早。但總的說來，在各種土中，松軟土應(yīng)該說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。松軟土在我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山澗谷地均有廣泛分布。在松軟土地基上修筑高速鐵路時，若處治不當(dāng)，往往會導(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營以及后期維護(hù)費用高等問題。因此，根據(jù)松軟土地基的實際性能指標(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，將直接決定工程項目交付使用后的內(nèi)在質(zhì)量和外觀效果。 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或多次搬運沉積而成，幾乎遍布于整個地殼的表面。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，也有把物理性質(zhì)和水理性質(zhì)統(tǒng)稱為物理性質(zhì)。土的物理性質(zhì)一方面是指土本身由各個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所表現(xiàn)的性質(zhì)。如粘性土干燥時堅硬，潮濕時變軟；碎石土和砂土的透水性很強，粘性土的透水性則弱。松軟土的物理性質(zhì)主要有：高含水量和大孔隙比，弱透水性，高壓縮性，抗剪強度低，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，地基問題可歸結(jié)為以下幾個方面：地基承載力較低，不能承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載，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、開裂、局部破壞，失去使用效能甚至整體破壞。、失穩(wěn)和震陷飽和無粘性土地基具有振動液化的特性。在地震、機器振動、爆炸沖擊、波浪作用等動荷載作用下，地基可能因液化、震陷導(dǎo)致地基失穩(wěn)破壞；軟粘土在振動作用下，產(chǎn)生震陷。土具有滲透性，當(dāng)?shù)鼗谐霈F(xiàn)滲流時，將可能導(dǎo)致流土（流砂）和管涌（潛蝕）現(xiàn)象，嚴(yán)重時能使地基失穩(wěn)、崩潰。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，若處治不當(dāng)，往往會導(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營以及后期維護(hù)費用高等問題。樁網(wǎng)復(fù)合地基的承載作用實際是樁－土－褥墊層協(xié)調(diào)變形、共同工作的過程。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，其機理的研究還有待于進(jìn)一步深入。復(fù)合地基一般沉降過大，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)計比按承載力設(shè)計更嚴(yán)格，也更合理。 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）和增強體共同承擔(dān)有基礎(chǔ)傳來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)地基中增強體的方向又可分為縱向增強體和橫向增強體復(fù)合地基。縱向增強體復(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，分類如表2－1。表7－1 復(fù)合地基分類復(fù)合地基縱向增強體復(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 Flyash Gravel Pile）是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱。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)強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。通過調(diào)整水泥摻量及配比，其強度等級在C15～C25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，本身沒有粘結(jié)強度，主要靠周圍土的約束傳遞基礎(chǔ)傳來的垂直荷載。土越軟，對樁的約束作用越差，樁傳遞垂直荷載的能力越弱。CFG樁針對碎石樁承載特性的一些不足，加以改進(jìn)而發(fā)展起來的。CFG樁采用螺旋鉆機或振動沉管樁機等設(shè)備進(jìn)行成孔，是一種具有較高粘結(jié)強度的剛性樁。與一般的柔性樁復(fù)合地基相比，用CFG樁處理地基時，可大幅度提高地基承載力，并可通過調(diào)節(jié)復(fù)合地基樁長、樁距及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)計要求的承載力較高，用柔性樁復(fù)合地基難以滿足設(shè)計要求時，CFG樁復(fù)合地基則有明顯的優(yōu)勢。CFG樁復(fù)合地基可用于填土、飽和及非飽和粘性土、松散砂土等。它是一種低強度砼樁，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，具有較高的承載力，承載力提高幅度在2．5～3倍，由于通過CFG樁處理過的復(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)量和工程造價較低等特點，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、工程造價低廉的特點，目前已經(jīng)成為北京及周邊地區(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。CFG樁適用范圍較廣，就基礎(chǔ)型式而言，CFG樁既可適用于條形基礎(chǔ)、獨立基礎(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。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。圖21 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，則樁的作用會大大加強，復(fù)合地基承載力將會大大提高。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)強度較高的樁體，稱之為水泥粉煤灰碎石樁（Cement Flyash Gravelpile），簡稱CFG樁。CFG樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成了CFG樁，如圖21所示。 CFG樁復(fù)合地基加固機理及效應(yīng)CFG樁復(fù)合地基由樁、樁間土及褥墊層3部分構(gòu)成。其加固機理：當(dāng)基礎(chǔ)承受垂直荷載時，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，伴隨這一變化過程，褥墊層將上部基礎(chǔ)傳來的基底壓力通過適當(dāng)?shù)淖冃我砸欢ǖ谋壤峙浣o樁及樁間土，使二者共同受力。同時土由于樁的擠密作用(指用沉管方法成樁時)而提高了承載力，而樁又由于其周圍土側(cè)應(yīng)力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一個復(fù)合地基的受力整體，共同承擔(dān)上部基礎(chǔ)傳來的荷載。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)因為材料本身的強度與軟土地層強度不同，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22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。這一點正是碎石樁與CFG樁受力情況不同的根本點。因為隨時樁樁體材料是松散碎石，自身無粘結(jié)度，依靠周圍土體約束才能承受上部荷載。而CFG樁樁身具有一定的粘結(jié)強度，在荷載作用下，不會出現(xiàn)壓脹變形，樁承受的荷載通過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72 樁土受力示意圖(2)擠密振密作用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，特別是在砂層中這一作用更加顯著。砂土在強烈的高頻振動下，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，使砂土的相對密實度增加，孔隙率降低，干密度和內(nèi)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樁所說的墊層不是在一般樁基礎(chǔ)下設(shè)的10～30cm厚