【正文】 ay periphery prevent ________________ 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 in 頁 the ground appears the submersion, is one kind has the development future and the promoted value weak sub grade reinforcement technology very much. This article unifies the project example, through to CFG pile pound ground design main determination 5 design variable, namely pile long, pile diameter, pile spacing, pile body Intensity, mattress level thickness and material analysis and research, proposed the design procedure。擬建地原為油庫材料庫房區(qū)，根據(jù)勘探單位地質(zhì)勘探報告， 場地工程地質(zhì)條件差，不能直接用作天然地基。 本文研究的意義在于，本文結(jié)合工程實例，通過對 CFG 樁復(fù)合 地基設(shè)計主要確定的 5 個設(shè)計參數(shù)，即樁長、樁徑、柱間距、柱體 強度、禱墊層厚度及材料的分析和研究，提出了設(shè)計程序；對振動 沉管非排土成被和非擠土式成孔沖擊成樁兩種不同的 CFG樁成孔施 工工藝，進行了 CFG 樁混合料材料性狀和配合比設(shè)計計算：針對不 同 施工工藝，提出了包括拔管速度、樁距確定、施打順序、混合料 將落度及保護樁長等各個環(huán)節(jié)不同的施工質(zhì)量控制措施：通過對施 工現(xiàn)場 CFG 樁單樁承載力和變形進行全程現(xiàn)場監(jiān)測，從而得出 CFG 樁復(fù)合地基承載力確定和變形計算機理。 1994 年， CFG 植復(fù)合地基成 套技術(shù)在全國范圍進行推廣，應(yīng)用于工程實踐。 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 力傳遞基礎(chǔ)傳來的垂直荷載。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 10 頁 圖 12 CFG 樁復(fù)合地基示意圖 .3 CFG 樁樁體材料及其性狀 CFG柱成孔施工方法一般有兩種，一是振動沉管打樁機成孔施 工，二是應(yīng)用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓 CFG 棟混合料成柱工藝法施工。 水泥捧量是影響 CFG 樁樁體強度的一個重要因素《根據(jù)試驗， 柱體強度 隨水泥摻量的增加而增加，當(dāng)水泥捧量超過 30%后，樁體 強度隨水泥摻量增加的比率先略有下降，然后緩慢增加：水泥摻量 超過 50%，樁體強度變化比較穩(wěn)定，較之 30%水泥摻量的樁體強度變 化不大，抗壓強度變化范圍在 5%之內(nèi)，抗折強度也在 4%?之間。 礦澄摻量是影響樁體強度的因素之一，在水泥摻量和粉煤灰摻量 不變的條件下，隨著礦蜜摻量的提高 ， CFG 樁樁體的抗壓強度和抗 折強度存在著一個最優(yōu)值。粉煤灰中的 MgO 及 S03 的含量較少，但 MgO 的含量 過高以后，會對安定性產(chǎn)生不利的影響。在有條件的地方應(yīng)盡量利用工業(yè)廢料做為摻和料。 混合料 28 天強度與水泥標號和灰水比有如下關(guān)系： f 飯 =* (C/) (1 2) 式中混合料 28 天強度， MPa； 一水泥標號： C 一單方水泥用量， kg。這與粉煤灰經(jīng)過一定時間在水中 溶解并較好地發(fā)揮了其活性密切相關(guān)。 對 CFG 樁復(fù)合地基，當(dāng)基礎(chǔ)承受垂直荷載時，柱和樁間土都要 發(fā)生變形。 荷載一定，其它條件相同時， iV?隨樁長增加而增大；隨樁距 減?。ㄖ脫Q率 m 增大）而增大；土的強度越低， P/P 趣大“，褥塾層 越薄，尸 /P 越大。當(dāng)時，柱的位移大于土的位移，土對樁產(chǎn)生的是正 摩擦阻力 圖 18樁土位移示意圖 圖 19樁的軸力隨深度的變化示意圖 在中性點以上，樁的軸向應(yīng)力隨著深度的增加而增大，中性點以 下樁的軸向應(yīng)力隨著深度的增加而減小 9 樁的最大軸向應(yīng)力就在中 性點處。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 10 頁 TTTT) 圖 111 復(fù)合地基變形示意圖 加荷后 （ P 0 )樁頂發(fā)生沉降 Sp， 樁間土表面發(fā)生沉降知，柱 端處扭的沉降為 s/ 由于抽體的模量很大，在通常荷載水平下， 軸向力引起樁的壓縮變形很小，可以忽略不計“這樣，樁任一斷面 處的位移可認為與樁頂?shù)奈灰葡嗟?，便?s / = Sp。) 土的壓縮量 Si,即為下 臥層的壓縮變 S2= S“一 Si 若用幻表示褥塾層壓縮量?邦 『 HO，則基礎(chǔ)總的沉降量為 S = S i + S 2 + S 3 (1 4) 這就是說，基礎(chǔ)總沉降 S 由三部分組成，其一為樁 長范圍土層的壓 縮量S 丨；其二為下臥層的壓縮量幻；其三為禱塾層的壓縮量幻“ 1 . 4 . 2 , 2駐長對變形的影響 如地質(zhì)條件相同，當(dāng)荷載一定時，樁越長，上刺入量 Ai 和下剌 入量 At 越小，樁長范圍內(nèi)土的壓縮變形量 st 也就越??；樁越短， A_t、AT、 SI 也就越大。 由于搏塾層的厚度一般均不大（ 30~60cm)， 壓縮變形量很小， _______________ 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 15 頁 通?？梢院雎圆挥嫛Ｇ€之間的差異，主要來自于樁的參 與。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 16 貢 荷載相同，復(fù)合地基中樁的變形比自由單樁的變形大，除了復(fù) 合地基群樁效應(yīng)，其它樁的樁荷載對該樁的影響外，由于褥塾層的 設(shè)置而始終存在的土對樁的負摩擦作用導(dǎo)致樁沉降加大，也是一個 重要頂因。在給定荷載作用下，樁承受 較多的荷載，隨著時間的增加，柱發(fā)生一定的沉降，荷載逐漸向土 體轉(zhuǎn)移。 3) 減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中 當(dāng)禱塾層厚 度 AH=O 時，樁對基礎(chǔ)的應(yīng)力集中很顯著，和柱基 礎(chǔ)一樣，需要考慮樁對基礎(chǔ)的沖切破壞。而在樁頂施加一較?。ㄈ?30kN)垂直荷載，當(dāng)水平荷載加到 4~5kN 時，樁并未發(fā)生破壞。此時 樁承擔(dān)的荷載太少，實際上復(fù)合地基中柱的設(shè)置己失去了意義。就復(fù)合 地基的置換作用和擠密作用而言，由于碎石樁的置換作用在諸多的 樁型系列中是最弱的，故地基處理設(shè)計應(yīng)側(cè)重樁間土的擠密效應(yīng)。 石灰樁樁體及復(fù)合地基有如下的特點 1) 石灰樁樁體由固化劑生石灰和活性材料粉煤灰、火山灰或惰 性材料干砂按一定比例配制而成。 4) 石灰樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比在 2? 5 之間，復(fù)合地基既有擠 密作用又有置換作用， 5) 石灰柱適用于處理軟弱粘性土、濃泥質(zhì)土、素填土及雜填 土地基。樁體三軸試驗應(yīng)力應(yīng)變曲線表明， 破壞時的主應(yīng)力差與圍壓的關(guān)系不甚密切“ 2) 其它條件相同時，樁身無側(cè)展抗壓強度隨土的含水量 W、 孔 隙比 e、塑 性指數(shù) Ip 的增大而減?。辉谕ǔＫ鄵搅織l件下，無側(cè) 限抗壓強度在 300~4000kPa 之間：水泥土植體的密度較原士變化不 大，樁身強度只與水泥的膠結(jié)強度相關(guān)；水泥土強度隨齡期增加而 提高，齡期超過28 天后還有明顯增長，因此豎向承載的水泥土被的 強度標準值宜取 90 天齡期試塊的無側(cè)限抗壓強度， 3) 水泥土樁最明顯的不足之處是它的不均勾性。復(fù)合地基承載力的提高主要依賴于樁的 fi 換作用■ . 4 奮實水泥土樁復(fù)合地基 夯實水泥土樁是用人工或機械成孔，選用相對單一的土質(zhì)材料， 與水泥按一定配比，在孔外充分掙和均勾制成水泥土，分層向孔內(nèi) 回填并強力窮實，制成均勾的水泥土樁。 基于以上的主要差異，相同水 泥摻量下，夯實水泥土樁的樁體 強度為攪拌水泥土樁的 2? 10 倍， 夯實水泥土樁樁體和復(fù)合地基有如下特點 水泥土最大干密度和最優(yōu)含水量：夯實水泥土柱的最大干密度 接近或等于土料的最大干密度，最優(yōu)含水量略大于土料的最優(yōu)含水 量。 樁身強度等級多在 CI5? C25 之間。采用 振動打柱機成樁將產(chǎn)生振動和噪音污染，在城區(qū)和居民區(qū)被陵制使 用。 3) 勘探深度 應(yīng)取勘探總數(shù)的 1/3? 1/2 傲為控制孔，深度為樁尖以下基礎(chǔ)寬 度的1~ 倍。 (5) 對基底以下各主要土層須提供其承載力標準值，作為復(fù)合 地基設(shè)計的依據(jù)。由粘土混少量磚、瓦碎塊組成。局部缺失，厚度 ? 。 以弱風(fēng)化為主，部分中等風(fēng)化 . 飽和。泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，決狀構(gòu)造》上部層問 裂隙較發(fā)育，部分裂隙中充填黑色氣化物膜《巖體上可見灰白色礦 物斑點、團塊及其條帶。上層滯 水賦在于人工填土層中，來源于地表積水：孔隙潛水埋藏于第四系 砂、石層中，其主要補給源為大氣降水，砂、石層為其主要含水層； 裂隙水埋藏于泥巖裂隙中。泥廣粉土 19 100 20 30 中砂 19 130 50 稍密卵石 21 330 150 40 中密 IP石 22 650 ISO 40 密實鐘石 23 900 200 40 (1 卜嚴 粘土 280 80 IZO 100 K 全風(fēng)化《巖 300 100 72 強風(fēng)化泥巖 22 500 180 中 ~教風(fēng)化泥 1000 250 8000 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 10 頁 CFG 樁 復(fù)合地基承載力計算 復(fù)合地基是由樁間土和增強體（樁）共同承擔(dān)荷載。 /ei 可按下式計算 +?M々 )Z 尤 （ 23) f/p— 樁的周長； q f % i 層土與土性和施工工藝有關(guān)的極限側(cè)阻 力標準值，可 按地區(qū)經(jīng)驗摘定，無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值時，可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》相 關(guān)數(shù)值取值； — 第 i 層土厚度； — 與土性和施工工藝有關(guān)的極限端阻力標準值，可按地區(qū)經(jīng)驗 確定，無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值時，可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》相關(guān)數(shù)值取值 A： — 安全系數(shù)，取 。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 10 頁 CFG 樁復(fù)合地基變形計算 CFG 樁處理后的變形計算應(yīng)按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》 GB50007的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。按 下式計算 : (210) 式中義一第 i 層土附加應(yīng)力沿土層厚度積分值； 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 30 貢 ■一基礎(chǔ)底面下第 /層土的壓縮模量值， MPa,樁長范圍內(nèi) 的復(fù)合土層按復(fù)合土層的壓縮摸量取。通過對場地土的了解，對荷載情況、地基處理要求等綜合分 析，考慮采用何種布樁形式。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位 論文 根據(jù)勘察報告，確定樁間土承載力 確定樁端持力土層，初 步確定樁長，并計算單擔(dān)承載力 根據(jù)施工工藝 , 圖 21 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計流程圖 ________________ 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 33 頁 2. 4. 2 復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)的確定 1) 柱長 /: _ CFG 樁應(yīng)選擇承載力相對較高的土層作為樁端持力層，這是 CFG 植復(fù)合地基設(shè)計的一個重要原則 CFG 柱具有較強的置換作用， 其他參數(shù)相同，樁越長、柱的荷載分擔(dān)比（樁承擔(dān)的荷載占總荷載 的百分比） 越髙。 就土的擠（振）密效果，可將土分為：①擠（振）密效果好的 土，如松散粉細砂、粉土、人工填土等；②可擠（振）密土，如不 太密實的粉質(zhì)粘土：③不可擠（振）密土，如飽和軟粘土或密實度 很高的粘性土、砂土等。 (2) 禱墊層材料宜用粗砂、中砂、碎石、級配砂石或碎石等， 最大粒徑不大于 30。 對擠土成樁工藝和不可擠密土宜采用較大的樁距“ 在 滿足承載力和變形要求的前提下，可以通過調(diào)整樁長來調(diào)整 樁距，樁越長，樁間距可以越大， 4) 樁身材料配比： 樁體材料多由水泥、粉煤灰、碎石（卵石）、石屑、砂等組成， 設(shè)計前應(yīng)依設(shè)計要求和施工工藝進行混合料面比試驗，并進行混合 料試塊抗壓強度測定。 CFG 樁柱長應(yīng)滿足 //6 實 40。 用布樁等。 As,39。復(fù)合地基沉降由三部 分組成。經(jīng)深度修正后 CFG 樁復(fù)合地基承載力標準值 (2 5) 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： 一基礎(chǔ)埋置深度， m， 一般自室外地面標高算起。樁對棟間土有約束作用，使土的變形減少：在垂直方向 上荷載水平不大時，對土起阻礙變形的作用，使土沉降減 少；荷載 水平高時起增大變形的作用。 滲透系數(shù) K 為 20m/d。殘存有少量 1? 2cm 的碎巖塊，用手可 捏碎。 C、密實卵石：粒徑一般為 4? 8cm,部分大于 15cm， 充填砂和 少量礫石，含量約 15%， ( 3 ) 第四系中下更新統(tǒng)冰水沉積層 （ Qi./gi ) 粘土：灰黃，褐黃色。呈透鏡體分布于石土 層頂部或石土層中，厚度 ~2,80nu ④卵石：黃灰、灰色。 人工填土層全場分布，厚度 2,60~。場地所屬成都市為亞熱帶季風(fēng)型氣候，主 導(dǎo)風(fēng)向為 NNE向，常年平均風(fēng)速為 米 /秒，年平均風(fēng)壓 140Pa, 最大風(fēng)壓 250Pa， 年平均降雨為 900~1000 毫米，七八月份雨量集中， 容易形成暴雨。查明這些土層靈敏度的大小，為褲塾層施工提供依據(jù)。長螺旋鉆管內(nèi)粟壓成樁工藝具有無