【文章內(nèi)容簡介】 項重要技術(shù)參數(shù)，與樁徑大小、樁的排列方式、樁距大小均相關(guān)，對CFG樁復(fù)合地基的沉降控制起著重要作用，表4－1為在不同置換率情況下，樁頂處、土表面處與承臺沉降的大小情況。表41 不同置換率的沉降大小對比置換率m樁項處沉降／mm土表面處沉降／mm承臺沉降／mm樁徑變化承臺半徑變化樁徑變化承臺半徑變化樁徑變化承臺半徑變化從表41可以看出，通過增加置換率以減小沉降的方式中，減小承臺半徑時沉降的減小幅度遠(yuǎn)大于增加樁徑時沉降減小的幅度。這是因為當(dāng)基底均布荷載不變時，減小承臺半徑就會減小總荷載，無疑沉降減小也更明顯。因此，當(dāng)需要控制沉降時，增加樁數(shù)(相當(dāng)于減小樁間距)比增大樁徑更有效。(2)下臥層土性對沉降的影響對于樁體材料、樁長、樁徑、樁長范圍內(nèi)土層的性質(zhì)、面積置換率均相同的兩個復(fù)合地基，其中一個樁端落在堅硬的土層上，另一個樁端則落在軟土層上，通過現(xiàn)場試驗得到兩種情況下的Q—s曲線 ,樁端落在堅硬土層上，單樁承載力、復(fù)合地基承載力和復(fù)合地基模量比樁端落在軟土層上的要高，這充分說明下臥層土性對樁的下刺入變形下有很大的影響，若下臥層土越堅硬，樁向下刺入就越困難，下刺入變形量下也就越小，樁長范圍內(nèi)土的壓縮變形量相應(yīng)也就越小。(3)基礎(chǔ)寬度對沉降的影響眾所周知，對天然地基，當(dāng)荷載強(qiáng)度相同時，基礎(chǔ)底面寬度越大，沉降量就越大，這是因為路基下某一深度的附加應(yīng)力系數(shù)隨寬度的增加而增大，同時壓縮層厚度也相應(yīng)增大。同樣地，當(dāng)復(fù)合地基的置換率、樁長及土性都相同時，給定好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上荷載下的加固區(qū)變形量S下臥層變形量S2以及總的壓縮量S都會隨路基底面寬度增加而增大。綜合考慮樁長(L)和基礎(chǔ)寬度(B)兩個因素的影響，在其條件相同時，L／B值越大，下臥層壓縮變形量越小，總的沉降變形也越??；且當(dāng)L／B=6時，下臥層壓縮變形量占總壓縮變形量的百分比很小。(4)外部荷載對沉降的影響①荷載大小的影響由于褥墊層的設(shè)置，復(fù)合地基中在荷載作用下，樁體將刺入墊層中，從而在樁體一定深度范圍內(nèi)會出現(xiàn)負(fù)摩擦力，即在樁體一定深度范圍內(nèi)會出現(xiàn)樁與樁間土的等沉面。等沉面以上的樁間土將相對樁體向下移動，從而對樁產(chǎn)生負(fù)摩擦阻力，而在等沉而以下；樁體相對于樁間土向下移動，故樁間土對樁體產(chǎn)生正摩擦阻力。由于存在負(fù)摩擦區(qū)，在該區(qū)，其作用是阻止樁間土的變形。當(dāng)外部荷載較小時，樁側(cè)阻力是主要的，而樁端阻力發(fā)揮較少，總體效應(yīng)是使樁間土變形減??；當(dāng)外部荷載較大時，樁的端阻力有較大地發(fā)揮，樁對樁間土產(chǎn)生的總體效應(yīng)是使樁間土變形增大。②邊載作用的影響對有無邊載作用兩種條件，CFG樁復(fù)合地基荷載試驗的Q—s曲線表明，有邊載條件下會比無邊載條件下復(fù)合地基承載力提高100kPa，說明邊載作用使得CFG復(fù)合地基承載力有較大提高；另一方面，通過深層變形標(biāo)進(jìn)行變形觀測，繪制CFG樁復(fù)合地基中各深度變形曲線，結(jié)果表明：當(dāng)同一荷載作用時，在荷載板下部，有邊載條件下的沉降量小于無邊載條件的沉降量，而荷載板以外的變形量則大于無邊載條件下的變形量。同時，由于邊載的作用抑制了基礎(chǔ)外側(cè)土體向上隆起，導(dǎo)致同一深度處的變形趨于均勻化。本方案適用于受沉降控制地基地段，承載力控制時樁頂設(shè)樁帽。CFG樁采用正三角形布置。樁頂設(shè)墊層，墊層材料采用水泥改良土或卵石土墊層；，本工程施工范圍內(nèi)地下水具氯鹽，硫酸鹽侵蝕性，環(huán)境作用等級分別為LH1～H2，CFG樁配合比及混凝土的膠凝材料組成、水泥應(yīng)采用高抗硫酸鹽水泥。樁端深入持力層（卵石土）～，且不小于設(shè)計樁長。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。在荷載作用下，CFG樁的壓縮明顯比樁周土小，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。大部分荷載將有樁體承受，樁間土應(yīng)力相應(yīng)減小，于是復(fù)合地基承載力較原來地基承載力有所提高，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。當(dāng)采用長螺旋法施工時，由于擠密作用使樁間土得到擠密。CFG復(fù)合地基采用樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)時，樁和基礎(chǔ)不是直接接觸，其間有一層顆粒材料組成的散體墊層，為樁向上刺入提供了條件，并通過墊層材料的流動補償，使樁間土與基礎(chǔ)始終保持接觸，在樁、土共同作用下，地基土的強(qiáng)度得到一定程度的發(fā)揮，相應(yīng)地減少了對樁的承載力的要求。（1）主要施工參數(shù)，，正三角形布置；成孔方式：長螺旋鉆成孔。（2）CFG樁施工工藝流程原地面處理→測量放樣→CFG樁鉆機(jī)就位→混合料攪拌→拌合時間不得少于1min→塌落度控制在180mm→鉆進(jìn)成孔→記錄孔深→灌注及拔管→→移機(jī)→完畢，做好每根成樁的原始記錄，移位至下一根順序樁。(3)CFG樁施工質(zhì)量保證措施①為檢驗CFG樁施工工藝、機(jī)械性能及質(zhì)量控制，核對地質(zhì)資料，在工程樁施工前，同一工點，相同地質(zhì)條件應(yīng)先做不少于2根試驗樁，并在豎向全長鉆取芯樣，檢查樁身混凝土密實度、強(qiáng)度和樁身垂直度，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題修訂施工工藝。②CFG樁的數(shù)量、布置形式、間距、樁長、樁頂標(biāo)高及直徑應(yīng)符合設(shè)計要求。③CFG樁施工中，每臺班均須制作檢查試件，進(jìn)行28天強(qiáng)度檢驗，成樁28天后應(yīng)及時進(jìn)行單樁承載力和復(fù)合地基承載力試驗，其承載力、變形模量應(yīng)符合設(shè)計要求。④為保證施工中混合料的順利輸送，施工中采取集中拌和。⑤樁身每方混合料摻加粉煤灰量和塌落度控制根據(jù)設(shè)計和采用的施工方法按工藝試驗確定并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的參數(shù)進(jìn)行控制。⑥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。⑦冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應(yīng)采取保溫措施。⑧整個施工過程中，安排質(zhì)檢人員旁站監(jiān)督，并做好施工原始記錄，記錄鉆壓電流值、孔深、單孔混合料灌入量、堵管及處理措施等。⑨CFG樁施工屬隱蔽工程，施工完畢報監(jiān)理簽認(rèn)后方可進(jìn)行下一道工序施工。⑩對施工過程中出現(xiàn)的問題應(yīng)及時分析原因，提出處理辦法，一般問題的出現(xiàn)及處理參考表施工中問題及分析處理措施表問題 原因分析 處理措施灌注堵管 （1）混凝土中級配碎石大料較多 （1）集中拌合過程中改善碎石粒徑，采用小粒徑 （2）混凝土供應(yīng)間隔時間較長 （2）按照鉆進(jìn)速度及運輸距離，及時供應(yīng)混凝土鉆頭損壞 （1）清表后換填的砂夾石粒徑較大 （1）清表后填筑砂夾石粒徑不能大于5cm （2）鉆進(jìn)過程中操作不規(guī)范、不熟練 （2）督促施工單位搞好崗前培訓(xùn)，做到持證上崗截樁斷樁 （1）鉆孔前樁頂標(biāo)高未控制好 （1）鉆孔前做好測量工作，控制好樁頂高程 （2）截樁過程中相鄰樁頭相互砸斷 （2）截樁過程如果樁頭較長，分兩次截斷 濕陷性黃土路基處理方法及效果評 試驗段工程地基處理方法 試驗段工程地基處理方法對濕陷性黃土的地基處理應(yīng)達(dá)到兩個目的，其一是消除處理范圍內(nèi)的濕陷性，其二是提高地基承載力，提高地基的變形模量，減少壓縮(固結(jié)) 變形試驗段采用多種地基處理方法，改變黃土結(jié)構(gòu)，增加土密度，達(dá)到消除黃土的濕陷性的目的。首先進(jìn)行局部地表處理，挖除耕植土后，換填改良土和沖擊碾壓進(jìn)行加固處理， 再采用樁基和碎灰土墊層處理，同時輔以土工布和土工格柵?？幽寡ㄌ帲?先挖出松土，再用灰土夯填，然后再用鉆灌注水泥砂漿進(jìn)行填實處理。 地基處理效果方法對濕陷性黃土地基處理的成功經(jīng)驗地分析研究得出：當(dāng)濕陷性黃土厚度不大于3m時，灰土墊層種經(jīng)濟(jì)有效 的方法(但一般需要較大的翻挖地，不利于冬、 雨季施工) 。深度相對較大(4～6m且環(huán)境影響要求較低時，可選擇強(qiáng)夯法，但它的有效性與夯擊的最佳擊數(shù)(9～12擊)、夯錘的底面積(錘重l0～15t，錘底面上靜壓力宜為20～25 kPa )、及地基土的含水量(最好為最優(yōu)含水量附近)有關(guān)更大深度(大于8m) 宜選擇擠密樁(孔內(nèi)填以灰土或素土)、攪拌樁或 CFG樁，這些是處理厚濕陷性黃土地基的經(jīng)濟(jì)有效的方法，而且對調(diào)整地基的不均勻性和提高防水抗?jié)B性能也有一定的作用。因此在條件允許的情況下， 在試驗段進(jìn)行現(xiàn)場試驗和長期觀測， 能更好地把握地基處理效果和路基能力加固、改善路基土體的性能是控制路基變形保證其上構(gòu)筑物正常使用的一種有效方法和手段，目前濕陷性黃土路基加固技術(shù)主要是強(qiáng)夯、添加改良材料攪拌、注漿加固、打樁等，通過這些加固手段提高路基的強(qiáng)度和剛度以達(dá)到控制基坑變形的目的。由于路基加固具有工程量大、工期緊、養(yǎng)護(hù)時間短、要求見效快的特點。因此，我們有必要去深入研究水泥土加固體的硬化機(jī)理、加固性能以及影響水泥土加固效果的因素，從而改進(jìn)加固工藝，使路基加固控制變形技術(shù)成為一種成本低、效果好、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益較明顯的路基工程新技術(shù)。影響水泥加固土性能的因素雖然很多，但總的可分為人為(靜態(tài))因素和非人為(動態(tài))因素兩大類。人為因素有諸如水泥等固化材料的種類、性能及摻合量，施工工藝方式及水泥漿液的水灰比，養(yǎng)護(hù)齡期等。而非人為因素主要是不同成因、性能的擬加固原狀軟土(包括土的含水量、土的滲透性)和水泥土硬化反應(yīng)作用的養(yǎng)護(hù)環(huán)境條件。針對在一定的非人為因素條件下，我們可以通過控制人為因素來保證水泥加固土的性能滿足工程設(shè)計的預(yù)期要求。通過試驗研究，我們可知：土料是水泥土強(qiáng)度發(fā)育的基礎(chǔ)，水泥是水泥土強(qiáng)度發(fā)育的條件，而原狀土的含水量和施工工藝方式、水泥漿液水灰比、養(yǎng)護(hù)齡期和環(huán)境是水泥土強(qiáng)度發(fā)育的保證。 水泥土其它影響因素及有關(guān)性能研究 土質(zhì)對水泥加固土強(qiáng)度的影響加固設(shè)計前有機(jī)質(zhì)含量等進(jìn)行調(diào)查分析和相應(yīng)的室內(nèi)試驗，再針對作相應(yīng)的加固配比參數(shù)、施工工藝方式設(shè)計，從而使水泥土加固能發(fā)揮最大效用。不同土質(zhì)具有不同的土料質(zhì)地和成分。土顆粒的粗細(xì)和級配為土料的質(zhì)地，自然界土料質(zhì)地的差別很大，通過試驗表明：土中粗粒含量的增加可提高水泥土的強(qiáng)度，反之水泥土強(qiáng)度隨著細(xì)粒土()的增加而不斷降低。實踐證明，對級配良好的土進(jìn)行水泥土加固，既可節(jié)約水泥，又能取得滿意的加固效果，美國的研究資料表明，含有10％～35％粉粒和粘粒的砂土和礫土，用水泥加固效果最好。土的礦物成分對水泥加固土的性質(zhì)具有重要的影響，試驗表明：含有少量蒙脫石類礦物和不含腐殖質(zhì)的各種碳酸鹽土加固成水泥土后可取得良好的效果。土中的有機(jī)質(zhì)對水泥土的水解作用有著有害的影響，而其中腐殖質(zhì)的成分對水泥土強(qiáng)度的影響是最大的。腐殖質(zhì)對水泥土硬化的不利作用隨著腐殖質(zhì)的酸性和活動性的增大而增長。 水泥摻量對水泥加固土強(qiáng)度的影響大量試驗資料都表明，水泥土的強(qiáng)度隨著水泥劑量的增多而增長，當(dāng)水泥的礦物成分相同時，水泥土的強(qiáng)度隨著水泥比表面和活性的增大而提高，這是因為，隨著水泥比表面的增大，土的顆粒和微團(tuán)粒與水泥顆粒的接觸面積相應(yīng)增大，從而使水泥在土體中能夠更均勻分布，并使水泥的結(jié)合性質(zhì)能更有效地加以利用。對于同一種土，在水泥土硬化條件和水泥礦物成分相同時，隨著水泥分散度的增大其化學(xué)活性程度和硬化能力也相應(yīng)增長。 養(yǎng)護(hù)齡期對水泥加固土強(qiáng)度的影響水泥土強(qiáng)度隨著齡期的增長而增大，一般情況下，7d時水泥土強(qiáng)度可達(dá)90d強(qiáng)度的30％～50％，30d可達(dá)90d強(qiáng)度的60％～75％，而90d的強(qiáng)度為180d的80％，180d以后水泥土強(qiáng)度增長仍未完全終止。水泥加固土的強(qiáng)度與土質(zhì)、齡期、水泥摻入比、水泥品種、標(biāo)號以及施工工藝技術(shù)有關(guān)，但是不同齡期之間其水泥土強(qiáng)度的相對關(guān)系基本是一致的。掌握了水泥土其齡期增長的規(guī)律后，我們在進(jìn)行路基土體加固設(shè)計施工時，可以在現(xiàn)場通過軟取芯方式測定7d或14d的水泥土強(qiáng)度來推測達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度相應(yīng)所需的養(yǎng)護(hù)齡期，以便調(diào)整施工組織確定基坑開挖施工的計劃，使得設(shè)計施工更加合理、充分發(fā)揮水泥加固體的作用來控制路基變形。 水泥土擠密樁的加固原理水泥土擠密樁加固是基于復(fù)合地基原理的一種加固方法。加固機(jī)理是以樁間土的側(cè)向擠密和樁身置換作用為本。通過在路基上挖孔并夯入水泥土，利用水泥土擠密樁的高強(qiáng)度和成樁過程中的擠密作用達(dá)到提高路基基床承載力。通過夯擊能對水、泥、土混合體的作用，加速了水泥—水—土體之間的一系列物化反應(yīng)，由于水泥土的主要反應(yīng)模式是通過水泥顆粒與土粒間的物化反應(yīng)，所以在夯擊的作用下土體很快硬化成為一種新的物質(zhì)—水泥土，增加了水泥土的密實性和強(qiáng)度。同時由于水泥土側(cè)向壓力對周圍土體的作用，使黃土密實度增加，孔隙比減少，從而消除濕陷性，減少壓縮性，提高抗振性能，減少了沉降與不均勻沉降，縮短沉降期，從而達(dá)到了加固濕陷性的目的。其作用如下：(1)密實的水泥土樁體取代了與樁體體積相同的軟弱土，由于水泥樁的強(qiáng)度和抗變形性能均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于周圍的土，所以由樁與樁間土共同組成的復(fù)合地基的承載力大于天然地基的承載力，沉降量也比天然地基小，從而提高了地基的整體穩(wěn)定性和抗破壞力。(2)在黃土中夯擊水泥土?xí)r，對其周圍產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，水泥土將地基中水泥土樁間的土擠向水泥土樁周圍的土層，使土體孔隙比減小，密度增加，從而消除黃土濕陷性，提高地基承載力。(3)土層密實度增加，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高，表現(xiàn)在標(biāo)貫擊數(shù)增加，從而提高土層本身的抗液化能力第3章 路基排水與防護(hù) 概況水對土體的浸濕、飽和及沖刷作用，常常會造成土體的強(qiáng)度降低，導(dǎo)致路基的各種病害，如基床產(chǎn)生翻漿冒泥、下沉和凍害，路基邊坡產(chǎn)生滑動和坍塌的，影響線路的正常運營。為了保持路基的正常穩(wěn)定，使路基能經(jīng)常地處于干燥和堅固狀態(tài)，應(yīng)將可能停滯在路基范圍內(nèi)的地表和地下水及時排除，并防止路基范圍以外的水流入或滲入路基范圍內(nèi)。因此，必須建立良好、完善的排水系統(tǒng)，做好路基范圍內(nèi)的地面水和地下水的排除工作。路基屬于完全暴露在大自然下的露天工程，不可避免的受到自然環(huán)境的影響。易于沖蝕的土質(zhì)邊坡和易于風(fēng)化的巖石路塹邊坡，在施工完成后，經(jīng)長期的自然風(fēng)化和雨水沖刷的作用，可發(fā)生溜坍、掉塊和沖溝等坡面變形和破壞；而在修建河灘上和水庫邊上的路堤，必然經(jīng)常地或者周期性的受到水流的沖刷作用，路基的邊坡和穩(wěn)定性必然受到很大的影響而遭到破壞。因此