基于路基CFG桩的软土路基处治方法研究.doc

基于CFG桩的软土路基处治方法研究目录1绪论31.1前言31.2国内外研究现状(软土路基改进方法种类)41.2.1国外软土路基处理中常用方法4 1.2.3 CFG桩的研究现状71.3论文主要工作安排82.CFG桩理论研究92.1 CFG桩复合地基机理92.2 CFG桩复合地基的计算理论92.3 软土路基中的新型 CFG 桩板结构10五结论与展望185.1结论18致谢19摘要随着我国高等级公路的迅速发展软土路基要处理不当会使路基失稳或沉陷，因此针对不同地段的软土路基要因地制宜选择合理的施工方法。作为新工艺的CFG桩法在当下被广泛使用。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(Cement Flash Grave Pile)的简称。是碎石桩经过改良后发展起来的一种新的桩体，是由碎石石屑粉煤灰掺适量水泥加水拌合，由各种成桩机械制成的强度等级C5C25的桩,它具有承载力提高幅度大沉降变形小沉降稳定快工程造低廉,可节省投资 30%-40%，施工速度快,工期短，质量比较容易控制的特点。本文主要对以下几个方面技术进行研究一介绍CFG桩相关理论原理现状；二CFG桩法理论及相关技术探讨及计算公式等三详细介绍CFG桩处理软土路基的施工方法及与碎石桩比较四CFG桩在工程中的实例（实际应用)。软土路基处理中CFG桩法使地基承载能力得到提高，缩短工期，防止路基出现崩塌失稳增加填土工程量的现象。关键词:软土路基 失稳或沉陷 CFG桩施工方法 1绪论1.1前言 我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。日本高等级公路设计规范将其定义为主要有粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土，孔隙大的有机质土，泥炭土以及松散砂的土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略标准。软土的成因一般认为是由于地四纪后期地表水所形成的沉淀物质，多分布在海滨，湖滨，河滨，河流沿岸等地势低洼地带，地表常年潮湿或积水。所以地表往往有大量喜水植物，由于这些植物生长和死亡，使软土中含有较多的有机物，软土路基的处理目的是提高该公路路基的稳定性和承载能力。在公路整理施工中，路基往往是最薄弱最不稳定的环节，路基在多次重复荷载作用下，所长生的累计永久下沉 。软土的处理具有一定的意义1.对软土地基进行改造和加固，改善地基土的剪切特性，压缩特性，渗透特性动力。2.提高软土地基的强度和稳定性，减小低级压缩性减少沉降及不均匀沉降。3.提高地震时软土地基的震动液化，消除区域土的湿陷性，不均匀沉降。4.软土地基经过处理后，防止倒塌下沉倾斜等恶性事故的发生，确保上部基础和结构的使用安全和耐久性。路基沉降是公路建设和使用过程中常见的病害之一，多年来，由于对路基沉降的原因和机理没有足够的了解和深刻的研究，只是在公路建设中存在桥头跳车，路基沉陷等。许多软土路基处理工程除了要求满足地基承载力沉降和不均匀沉降不超过极限的要求外，还要求工程竣工后能以较快的固结速率尽快稳定沉降，以达到尽早使用尽早后期工程的修筑。在软土路基改造上应控制沉降与不均匀沉降。1.2国内外研究现状(软土路基改进方法种类)1.2.1国外软土路基处理中常用方法 纵观公路整体修筑中路基的好坏直接影响上部结构的稳定性，而在路基施工中软土路基是公路路基病害之一，因此国内外在处理软土路基中各有建树。以下是国外软土路基处理中的常用方法。 1.使用土工织物法处理软基。土工织物处理浅层软基是把土工织物敷设在软基上，用以确保施工机械的可行驶性，同时通过均等承受填方荷载。减少地基的局部下沉和侧向位移，进而提高地基的承载力。土工织物处理深层软基采用桩网施工法。是把木桩打入软基，然后用钢筋将木桩顶部连成网格状，在其上敷设土工织物并进行填方。由于填方荷载的大部分有桩群承受，而且土工织物能防止填方材料压入地基中，因而减少了填方的滑塌破坏和沉降量。如图1.1图1.1 土工织物法处理软基 2 深层拌合法处理软基。该法是将石灰或水泥等固化材料拌入软土地基中，使其形成加固的柱体，因而可以早期获得较高的强度，该法抗地基下沉和变形的能力大，可以大大提高路堤的稳定性和减少沉降。如图1.2图1.2深层拌合法处理软基3 注入化学药剂法处理软基。注入化学药剂法是把水玻璃系药剂注入软基，使其形成固结土，增加地基的强度。最近还研制出了以无公害的、经济的二氧化碳气体、水玻璃气液反应砂浆等药剂。之人化学药剂法可作为永久的软基加固措施而得以广泛应用。4 真空联合堆载预压法处理软基。真空联合堆载预压法是真空预压与堆载预压联合工法。该法特点是土体固结加快、强度相应提高，可加快填土速度、缩短工期，而不致在施工时路堤发生滑移。该法1952 年由瑞典杰尔曼教授提出，80 年代我国交通部一航局科研所、南京水利科研院等单位进行了更深入的，研究，使该项技术日趋完善。如图1.3图1.3真空联合堆载预压法处理软基5 轻型填方施工法处理软基。轻型填方施工法是利用大型泡沫苯乙烯块修筑的填方路堤。它重量极轻，0.02 0.04kg/cm3，在挪威公路上使用后的 15 年内，没有发现强度出现问题。沪杭高速公路第 5合同段也使用了该种材料。6 加固填方施工法处理软基。加固填方施工法处理软基是在填方路堤内敷设钢板与锚固钢筋连接的方法进行加固路堤，利用加固材料与土之间的拉力，抑制软土传递的滑塌和侧向流动。日本道路工团采用此法，处理了冲击泥炭灰粘土层组成的十米厚的软基并在软基上修建了十米高的路堤。1.2.2国内软土路基处理常用方法 我国在公路软土路基处理过程中不断总结经验，目前已经拥有多种可靠成型的方法来处理，以下为最常用的方法。 1.换填土法施工。当软土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软土层的厚度又不是很大时，将路基底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石素土灰土二灰土等）或其他强度较高，性能稳定，无侵蚀的材料，并用人工或机械方法压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填土法，它多用于公路构筑物的地基处理。 2.抛石挤淤法施工。抛石挤淤法就是通过向流塑状的，高灵敏度的饱和软土中抛入较大的片石、块石，使片石、块石强行挤出饱和软土并占据其位置，以此来提高地基承载力，减少沉降量，提高土体的稳定性的地基处理法。在修建道路处，若系常年积水的洼地，排水困难，地基为软弱土，承载力极小，而且近于流塑状态，附近又有石料可资利用，经济上事宜时，可考虑采用抛石挤淤法修筑路基。 3.排水固结法。是对天然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载。或在建筑物建造前在场地上先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高方法。该法常用于解决软黏土地基的沉降和稳定问题，可使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。 4.复合地基加固法。是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换加固区是由基体和增，或在天然地基中设置加进材料，强体两部分组的人工路基。(1)砂状挤密法，指用振动，冲击或水冲等方式在软弱地基中成空后，再将砂挤压入已成的孔中，形成大直径的砂所构成的密实桩体。(2)碎石挤密桩法，碎石挤密桩加固软基主要是利用夯锤的垂直夯击填入孔中的的碎石，夯击能量通过碎石向孔底及桩周围的土挤密，并有一些碎石挤入碎石桩四周的软土中，形成碎石桩的同时，桩周也形成一个与碎石交接的挤密带，提高原地基的承载力，碎石桩与桩见地基土形成复合地基，共同承担上部荷载。(3)CFG桩法(4)树根桩法，是一种用压浆方法成桩的微型桩。树根桩是指桩径70250毫米，长径比大于30,采用螺旋钻成孔，加强配筋和压力注浆工艺成桩的钢筋混凝土。(5)夯实扩底与混凝土薄壁管桩法，夯实护底灌注桩通过击入沉管全部现浇混凝土，利用重锤夯击桩端新灌混凝土，在最大限度地扩大桩头的同时，对桩端地基强制夯实挤密。通过桩端截面的增大和对地基土的挤密，显著提高桩头地基承载力，进而提高桩端竖向承载力。然后现浇混凝土桩身，形成桩侧摩阻力。5水泥搅拌桩。指利用喷浆型搅拌机或喷浆型搅拌机将水泥浆或水泥粉喷入软土中形成水泥土的物理化学反应，水泥土硬化后使软土地基的承载力得以提高，减少沉降量。6石灰搅拌桩法，简称DLM法。是将磨细后的生石灰颗粒用压缩空气通竖管送入土中，同时开动电动机，通过传动装于竖管下端的搅拌轮叶，使石灰与软土混合，改善软土的性质。7高压选旋喷桩法，是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为2040MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏体，同时钻杆以一定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，将浆液凝固后，在土中形成一个固结体，从而加固地层。1.2.3 CFG桩的研究现状CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,它是将碎石、粉煤灰、石屑、针对碎石桩承载特性的一些不足，加以改进而发展起来的，CFG桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题，于 1988 年立题进行试验研究并运用于工程实践，1994 年在全国推广。近年来，随着经济的快速发展，政府加大了对基础设施的投资，尤其是交通基础设施的建设，但是在我国沿海及内陆部分地区存在大量的淤泥、淤泥质粘土等软土地基，在这类地基上修建路基，若处理不当会引起路基的质量降低甚至破坏，严重影响行车的安全、速度和舒适性。现阶段高速软基处理已经成为影响工程质量，进度和造价的关键因素之一。当天然软土地基不能满足要求时，目前多采用桩基础或桩箱基础进行处理，但需耗费大量的钢筋，水泥，造价很高，当地基土具有一定强度时，可采用 CFG 桩复合地基或桩板结构复合地基。CFG 桩利用工业废料粉煤灰，不配筋并能充分发挥桩间土的承载力，工程造价低廉，可节省投资 30%-40%，施工速度快，工期短，质量比较容易控制，因此 CFG 桩复合地基比传统的桩基础具有明显的优势，如能很好地应用于工程实际，必然将产生显著的经济效益，社会效益和环境效益，因而在我国比在外国得到了更为广泛的重视，并进行了更多的工程实践，因此CFG桩将会越来越受到人们的重视。1.3论文主要工作安排针对传统软土地基处理方式中的换填土法或碎石桩法无法做到资源的重新利用降低造价,提出了采用CFG桩法施工综合本文,主要有以下内容:(1) 对CFG桩法的成型理论研究,总结前人经验,为软土路基处理提供理论基础 (2)根据成型理论,对CFG桩法施工处理软土路基进行详细介绍(3) CFG桩施工工艺及板结构(4) (4)具体问题具体分析，CFG桩法施工在高速公路中的案例。2. CFG桩复合地基理论研究2.1CFG桩的基本原理2.1.1 CFG桩的组成 CFG桩由桩、桩间土及垫层等3部分组成,一般来说,垫层上部路基传来的基底压力通过适当的变形以一定比例分配给桩及桩间土,使二者共同受力。土体受到桩的挤密而提高承载力,而桩又由于周围土的侧应力增加而改善了受力性能,二者共同工作,形成一个复合地基受整体,共同承担上部路基传来的荷载。2.1.2 垫层的作用 在CFG桩复合地基中,路基通过一定厚度的垫层与桩和桩间土联系,即路基传来的荷载首先传给垫层,再通过垫层传给桩与桩间土。如不设垫层,即垫层厚度为零,当桩端位于坚硬土层时,路基承担荷载后,桩顶沉降变形很小,绝大部分荷载由桩承担,桩间土承载力很难发挥作用;当桩端落在一般粘土层上时,路基承受荷载后,开始绝大部分荷载仍由桩承担,随着时间的增加,路基和桩的沉降不断增加,同时路基以下土体分担的荷载不断增加,即存在一根桩所承担的荷载逐渐向桩间土转移的过程。路基和桩之间设置一定厚度的垫层后,在上部荷载作用下,桩间土的抗压刚度远小于桩的,桩顶出现应力集中。当桩顶压力超过垫层局部抗压强度时,垫层局系数的影响大。随着地基刚度系数的继续增大,中点挠度的增加趋于平缓,即地基的刚度系数达到一定值后,再提高其值,对板的挠度影响不大。2.1.3 桩的作用1)承担路基传来的竖向、水平荷载。2)对地基产生一定的挤密作用。CFG桩在南方地区一般采用挤密碎石桩机方法施工,振动或冲击的挤压作用使桩间土受到一定程度的挤密。实地测试表明,加固后,地基的含水量、孔隙比和压缩系数均有所降低,而土体的密度、压缩模量均有所增加,可以达到改善土质的目的。3)排水作用。在成桩初期,桩孔和周边充填反滤性较好的粗颗粒填料,地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水、减压的通道,可以有效地消散和防止振冲产生的超孔隙水压增高,从而加速地基的排水固结。4)预振作用。在成桩过程中,振冲器以一定的振动频率和冲击力水平方向加速激振土体,使填料和地基土在提高相对密实度的同时获得强烈预振,从而增强砂土抗液化的能力。2.1.4 桩间土的作用1)承担竖向、水平荷载。2)对桩体进行约束,保证桩体正常工作。2.2CFG桩复合地基的计算理论2.2.1 地基承载力计算CFG桩复合地基承载力的计算方法比较多,有规范公式法、吴春林复合地基承载力计算公式、高润国复合地基承载力计算公式、牛志荣等改进的复合地基承载力计算公式的公式等。郑俊杰认为采用牛志荣等改进的复合地基承载力计算公式进行计算比较合理,但应对桩间土提高系数、安全系数k值的取值不应太保守。以下为牛志荣等改进的复合地基承载力计算公式: (1-1)其中,为CFG桩复合地基承载力特征值,;m为面积置换率;为桩的横断面面积,m2;为桩间土强度发挥度,一般工程取0.90.95,对重要或变形要求高的建筑物取0.750.9;Ra为自由单桩承载力特征值,;为桩间土的强度提高系数;为加固后桩间土的承载力特征值,。2.2 地基沉降计算在CFG桩复合地基变形计算中,用分层总和法计算。复合地基的沉降S可认为由三部分组成,即Sc=S1+S2+S3。其中,S1为桩长范围内土的压缩变形;S2为加固区下卧层的变形;S3为褥垫层的压缩变形。由于褥垫层厚度不大,压缩变形量很小,因此可忽略不计。复合地基沉降的规范公式为: (1-2) F为加固区第i层土的压缩模量放大系数;n1为加固区分层数;n2为总的分层数;p0为对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力,; 为第i层土压缩模量,;ai,ai分别为基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面的。2.3 软土路基中的新型 CFG 桩板结构 CFG 桩板结构是适用于处理深厚松软土地基的一种新的结构型式，该结构主要由CFG 桩、钢筋混凝土桩和钢筋混凝土承载板组成，其主要的工作机理是：通过承台板将上部荷载传递到桩体，桩体把荷载散到桩间土、下卧层或桩基底岩石层，从而达到控制松软土路基沉降与变形破坏的目的。CFG桩的主要骨料为碎石，石屑是为了填充碎石空隙，改善骨料级配的次骨架材料，粉煤灰具有细骨料和低号水泥的作用，可以提高桩体的后期强度。CFG桩体强度一般在C10C25之间。水泥掺量较少时，桩体强度较低，接近散体材料桩的变形性状；水泥掺量较高时，桩体具有刚性桩的性状。CFG桩、钢筋混凝土桩、桩间土和承载板共同构成了CFG桩板结构复合地基。CFG 桩板结构复合地基的加固机理可以概括为桩体的置换作用、桩对土体的挤密和加筋作用以及承载板对外荷载的调整均化作用。2.4本章小结本章重点对CFG桩的复合地基机理及地基承载力计算方法，软土路基中的新型 CFG 桩板结构进行总结为之后CFG桩在软土地基处理打基础。3 CFG桩施工工艺及技术特点3.1CFG桩处理软土路基施工工艺 3.1.1 施工机具 CFG桩采用长螺旋钻机引孔 ，用377 的沉管机进行施工 ，由长螺旋钻机，混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成完整的施工体系。3.12施工工艺 1.施工时应按设计配合比配制混合料 ，在搅拌机中加水搅拌 ，加水量由混合料坍落度控制，长螺旋钻孔，管内泵压混合料成桩施工的落度为 160-200，振动沉管灌注成桩的坍落度宜为30-50 振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超出 200。 2钻机就位CFG 桩施工时，钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保 CFG 桩垂直度容许偏差不大于 1% 3混合料搅拌 混合料搅拌要求按配合比进行配料 ，要求计量准确，搅拌均匀.。每盘料搅拌时间不小于60s，混合料塌落度控制在16-20。 4钻进成孔钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。一般应先慢后快，在成孔过程中，如发现钻杆摇晃过难钻时，要放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。施工时还需要考虑施工工作面的标高差异，做相应增减。 在钻进过程中，当遇到圆砾层或卵石层时，会发现进尺变慢，机架出现轻微晃动，可根据这些特征来判定钻杆进入圆砾层或卵石层的深度。 5长螺旋钻孔 ，管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后 ，应准确掌握提拔钻杆的时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，以保证管内有一定高度的配合料，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料，沉管灌注成桩施工拔管速度应按均匀线速度控制，拔管线速度应控制在1.2-1.5mmin 左右，如遇淤泥或淤泥质土，速度应尽可能慢. 6灌注及拔管,CFG 桩成孔到设计标高后,停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后，开始拔管，严禁先提管后送料。成桩的提拔速度宜控制在 2-3mmin，成桩过程连续进行，要避免因后台供料慢而导致停机待料.。若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告货物已掌握施工现场的土质情况，避开饱和砂土、粉土层，不得在这些土层内停机。灌注完成后，用水泥袋盖好桩头，进行保护施工中每根桩的投料量不少于设计灌注量。 7施工中桩长允许偏差为 100桩径允许偏差为20 垂直度允许偏差为 1对满堂布桩基础，桩位允许偏差为0.5 倍桩径对条彤基础,垂直于轴线方向的桩位允许偏差为0.25 倍桩径;顺轴线方向的桩位允许偏差为0.3 倍桩径对单排布桩桩位允许偏差不得大于60. 8上一根桩施工完毕后,钻机移位,进行下一根桩的施工.3.2CFG桩施工质量控制1 测量放线复核。包括原始测量定位和每个桩位的复核，防止产生重大事故，每根桩就位前，检查桩位是否符合设计要求，必须先检查轴线和控制桩，以防止出现过大偏差，认真核对图纸与桩位，防止漏桩，分清桩的类型，测量放线要提前 24h报验。2相关质量控制制度建立。图纸会审制度参加图纸会审，组织技术交底，严格按照施工图施工，保证桩位的准确桩端到位。桩数不缺必须编制具有针对性，措施具体，施工流程清楚#顺序合理的施工方案。组织保障制度制定质量责任制，贯彻执行质量责任制定期进行督促检查，做到奖罚分明，责任到人，专人负责，分配与质量挂钩。制定质量评定制，质量奖罚制度。工程质量检验制度包括材料设备进场检验制度、施工过程的检验，施工结束后的抽样检测质量问题处理制度编制施工质量问题预案，做到预防问题，处理及时，处理恰当。严格按要求施工在施工准备阶段，应根据地质情况合理地选用施工机械。这是确保 CFG桩复合地基施工质量的有效途径。 选择好施工工艺后，要严格按要求施工，把握各个施工要点，各个施工环节，因此在施工准备阶段在确定的施工方案时，设计好相应的技术和质量保证措施，做到心中数。正确的打桩顺序在饱和的松散粉土中施工，由于散粉土振密效果好，打桩施工完后，土体密度会有显著增加。而且打的桩越多，土的密度越大。在补打新桩时，一是加大了沉管难度；二是非常容易造成已打桩断桩； 此时隔桩跳打方法不宜采用，当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对己结硬的已打桩产生影响。此时应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩，严格控制拔管速率控制混合料泵送量与拔管速度相匹配，不得停泵待料。拔管速率太抉可能导致桩径偏小或缩颈断桩，两拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩项浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。放施工对应严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在1.2-1.5m/min，一般桩顶浮浆可控制在 10cm 左右。控制好混合料的坍落度大量工程实践表明，坍落度的大小对 CFG桩施工质量影响最为显著。混合料坍落度过大，会形成桩项浮浆过多，形成混凝土的离析和泌水，桩体强度也会降低；而且会导致混凝土流动性降低，频繁堵管。坍落度控制在 3-5cm 时和易性好，成桩质量容易控制加强施工监测和反馈在施工过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施。 重点应做好施工场地和已打桩桩顶标高观测，经纬仪跟踪进行桩轴线的控制，及时抽查浇筑质量，对承压水压力气环境中时，氯离子也会从混凝土表面逐渐扩散到钢筋表面并使钢筋脱钝而锈蚀，在上述所列病害类型中， 各类病害对混凝土的影响程度不同，同种病害在不同的混凝土建筑物上造成的破坏也不同，并且各种病害还会交叉感染，比如说，裂缝的存在会引起渗漏溶蚀、环境水侵蚀、冻胀破坏的扩展、混凝土碳化和钢筋锈蚀等。3.4预防对策 随着运行期的增长及时的维护和修补也是必要的，但是很多相关混凝土的病害却不是一般的老化问题，因此要减少或预防混凝土病害就要从这几个方面采取预防措施。1工程设计1水工混凝土建筑物的设计要从按强度设计的模式中解脱出来更多地考虑长期使用过程中由于环境作用引起结构材料性能劣化腐蚀对结构安全性与适用性的影响尽可能延长工程寿命。2同一建筑物中的不同构件 所处的工作环境可能存在差异其遭受病害的可能性和程度也会不一样所以对于局部可能遭受病害严重的构件设计成拆装和可更换型的从而延长建筑物使用寿命。3加强构造设计中的要求对混凝土表面进行粉刷或涂膜延缓碳化或减少水质侵蚀在有效范围内增大混凝土钢筋保护层对混凝土裂缝最大宽度的允许值进行严格限定设置合理的伸缩缝沉降缝和施工缝让结构可以自由变形避免裂缝和不均匀沉降等另外还可以设置有效的防渗排水抗冲刷和抗磨蚀措施等。2工程原材料合理选择水泥品种和标号尽可能选用水化热小的水泥适量掺加粉煤灰或矿渣等掺和料严格进行拌和用水检验避免氯离子等有害离子超标尽可能采用较小的水灰比减少孔隙率采用杂质少粒径适中级配好坚固性好的砂石骨料合理使用和掺加减水剂和引气剂等外加剂3施工工艺严格执行施工监理和竣工验收制度 并进行耐久性专项质量检验制定完备的温控措施计划在施工中严格执行改进施工机械改3.3CFG桩的优势 CFG桩不同于碎石桩等散体材料桩,其桩身具有较高粘结强度,在竖向荷载作用下,桩身横向变形不显著,不会象碎石桩一样出现鼓胀破坏,且其临界桩长比碎石桩大得多,一般可全桩长发挥侧摩阻力。当持力层为良好土层时,CFG桩具有明显的端承作用,它可以把外荷载传到深层地基,桩土应力比远大于碎石桩,从而大幅度提高复合地基承载力。与钢筋混凝土桩相比,桩体强度和刚度要小得多,在桩土共同作用下,地基土的强度得到一定发挥,相应地减少了对桩的承载力要求,桩体强度大于某一数值后,桩体标号的提高对复合地基承载力没有影响,这样有利于充分发挥桩体材料的潜力,降低地基处理费用。3.4本章小结本章主要阐述，CFG桩在处理软土路基中的施工工艺，施工中的质量控制，预防对策，CFG桩的优势。由于当下高等级公路的软土路基处理是一项技术要点，特殊的工程概况下要具体问题具体分析用实践来证明，因此还必须通过具体的高速公路CFG桩处理软土路基来验证可行性，并对CFG桩处理软土路基进行推广应用。4. CFG桩在丹海高速软土路基处理的应用 4.1 工程项目概况丹海( 东港至海城段) 高速公路是国家高速公路网规划中丹东至锡林浩特高速公路 ( M2 0 ) 的 重 要 组 成 部 分, 设 计 速 度1 00 k m/ h , 路基宽度 2 6 m, 路线全长 143 . 15 9 k m, 其中 K1 + 00 0K 2 + 9 60 段为软土路段。4.2 工程地质情况该软土路段地层主 要以第四纪海陆交互 相沉积地层为主, 主要为亚粘土、淤泥 质粘土、淤泥质亚粘土、淤泥、泥炭土、 粘土、 粘土混碎石, 上部为亚粘土, 厚度 0. 6 m 4. 0 m, 为硬壳 层, 在 亚粘土下部深度 0. 7 m 1 2. 7 m, 分布厚度 1. 0 m 11 . 8 m。4.3 CFG 桩法在丹海高速公路软土处理中的应用丹海高速公路 K1 + 04 0 K2 + 9 60 段为海蚀平台, 地势平坦, 基岩起伏较大, 地下水类型为潜 水, 水 位埋深 一般为 0. 6 m2 . 5 m, 水位较高, 软土主要为淤泥质亚粘土和淤泥, 厚度为 1. 0 m1 1. 5 m, 上覆 0 m 2 . 9 m的亚粘 土。该段软土路基处理可以采用塑料排水板、袋装 砂井法 、 粉喷 桩法 及 C FG 桩 法等 方法, 但是考虑到该软土路段水位较高、下伏基岩起伏较大且高速公路施工一般要求施工快、工期短的特点, CFG 桩法对该段软土进行处理无碎石封层对行驶质量并无改善。4.31 CF G 桩法主要技术参数的确定1) 桩径、 桩长。CF G 桩径一般取 0. 4 m, 对 于基岩 起伏地 段,桩长取地面至基岩的深度, 加固效果更佳。2) 桩孔布置 及间 距。为使 桩均匀 分担 荷载 和桩间 土得 到均匀挤密, 桩孔 宜 按 等边 三 角形 布 置, C FG 桩孔 中 心 间 距一 般 为1 . 0 m 1. 5 m, 当已确定单桩承担的加固面积时, 可按 式( 1 ) 计算桩距:a = A c ( 1)其中, a 为桩距; A c 为单桩承担的处理面积, 一般取 1 m2 2 m2。3) 单桩 、 复合 路 基承 载力 标准 值及 沉降 量。根据 J GJ 7 9 - 91建筑地基处理技术规范中推荐的单桩承载力标准计算公式为:Rk= qsL S + A Apfk( 2)其中, qs 为桩周土的平均摩擦力, 淤泥可取 5 kPa 8 kPa, 淤泥质土可取 8 k Pa 12 k Pa, 粘性 土取 12 kP a 15 k Pa; L 为 桩身有效长度; S 为桩 周长 度; A 为桩 端土 天 然承 载力 折 减系 数; A p为桩的截面积; f k 为桩端土天然承载力标准值。通过褥垫层, 使桩 和桩 间土紧 密结 合, 充分发 挥桩 间土 的挤密作用, 形成复合路基。复合路基最终实际承载力按式( 3) 计算:f zk =n pR k ( A - n pA p ) f sA( 3)其中, n p 为 总桩数; R k 为 单桩承 载力; A p 为单桩 截面积 ; f s为桩间土实际承载力; A 为参与计算路基总面积。当 CF G 桩复合路 基承受 上部 传来 的垂 直荷 载( 桥 梁等) 后,所产生的垂直沉降 S 包括桩土复合层本身的压缩变形 S 1 和桩土复合底面以下土的沉降 S 2 之和, 由于桩土复合底面 为基岩, 变形量 S 2 很小可忽略不计。桩 土复合 层的压 缩变形 可按 式( 4 ) 进行计算:S 1 =( P + P 0 ) L2 E 0( 4)其中, P 为桩土复合层顶面的 平均压 力; P 0 为桩 土复合 层底面的附加压力; L 为桩 长; E 0 为桩 土复合 体的 变形 模量, 其 值为E 0= mEp + ( 1 - m ) E s , E p 和 E s 分别为 桩身 灰土和 桩间 土 的变形模量。4.32CFG 桩的施工1) 施工方法。根据软土路段土质的实 际情况, 采用长螺 旋钻机管内泵压 水泥、 碎石、 砂、 粉煤 灰拌合 料灌注 成桩工 艺, 挤 密桩体四周土体 及依靠混凝土 与桩 周土体 的摩 擦力 来起到 加固 软基的作用。2) 桩体材料。C FG 桩桩体混合料由水泥、 碎石、 砂、 粉 煤灰加水在搅拌机中强制搅拌而成。a . 水泥选用 P . O4 2. 5 水泥, 其各项指标符合5 客运专线 高性 能混凝 土暂 行技 术条件6 要求。b . 碎石选用 5 mm 10 mm 和 1 0 mm 25 mm 两种级配。母岩抗压强度为 10 0 M Pa 以上 。c. 砂 为中粗砂, 细度模数 2 . 2 3. 0。d . 粉煤灰应选用 级或 级以上等 级粉煤灰, 掺量 约 30 % , 其各项指 标符符合 5 客运专线高性能混凝土暂行技术条件6 要求。3 ) 褥垫层。宜用中砂 、 粗砂、 级 配砂石等, 最大粒 径不宜 大于3 0 mm, 不宜选用卵石, 卵石咬合 力差。褥垫 层厚度 宜取 1 50 mm 3 00 mm。4 ) 设备及机 具。长螺 旋钻机、 地 泵、 发电机、 小 型挖 掘机、 5 t自卸汽车。4.33 CF G 桩法技术要求1 ) 施工前按设计要求 由试验室进行配合 比试验, 施 工时按配合比配制混合料。2 ) 桩机就位, 调整桩管垂直, 偏差不大于 1. 5% 。3 ) 控制钻孔入土深度, 桩长偏差在+ 1 00 mm 内。4 ) 管内 泵压混合 料成桩 施工, 拔管 速度应按 匀速控 制, 拔管速度应控制在 1. 2 m/ mi n 1 . 5 m/ mi n 左右。5 ) 施工时, 桩顶标高应高出设计标高, 一般不应小于 0 . 5 m。6 ) 褥垫层厚度宜为 15 0 mm 30 0 mm, 由设计确定。4