地基加固与处理论文

1、地基加固与处理论文专业班级:土木1005姓名：杨秋贵学号：1217100133指导教师:王星华2013年10月10日标题:地基加固与处理、长短组合桩加固地基提要螺杆型长短桩复合地基在工程地基处理中得到了成功应用。本文主要介绍了工程 的概况、螺杆型长短桩复合地基的原理、设计、施工工艺和效果分析。1、工程概况海口市某项目场地原属海漫滩，人工填海造地，于2004年4月竣工。由10栋8层公寓 楼和6栋2-3层豪华别墅群组成。2003年初，由原管桩方案改为长短桩复合地基加固处理方案。其长桩首次应用了螺杆 桩新技术，确保了质量，提前了工期，节省了投资。建筑物总占地面积约为128亩，均采用筏板基础，基础埋深

2、为1米，上部设计荷载（修正 后的地基承载力特征值）分别为200KPa，160KPa，140Kpa。建筑物的绝对沉降不大于30mm。 其中8号楼基底占地面积为1683.54平方米。2、地基处理方案的确定本项目基础方案进行充分的论证，对原桩基础方案作了修改，采用螺杆型长短桩复合 地基。螺杆桩作为一项新型桩，是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”组合式桩，该桩及成桩 工法简称螺杆桩技术（该技术2003年申请了发明专利，名称为“半螺丝桩及其成桩工法”， 2005年获得了专利）。该技术已被列为“2004年海南省建设科研项目”、“2005年建设部科 学技术项目计划”、“2005年全国建设科技行业推广项目”。

3、现浇螺杆桩是在施工过程中采用 桩机钻具旋转挤压土体泵压混凝土成桩。与打入式预制桩相比，施工噪音低、无振动、对已 施工的桩无影响；与全螺旋钻、普通泥浆护壁成孔的灌注桩相比，无泥浆污染和弃土问题。 螺杆桩承载力高，质量易保证，施工工效快，日成桩（直径400500mm）400600延米.是一 种具有很高实用价值的新型桩。螺杆型长短桩复合地基原理在荷载作用下，地基中的附加应力随着深度增加而减少，为了更有效地利用复合地基中桩体图2长短桩复合地基位移等值线图和应力等 值线图的承载潜能，可以取不同长度的桩体以适应附加应力由上而下减小的特征用于压缩土层较 厚的地基。从复合地基应力场和位移特性分析可知，由于复合

4、地基加固的存在，高应力区向 地基深度移动，地基压缩土层变深。为了减少沉降，对较深的土层进行处理,采用沿深度变 强度和变模量的长短桩复合地基可以有效减少沉降，降低加固成本。在长短桩复合地基中， 加固区浅层地基中既有长桩、又有短桩，复合地基置换率高。不仅地基地基承载力高，而且 加固区复合模量大，可以满足加固要求。在加固区深层地基中，附加应力相对较小，只有长 桩，也可达到承载力要求，有效减小沉降的目的,更符合荷载作用下地基中应力场和位移场 特性。4、螺杆型长短桩复合地基的设计地质资料显示本场地为软弱地基，上部存在人工填土及淤泥质土等较厚软弱层，其承载力 较低（人工填土估算45Kpa，淤泥质土为70K

5、pa）。用短桩（柔性桩）对桩间土上部软弱层 进行改善，增大桩间土的承载能力，减小刚性桩的应力集中。再与长桩（刚性桩既螺杆桩） 共同作用形成长短桩复合地基来提高地基的承载能力。短桩除了参与提高地基承载力外，还 能增大地基土竖向刚度，减小复合地基加固区变形。同时，刚性长桩对柔性短桩而言，还可 起到护桩及参与抑制复合地基周围土体隆起的作用。1）承载力计算（1）.短桩复合地基的承载力估算：fsp,k1=m1Ra1/Ap1+P（1 -mi）fsk1（1）式中：fsp,k1短桩复合地基承载力标准值（kPa），参照建筑地基处理技术规范（JGJ79 -2002）中复合地基承载力的计算；根据式（1）计算可得短桩

6、复合地基的承载力.=m2Ra2/Ap2+P(1 -m2) fsk22 (2)（2）长短桩复合地基的承载力特征值估算fsp,k2因此，根据式（2）计算可得长短桩复合地基承载力特征值:（3）长短桩复合地基修正后的地基承载力特征值估算.根据式（3）计算可得长短桩复合地基修正后的 地基承载力特征值：fa= fak+nby（b-3）+ndym（d-0.5）处理后的复合地基承载力满足设计承载力（设计为200kPa）要求。5、施工工艺1）螺杆桩施工工艺：螺杆桩是采用螺杆钻机旋转挤压成孔，起钻同时用管内泵压灌注细石混凝土至孔底的一 种成桩工艺。该桩型具有成桩速度快，桩身强度高，且无噪音等优点，其具体施工工艺如

7、下：测量放线一钻机就位调平一钻进成孔一至设计标高停钻一泵送混凝土、提钻一至设计标 高停泵一提钻至孔口成桩钻进过程中随时观察仪表电流不得超过额定电流值。在钻至设计深度后，对于螺杆桩下段 螺纹部分而言：反转动力头随之提钻是同时进行的，而且每旋转出的高度等于提升装置提升 的高度。二、真空预压法地基加固处理随着社会经济的不断发展与进步，人类在软土地基上进行的工程建设越来越多，其地基技术 也日益多样化，许多新型实用的技术也被越来越多地应用到工程实践中，其中真空预压法和 CFG桩法作为新兴的软土地基处理方法，已被广泛应用于工程建设中，取得了良好的经济 效益和社会效益，成为加固软土地基的一个行之有效的、常规

8、实用的方法。本文对国内外真空预压技术和复合地基的发展和研究现状作了简要介绍，特别介绍了 CFG桩复合地基的发展过程；论述了 CFG桩复合地基的工程特性及其核心技术一褥垫层的 作用；介绍了 CFG桩复合地基的设计方法以及CFG桩复合地基的施工工艺；在介绍加固机 理的基础上，对真空预压法的施工步骤、施工内容等进行了详细阐述。真空预压法的概念真空预压系统由抽真空系统和排水排气系统两部分组成，膜上下压差一般可维持在610730mHg,即8095kPa左右，一般取85kPa作为设计真空度。真空预压法处理地基施 工步骤为：首先在原地基表面铺垫一定厚度（通常为50cm）的砂垫层，再在土体中打入砂井、 袋装砂

9、井或塑料排水板（以下如不特殊说明，一律称为砂井）作为竖向排水体。将不透气的薄 膜铺设在砂垫层顶面上，薄膜四周埋入不透水土中，借助埋设于砂垫层中的管道，通过抽真 空装置将薄膜下砂垫层中的空气抽出，使其形成相对负压，由于砂井渗透性较大，该负压能 够快速传递到砂井深部，从而在砂井和砂井周围土体之间形成孔压差，使土体中的孔隙水流 入砂井并被排出，以达到固结。真空排水预压法加固软土地基的方法是属于排水固结法的一 种，由加压系统和排水排气系统以及密封系统三部分组成：1、加压系统。主要是起固结作用的荷载，使地基土的有效固结压力增加而产生固结。2、排水系统。设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件和借助

10、于排水系统 来传递真空压力，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离，减少加固时间。3、密封系统。是施加真空荷载成功与否的关键，也是真空排水预压法能够显著改善地 基条件的保障。真空预压法及其加固机理用抽真空来加固软土地基的方法，称为真空预压法，最早是由瑞典皇家地质学院杰尔曼 教授（W. Kjellman）于 1952年提出的，属于预压固结方法的一种。粘性土地基一般具有大的 孔隙比，在上面加以预压荷载或抽真空，当具有排水通道时，孔隙内的水被挤出去，孔隙比 减小。但因为粘性土的渗透性小，所以沉降需要很长的时间。真空预压法是以事先完成的沉 降和由于固结使地基强度增加的两个要素为目标的。并且，这种方法成立的

11、背景，是具有可 封闭粘性土地基在真空预压下固结使强度增加、消除沉降，并具有不可逆性。一种加固方法的推广、应用，需要在理论上认清加固机理的基础上，确定可靠的设计计 算方法和有效的施工工艺。真空预压法自50年代提出之后，由于没有建立完整系统的理论 和有效的施工工艺，因此国内外在以后多年的工程中虽然也有不断探索，但应用不多，真空 度不高，理论进展不大。抽真空，在地基中某些边界造成负压源，将土孔隙中的部分水分抽出，从而使土产生固 结而加固，此种处理软土地基的方法通常被称为真空预压法。该法在近几年，尤其是我国对 其机理进行了深入的研究之后，更得到了广泛的应用。近年来不仅在软粘土地基加固中大力 推广，并且

12、已经尝试用真空预压法加固碱渣软土地基，并已获得成功。真空预压法系将不透气的薄膜铺设在需要加固的软土地基表面的砂垫层上，然后打设垂直排水通道，借助埋设于砂垫层中的管道，将膜下土体间的空气抽出， 使其形成真空，利用真空作用，使土体加速排水而压密。（如图23）。图2-3真空预压示意图在真空作用下土体的固结过程可以认为是孔隙水压力消散的过程。即抽真空时先后在地表 砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、砂垫层之间形成压差，在 此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结。根据固结理论，土 骨架变形过程就是孔隙水排出过程，当总应力保持不变时，有效应力随着孔隙水压力的减

13、少 而增加，因而使土体排水固结。真空预压法加固软土地基的施工工艺布置真空滤管和出膜装置真空滤管采用62mm透水软管，外包尼龙纱布或土工织物等滤水材料，达到只透水不 透砂。埋设前先将滤管放到埋设位置附近，然后按滤管布设位置在砂垫层上开沟，把滤管放 到沟里埋好，处理好接头及出膜口。滤管要埋设在砂垫层中间，不能出现滤管底部贴泥面， 滤管顶面露天的现象。滤管埋深20cm，管与管之间接头采用三通或四通联接，用铅丝拧紧。 铅丝结头严禁朝上，连接处必须留有一定的余地，以免由于不均匀沉降造成扭曲。滤管周围 必须用砂子填实，严禁架空漏填。对于加固区内需要出膜的水位管、分层管，在抽真空前必须全部封闭；在测试期须采

14、取 一定的措施对出膜口以及管口进行密封处理。滤管布置完成后，应把出膜管与过滤管连接好并培实砂子，出口压盘与砂垫层表面应平 齐，并放好下橡胶垫圈。挖填压膜沟本预压区四周开挖压膜沟，开挖前用经纬仪放线，并做好标志。采用机械辅以人工挖沟， 开挖时保证断面尺寸，切断透水层。把压膜沟区的砂、粉土全部清理干净，并运到加固区外 存放。压膜沟深度可根据现场实际情况确定，但必须切断透水层，最浅进入不透水层顶面以 下1500mm，边坡宜为2： 1。压膜沟处的塑料板不剪断，要沿沟边向上插入到砂垫层中， 插入长度不少于20cm。密封沟回填时用纯软粘土填实。纯粘土要湿而软，不能有大块，以确保膜的密封性。密 封沟回填高度

15、为砂垫层上800mm。铺设密封膜为保护密封膜在堆载体作用下，不被下部砂垫层中的异物扎破，在密封膜下部铺设一层 编织布作保护层。编织布要进行搭接和缝合，铺设宽度应大于密封膜的宽度。安装真空设备真空预压区设计要求布设射流泵24台，适当增加泵的数量，可加快真空度向下传递的 速度，减少深度方向上的真空度衰减，增加深处土层的真空度，从而加速土体的固结，提前 达到设计要求的沉降量和固结度。为缩短工期，施工过程中确保不停泵，利于抽真空顺利进行，另外留6台作为备用。采 用高效能真空射流泵，能够满足设计要求形成96KPa的真空压力。安装时按设计要求的射 流泵布设图进行，必须保证位置准确，连接处要密封，安装后进行

16、调试，检查质量，作好抽 气准备。接通抽真空设备，将所有射流泵电源接入监控室，统一监测各泵运转情况，电工昼 夜轮流值班，并定期巡查，发现问题及时处理。真空抽气预压处理试抽气前，先调整各种仪器的初读数，进行开泵抽气，检查膜上是否有漏洞。在试抽气 阶段，施工管理人员要逐台检查射流泵的工作效率.射流箱上的真空表。试抽真空时间约为 510天，要求密封膜下真空压力达到80KPa，当真空度达到80KPa后，及时报监理工程师 验收并开始恒载计时。在正常抽气阶段进行真空压力观测：抽气初期，每两小时记录1次膜 下真空表和膜外真空表读数，待膜下真空度达到80kPa以上后，每四小时记录1次。施工工艺与要求CFG桩成桩

17、方式有振动沉管成桩、长螺旋钻孔灌注成桩和长螺旋钻孔管内泵压混合料 灌注成桩等几种。各种成桩方式的适用范围：长螺旋钻孔灌注成桩适用于地下水位以上的粘性土、粉 土、素填土、中等密实以上的砂土;长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩适用于粘性土、粉 土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地；振动沉管灌注成桩适用于粉土、粘性土 及素填土地基。长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩施工的工艺流程为：钻机就位一成孔一钻孔到 预定标高一预先在搅拌机内按给定配合比搅拌混合料一通过溜槽将搅拌好的混合料投入混 凝土泵料斗中一启动混凝土泵将混合料通过输送线泵入钻杆芯管一边泵送砼边提升钻杆一 成桩一钻机移位。长螺旋钻孔管内泵

18、压混合料灌注成桩施工控制的关键因素有：混合料搅拌质量直接影响成桩的质量和施工速度。当混合料出现搅拌不均匀、离析、 泌水等质量问题时易产生堵管而无法正常施工，这种现象为“自锁”现象，故混合料搅拌时 间控制不少于60s。控制成桩提拔速度和保证连续提拔。在施工时钻机提拔速度宜控制在23.5m/min, 应根据提拔速度确定混凝土泵的泵送量，施工中严禁出现超拔。保证排气阀正常工作。在混合料连续输送过程中，成桩时若排气装置不能正常工作， 将导致混合料中存有气泡、桩体空心等情况发生。在施工过程中，要求经常检查排气阀，防 止排气阀被水泥堵塞。结语本文综述了真空预压法和CFG桩复合地基的发展及应用现状；简述了真空预压法的加 固机理；CFG桩法褥垫层的