地基处理课件-5深层密实法

1、地基处理 (subgrade Treatment/Improvement)4.1 Dynamic compaction1、IntroductionDefinition of the dynamic compaction是一种将重锤，从几米到几十米的高处自由落下，给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的强度并降低其压缩性，改善地基性能的一种方法。Weight of the hammer 1040tons，Maximum200tonsHeight of the hammer 830m， Maximum40m强夯法定义锤重锤距Dynamic compaction equipment强夯法设备Chara

2、cteristics of dynamic compaction（1）适用范围 适用于碎石土、砂土、砾土、低饱和度的粉土、粘性土、湿陷性黄土、杂填土等地基。（2）应用到的工程 可应用于工业厂房、民工建筑、设备基础、油罐、堆场、公路、铁路、桥梁、机场跑道、港口码头等工程的加固。（3）处理效果明显，可明显提高地基承载力、压缩模量、消除湿陷性、膨胀性、防止振动液化。（4）有效加固深度大 一般能量处理深度为68m，多层强夯处理深度可达2454m。（5）施工机具简单、施工快捷。（6）节省材料、工程造价低特点2、Principle of reinforcement（一）Dynamic Compaction

3、（二）Dynamic Consolidation（三）LiquefactionFor the different subgrade soil, the principle of reinforcement can be classified as:加固机理动力密实动力固结液化(一) Dynamic CompactionPrinciple：土体中大多数含有以微气泡形式出现的气体。强夯时的强大冲击使气体压缩、孔隙水压力升高，随后在气体膨胀、孔隙水排出的同时，孔隙水压力下降，从而土体中的孔隙减小，土体变得密实。例如：（非饱和土）非饱和土中的空气被挤出，土颗粒产生相对位移夯实变形效果：夯击1遍，夯坑为

4、0.61m，承载力提高23倍。对于非饱和土，中等夯能，土中气体最多可减少60。多孔隙、粗颗粒非饱和土的强夯加固基于动力密实的机理。(二) Dynamic consolidationPrinciple：冲击能破坏土体结构土体局部液化并产生裂隙加速孔隙水排出土体固结强度逐渐提高增加排水通道软土的触变性Theoretical model of dynamic consolidation：Assumption: 含有少量气泡的可压缩液体 固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的 弹簧刚度为变数 活塞有摩阻力细颗粒饱和土的强夯加固基于动力固结原理。Compressibility of unsatura

5、ted soil 根据基本假定 ，在强夯能量作用下，饱和土气体体积首先被压缩，孔隙水排出，超静孔隙水压力减少，在强夯瞬间，会产生有效的压缩沉降。Partial liquefaction 夯击能加大，气体的体积百分比接近0，土体不可压缩，此夯击能称为“饱和能”，土体液化，吸附水成为自由水，土的强度下降到最小，说明弹簧常数是可变的。Alterable permeability coefficient 夯击瞬间土体产生裂隙，改变排水通道，改变了渗透系数。Sensibility and recovery of strength 强夯土体结构破坏抗剪强度降低时间推移强度逐渐恢复非饱和土压缩性局部液化可变

6、的渗透系数灵敏性和强度恢复（三）Liquefaction 在巨大的冲击应力作用下，土中超静孔隙水压力迅速提高，导致局部土体液化，土体强度消失，土粒通过自由地重新排列而趋密。设计参数主要有： 有效加固深度； 夯击能； 夯击击数； 夯击遍数； 两遍夯击的时间间隔； 夯击点布置、夯击处理范围； 垫层铺设。3、Design and calculation设计与计算（一）有效加固深度 反映处理效果参数，选择方案的依据H-加固深度，mW-夯锤重，kNh-落距，mK-有效深度影响系数, 0.340.8，黄土为0.340.5 （一） 有效加固深度（二）夯击能 单击夯击能 单位夯击能 最佳夯击能单击夯击能不能太

7、小原因：太小，无法使水与土颗粒产生相对流动，水就不能排出，此种情况下，仅仅靠增加夯击数不能产生加固效果，甚至可能使地基形成“橡皮土”。在相同单击夯击能条件下，重锤低落较轻锤高落，加固效果好。（二） 夯击能单击夯击能夯锤重与落距的乘积，根据规范确定。 一般情况下，对于粗颗粒土可取10003000kN/m3；细颗粒土可取15004000kN/m3 之后确定夯锤重量：根据有效加固深度选用，410m时，选用1018t重锤施工；大于10m时，选择大于18t的重锤施工； 然后确定夯锤面积：一般填土和非饱和土，34m2，饱和软土， 46m2 单位夯击能单位面积上所施加的总夯击能可通过现场试夯得到；或参照下表

8、。（二） 夯击能 最佳夯击能某一夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的上覆土压力的夯击能。（二）夯击能（三）夯击击数 达到最佳夯击能的夯击次数即为夯点每遍的夯击次数。 一般通过现场试夯得到夯击击数和夯沉量的关系曲线确定，且应同时满足下列条件：（1）最后两击的平均夯沉量不大于：当单击夯击能小于4000kNm时为50mm；当单击夯击能为40006000kNm时为200mm；（2）夯坑周围不应发生大的隆起（3）不因夯坑过深而发生提锤困难。 （四） 夯击遍数根据地基土的性质确定。一般可采用点夯23遍，最后再以低能量满夯1遍。对于渗透性弱的细颗粒土地基，减少夯击击数，增加夯击遍数。对于粗颗粒土，增

9、加夯击击数，减少夯击遍数。（五）两遍夯击的时间间隔两遍夯击之间应有一定的时间间隔，取决于超孔隙水压力的消散时间。渗透性较差的黏性土地基间隔时间34周，渗透性较好的地基可连续夯击。针对渗透性较差的黏性土地基，埋设袋装砂井或者塑料排水板，加速孔隙水压力的消散。（六）夯击点布置和夯击范围 夯击点布置夯点位置可根据基础平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。 夯击点布置（等腰三角形布置方法）保证了横向承重墙以及纵横墙交接处墙基下均有夯点。 夯击处理范围大于建筑物基础范围。每边超出基础

10、外缘的宽度宜为设计处理深度的1/22/3，且不宜小于3m；对于有液化势态的地层，每边超出基础外缘的宽度不宜小于设计处理的深度。（七）垫层铺设对场地地下水位在2.0m以下的砂砾石地基，可直接强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱和粘性土和易液化流动的饱和砂土，需铺设垫层才能强夯；一般垫层厚度为50150cm，垫层材料宜采用粗颗粒的碎石、矿渣、砂砾石，同时粗颗粒粒径宜小于10cm；例1：某场地表层为松散的砂土，厚度为7.5m，拟用强夯法处理，现有质量为20t的夯锤，请选择起吊高度。对于砂土，有效加固深度78m的单击能为3000kNm，锤的重力为200kN，则起吊高度为15m。例2：以下陈述与夯击次

11、数无关的是（） A、夯坑夯沉量 B、夯坑侧壁的隆起量 C、孔隙水压力 D、两遍夯的间隔时间例3：强夯法处理地基时，其处理范围应大于建筑物基础范围内，且每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的（），并不小于3m。 A、1/4-3/4 B、1/2-2/3 C、1/5-3/5 D、1/3-1例4：强夯法中，夯点的夯击次数，应按现场试夯的次数和夯沉量关系曲线确定，当单击能小于4000kNm时，最后两击的平均夯沉量不大于（）mm。 A、50 B、80 C、120 D、150例5：强夯法不适用于如下哪种地基土 A、松散砂土 B、杂填土 C、饱和软粘土 D、湿陷性黄土例6：强夯的加固深度与（）无关 A、地下

12、水位 B、梅那公式的修正系数 C、夯锤底面积 D、夯击次数例7：以下陈述与夯击次数无关的是（） A、夯坑夯沉量 B、夯坑侧壁的隆起量 C、孔隙水压力 D、两遍夯的间隔时间例8：在确定强夯法处理地基的夯点夯击次数时，下列哪一条可以不作为考虑的因素（）A、土中超孔隙水压力的消散时间 B、最后两击的平均夯沉量C、夯坑周围地基的隆起程度 D、夯击形成的夯坑深度例9：在强夯法施工中，常用的夯锤重量为（）tA、515 B、1025 C、1530 D、2045例10：强夯加固地基主要是由于强大的夯击能在地基中产生强烈的（）对土体作用的结果。（多选题）A、剪应力 B、剪切力 C、冲击波 D、动应力例11：某湿

13、陷性黄土地基采用强夯法处理，拟采用圆底夯锤，质量12t，落距13m，梅那公式修正系数0.55，估算强夯处理的有效深度为（）m。A、5.67 B、6.87 C、7.5 D、8.2例12：某建筑场地为砂土场地，采用强夯密实法进行加固，夯锤重量20t，落距离20m，该方法的有效加固深度为（）A、67m B、78m C、89m D、99.5m4、施工及质量检查(1) 施工机具及设备夯锤 起重设备 脱钩装置夯锤(1) 施工机具及设备重量：国内一般有6、10、12、16、20、25、30、30t等材料：铸铁：稳定性好，夯坑深时容易造成起锤困难外钢板内混凝土：冲击后晃动大形状：圆形、方形，以及气孔式和封闭式

14、。其中以圆形气孔式较好。 起重设备(1) 施工机具及设备国外常采用履带式起重机，通常吨位在100t以上；国内通常使用小吨位起重机，其中采用滑轮组和脱钩装 置来 起落夯锤。 脱钩装置(1) 施工机具及设备施工时将夯锤挂在脱钩装置上，一旦达到预定高度，通过钢丝绳开启脱钩装置。(2) 施工步骤 清理并平整施工场地； 铺设垫层 夯点放线定位标出第一遍夯点位置，并测量场地高程； 起重机就位，夯锤置于夯点位置；测量夯前锤顶高程以及夯点周围地面标高； 将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程以及夯点周围的地面标高； 重复步骤，按设计规定夯击击数及控制标准，完成一个夯点

15、的夯击； 换夯点，重复步骤至，完成第一遍全部夯点的夯击； 用推土机将夯坑填平，并测量场地高程，停歇规定的间歇时间； 在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。(3) 施工要点正式施工前进行试夯；强夯前应查明场地范围内地下构筑物、管线的情况，采取必要措施来防止施工破坏；设置隔振沟等隔振或防振措施；宜采取措施，使地下水位低于坑底面以下2m；施工中经常对夯锤、脱钩装置等关键部件进行检查；施工顺序是先深后浅，即先加固深层土，再加固浅层土；夯锤起落过程中，除司机外，其余人员均需退到安全线外。(4) 施工监测开夯前检查夯锤和落距；校核夯点

16、放线；施工中检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量；施工中对各项参数和施工情况进行详细记录；必要时，可增加深层沉降、水平位移、孔隙水压力和振动加速度的观测。(5) 质量检查质量检查方法原位测试：包括标贯试验、平板载荷试验、动力触探、旁压试验、十字板剪切、波速试验等；室内土工试验 检查的时间间隔 检查的时间间隔根据土的性质决定。对于碎石土和砂土地基，间隔取12周；对于低饱和度的粉土和黏性土地基，间隔取24周；竣工验收承载力检验的数量 根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定简单场地上一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验点不少于3点；复杂场地或重要地基应增加检验点数。工程实例茂名30万t乙烯工程60万m2

17、砾质粘性土回填地基的强夯处理（一）工程概括 回填土地基，一般深度47m，最深达89m。回填土质量差，土质不均匀，结构松散，密实性差，承载力很低，存在不同程度的湿陷性，不宜作为天然地基持力层。（二）地基处理方案的可行性分析4.2 Dynamic replacement1、 Introduction有效加固深度不超过7m，对淤泥、泥炭等粘性软弱土层，强夯置换墩应穿透软土层，到达较硬土层。原理：冲击力强行将砂、碎石挤填到饱和软土层中，置换原饱和软土，形成桩柱或密实砂、石层。同时下卧饱和软土，在动力作用下排水固结，强度提高。分类：整式置换将碎石整体挤入淤泥中，作用机理类似换土垫层。桩式置换将碎石填筑在

18、土体中，部分碎石桩间隔夯入软土中。整式置换桩式置换2、Design and calculation(1)单击夯击能 E940(H1-2.1) Ew=940(H1-3.3)E单击夯击能适宜值；Ew单击夯击能最低值(2)夯击击数 通过现场试夯确定，且应满足以下条件：墩体穿透软弱土层；累计夯沉量为设计墩长的1.52倍最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能较大时，不大于100mm(3)材料 采用块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30。形成墩体后，在施工基础前，墩顶应铺设一层厚度不小于500mm厚的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于

19、100mm。4.2 碎（砂）石桩（Granular Pile）1、概述碎(砂)石桩碎石桩(stone pile)和砂石桩(sand-gravel pile)总称为碎(砂)石桩，国外又称为粗颗粒土桩。碎石桩 施工方法 按成桩过程和作用可分为四类：挤密法、置换法、排土法和其他 方法(袋装碎石法)。 适用范围 适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基。 对处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。1、概述(2) 砂石桩 施工方法 通常的成桩方法有振动成桩法和冲击成桩法。 适用范围 适用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土和杂填土等地

20、基，也可以处理可液化地基。2、作用机理(1) 对松散砂土地基加固原理挤密作用 松散单粒结构颗粒排列不稳定动力或静力作用颗粒结构重新排列密实稳定状态排水减压作用 增加了人工竖向排水减压通道。抗液化作用砂基预振效应 桩间可液化土层受到挤密和振密作用； 碎石桩、砂石桩排水通道减压作用； 振动应变历史作用。碎(砂)石桩加固都具有挤密、置换、排水、垫层和加筋作用。2、作用机理(2) 对黏性土地基加固原理置换作用 用碎石换填不良地基。排水固结作用 增加了人工竖向排水通道，从而加快地基的固结。3、碎石桩设计计算(1) 加固范围当用于多层建筑和高层建筑，宜在基础外缘应扩大13排桩；当要求消除地基液化时，在基础

21、外缘宽度不应小于可液化土层厚度的1/2，并不应小于5m。(2) 桩位布置大面积满堂处理，桩位宜用等边三角形布置；独立或条形基础，桩位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置；圆形或环形基础宜用放射形布置。(3) 桩长选择桩长一般不小于4m；当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬层埋藏深度确定；当相对硬层的埋藏深度较大时，应按建筑物容许沉降量确定桩长；对有抗震要求的砂土地基，应按抗震加固深度确定桩长；(4) 桩距一般采用1.52.5m；(5) 桩径选择30KW振冲器成桩时，碎石桩桩径一般为7001000mm；沉管法成桩时，碎石桩桩径为300800mm；处理饱和黏性土地基宜选用较大的桩径。(6) 桩体填料

22、选择采用含泥量不大于5的碎石、卵石、碎砖、矿渣等材料；填料粒径一般不超过80mm；碎石常用的粒径为550mm。(7) 垫层设置桩顶铺设垫层厚度一般为200500mm。(8) Characteristic value of bearing capacity承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时可采用单桩和处理后桩间土承载力特征值按下式估算：Characteristic value of bearing capacity of stone pile composite subgrade, kPaCharacteristic value of bearing capacity of

23、pile, kPaCharacteristic value of bearing capacity of surrounding soil, kPaPile-soil area replacement ratioDiameter of pileEquivalent diameter承载力特征值等效直径桩体直径桩土面积置换率Spacing between piles、 spacing between piles in the horizontal and vertical directions, respectively黏性土地基如无现场载荷试验资料，初步设计时复合地基的承载力特征值也可按下式计

24、算：where：Pile-soil stress ratio, taken as: 2-4Arranged by equilateral triangular pattern:Arranged by square pattern:Arranged by rectangle pattern:等边三角形布置正方形布置矩形布置4、Designing and calculation of sand-gravel pile(1) 砂土或粉土地基挤密加固的桩距计算根据要求的孔隙比计算:Arranged by equilateral triangular pattern:Arranged by square

25、 pattern:桩距计算的假设：根据挤密作用原理；假定砂桩挤密范围内的土体积挤密前后相等。S砂石桩的设计与计算式中：spacing between the sand-gravel piles，(m)；diameter of the sand-gravel pile，(m)；modified coefficient，当考虑振动下沉密实作用时，可取1.11.2；不考虑振动下沉密实作用时，可取1.0；natural void ratiorequired void ratio；可按下式计算：void ratio of the soil in the loosest state;required re

26、lative density，generally taken as: 0.70.85。void ratio of the soil in the densest state;桩间距砂石桩桩径天然孔隙比要求孔隙比修正系数土体最松散状态孔隙比土体最密实状态孔隙比要求密实度4、Design and calculation of sand-gravel pile(2) 黏性土地基置换处理的桩距计算根据置换率进行计算： Determine the area replacement ratio;Characteristic value of bearing capacity of sand-gravel

27、pile composite subgrade;Characteristic value of bearing capacity of sand-gravel pile;Area replacement ratio;so the area replacement ratio can be written as:Characteristic value of bearing capacity of surrounding soil, kPa The diameter of the sand-gravel pile is denoted by d, so the cross-sectional a

28、rea of the sand-gravel pile can be written as: The area replacement ratio can be expressed as:so the treating area corresponding to one sand-gravel pile can be written in the following form:Arranged by equilateral triangular pattern:Arranged by square pattern: The spacing between the sand-gravel pil

29、es can be expressed as:Example1:For a loose sand subgrade, the natural void ratio e0=0.85, the void ratio of the soil in the loosest and densest state, emax=0.90 and emin=0.60, respectively. Now, the sand-gravel pile method is introduced to improve the loose sand subgrade. The required relative dens

30、ity Dr=0.80 and the modified coefficient =1.15. The diameter of the sand-gravel pile d=0.80m and equilateral triangular pattern of sand-gravel pile is adopted. The characteristic value of sand-gravel pile and surrounding soil, fpk=250kPa and fsk=100kPa. Determine the spacing between the sand-gravel

31、piles s and the characteristic value of bearing capacity of sand-gravel composite subgrade, fspk. Solutiona、Determine the required void ratio after subgrade improvement e1From equation,b、Determine the spacing between the sand-gravel piles sExample1:From equation,c、Determine the characteristic value

32、of bearing capacity of composite subgradeExample2:For a soft clay subgrade, the equilateral triangular pattern of stone pile method is adopted to improve the soft subgrade. The characteristic value of bearing capacity of the pile, fpk=250kPa. The characteristic value of bearing capacity of the surro

33、unding soil, fsk=90kPa. The required characteristic value of the composite subgrade, fspk=150kPa. Determine the replacement ratio m and spacing between the stone piles s.Solutiona、Determine the replacement ratio, mb、Determine the spacing between the stone piles sExample2:5、施工及质量检查(Construction and q

34、uality inspection) (1) 振冲法(Vibroflotation method)a、施工机具与设备(Construction machine and equipment) 振冲器利用自振配合高压水冲击进行作业的工具。 电控系统担负整个场地的施工供电。 给水设备一般采用二级供水系统，一级为水源至施工用水箱，二级为由水箱至振冲器。 振冲作业需要的大量起吊设备汽车吊，履带吊或自行井架式专用吊机。 装载机主要用于装制桩填料。 排污系统保护环境。吊机起重系统振动系统b、施工前准备工作(Preparatory work)勘察场地，了解其地形、地物情况；成桩试验，确定有关施工参数。5、施工

35、及质量检查(Construction and quality inspection) (1) 振冲法(Vibroflotation method)接上节c、施工步骤(Construction steps)5、施工及质量检查(Construction and quality inspection) (1) 振冲法(Vibroflotation method)接上节清理平整施工场地，布置桩位；施工机具就位，振冲器对准桩位；启动振冲器，使之徐徐沉入土层，直至达到设计深度。记录振冲器经过各深度的水压、电流和留振时间；造孔后边提升振冲器边冲水直至孔口，再放置孔底，重复两三次扩大孔径并使孔内泥浆变稀，开始

36、填料制桩。振冲器提升，填料。将振冲器沉入填料中进行振密制桩，当电流达到规定的密度电流值和规定的留振时间后，将振冲器提升3050cm。重复以上步骤，自下而上逐段制作桩体直至孔口，记录各段深度的填料量，最终电流值和留振时间，且均符合设计规定。关闭振冲器和水泵。d、施工顺序(Construction subsequence)5、施工及质量检查(Construction and quality inspection) (1) 振冲法(Vibroflotation method)间隔跳打法自中部向边缘打分区段同时向外打5、施工及质量检查(Construction and quality inspecti

37、on) (2) 沉管法(Immersed tube method)主要用于砂石桩的一种干法施工。分为振动成桩法和冲击成桩法。饱和松散的砂性土，选择振动成桩法。软弱黏性土，选择冲击成桩法或振动成桩法。a、 施工机具与设备(Construction machine and equipment)振动沉桩机、带桩靴的桩管、加料设备b、振动成桩法的施工步骤(Construction steps)c、冲击成桩法的施工步骤(Construction steps)沉管法的施工步骤5、施工及质量检查(Construction and quality inspection) (3) 质量检查和工程验收(Engin

38、eering receiving inspection )一般均应间隔一定时间方可进行质量检查；对黏性土地基，间隔时间可取34周；常用的方法有单桩静载荷试验和动力触探试验。1.静力载荷试验 STATIC LOAD TEST 载荷试验是保持地基土的天然状态和模拟建筑物的荷载条件，通过一定面积的承压板向地基施加竖向荷载，观察研究地基土变形和强度规律的一种原位试验。 平板载荷试验（PLT）图1 几种常用的平板载荷试验设备2.静力触探试验CPT触探主机为液压传动式，反力装置为地锚式3. 标准贯入试验(SPT)Standard Penetration testSPT in progress.SPT se

39、tupClose up of SPT hammer4.3 Cement Fly-ash Gravel PileCFG在碎石桩基础上加入适量石灰、粉煤灰和水泥，加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩，与周围地基土体形成复合地基。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基。褥垫层是CFG桩和桩间土形成复合地基的必要条件，是不可缺少的一部分。水泥粉煤灰碎石桩1、Introduction概述桩体混凝土等级：C10-C25。桩顶褥垫层材料：中砂、粗砂、级配砂石或碎石。桩顶褥垫层厚度：150-300mm。1、Introduction概述2、Applied area适用于处理粘性土、粉土、砂土和已

40、自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或通过试验确定其适用性。适用范围置换作用（主要作用）挤密作用褥垫层作用3、Principle of reinforcement加固机理 桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应，生成了不溶于水的稳定结晶化合物，使桩具有更高的桩体模量和强度。桩体的置换作用对于砂性土、粉土和塑性指数较小的粘性土，采用非挤土法施工时，施工对土体的振动或挤密提高了强度。挤密作用褥垫层的作用 保证桩、土共同承担荷载； 减少基础底面的应力集中； 褥垫层厚度可以调整桩土荷载分担比； 水平荷载作用下褥垫层厚度，可以调整桩、 土应力分布保证桩与土共同承担荷载褥垫层作用调整

41、桩与土垂直和水平荷载的分担作用褥垫层作用调整桩与土垂直和水平荷载的分担作用褥垫层作用S 等边三角形或方形布置 可只在基础范围内布置 直径d 350600mm 桩距s 35d 褥垫层厚度150300mm 褥垫层材料最大粒径30mm 天然地基承载力较高，复合地基 承载力提高幅度不大时，可采用大一些的桩距。平面布置、桩径、桩距4、Designing and calculation设计与计算承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时可按下式估算：复合地基的承载力特征值 kPa单桩竖向承载力特征值 kN处理后桩间土承载力的特征值，可取天然地基的承载力特征值 kPa桩间土承载力折减系数，宜按地

42、区经验取值，如无经验时，可取0.750.95，天然地基承载力较高时取大值4、Designing and calculationfsk的取值：1、当采用非挤土成桩工艺时，取天然地基承载力特征值；2、当采用挤土桩成桩工艺时，（1）对可挤密的一般粘性土，取1.1-1.2倍天然地基承载力特征值（2）对不可挤密土，施工速度慢，取天然（3）对不可挤密土，施工速度快，通过现场试验确定 单桩竖向承载力特征值Ra的取值，应符合下列规定：(1) 当采用单桩荷载试验时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系数2；当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求：Deformation of re

43、inforced soil layerDeformation of subjacent soil layerTherefore, the settlement of the composite subgrade can be expressed as: Calculation of Composite subgrade settlementFor the reinforced soil layer, the corresponding compressive modulus is equal to compressive modulus of the natural soil layer mu

44、ltiplying by Calculation of Composite subgrade settlementBased on the stratified summation method, the settlement of the composite subgrade can be further written as: Calculation of Composite subgrade settlement5、Construction of CFG piles按照施工工艺不同，分为挤土和非挤土两类振动沉管法施工挤土法螺旋钻施工非挤土法 长螺旋钻孔灌注成桩适用于地下水位以上黏土、粉土

45、、素填土、中等密实以上的砂土；穿透力强、低噪声、无振动、无泥浆污染；要求桩长范围内无地下水；CFG桩的施工(2) 长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩适用于黏土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染有严格要求的场地；各个性能要优于长螺旋钻孔灌注成桩；施工步骤：桩机就位混合料搅拌钻进成孔灌注及拔管移机(3) 振动沉管灌注成桩适用于黏土、粉土和素填土地基；施工步骤：桩机就位沉管钻进成孔投料振动拔管封顶(4) 成桩施工注意事项振动沉管灌注成桩，桩顶浮浆厚度不宜超过200mm;施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m; 设计桩顶标高离地面不大于1.5m时，保护桩长可取500700mm，上部用土封顶；桩顶标高离地

46、面较大时，保护桩长可设置7001000mm，上部用粒状材料封顶到地表。成桩过程中，抽样做混合料试块，测定其抗压强度；褥垫层铺设宜采用静力压实法；满堂布桩，均不宜从四周向内推进施工；新旧桩施工间隔不小于7天；基槽人工开挖和机械开挖的选择。Quality control 桩身混合料配合比、塌落度和提拔钻杆速度、成孔深度、混合料灌入量桩顶位移监测；Quality inspection桩间土检查；(标贯和静、动力触探、现场取芯)单桩和复合地基检查；(静载荷试验)应抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力试验；5、Quality Control and Inspection of CFG pilesCF

47、G桩质量控制和检查例题1水泥粉煤灰碎石桩直径为0.5m，桩长为18m，桩身强度为1200kPa，地基承载力100kpa，已知桩侧摩阻力10kpa，桩端阻力150kpa，取=0.5，桩截面面积为0.196m2。求：1、复合地基承载力达到120kpa时的置换率 2、若置换率为m=0.15，求复合地基的承载力解：(1) 按照桩长确定单桩的承载力为：(2) 按照桩身强度确定单桩的承载力为：(3) 取较小值，单桩承载力取78.4kN。则置换率为：(4) 已知置换率，求解复合地基承载力：例题2某场地采用CFG桩处理，桩径350mm，桩长10m，桩体试块抗压强度平均值为3MPa，按桩侧土摩阻力特征值与桩端土

48、的承载力特征值计算桩承载力特征值100kN，单桩竖向承载力特征值为多少？例题3计算CFG桩复合地基承载力时，桩间土承载力应进行折减，这是因为：A、CFG桩施工时桩间土的扰动B、CFG桩桩体变形较小，桩间土承载力不能充分发挥C、在桩与基础之间采用了褥垫层，桩体分担了较多的荷载D、桩的置换率较大，桩间土承担的荷载较小例题4在工程中，CFG桩的褥垫层厚度一般取为（）cm：A、5-10 B、15-30 C、30-50 D、50-100例题5CFG桩处理地基在竣工验收时，桩身完整性可采用低应变动力试验法，抽查数量不少于总桩数的（）A、5% B、10% C、15% D、20%例题6CFG桩可不配筋（抗水平

49、力）的的缘由为：A、CFG桩主要通过基础与褥垫层之间的摩擦力来传递水平力，褥垫层是散体结构，传递到桩体的水平力较小B、CFG桩本身具有很强的抗水平荷载能力C、传递到桩体的水平力虽然很大，但是荷载可以扩散D、在荷载作用下，桩承担较多荷载，随时间增长，桩体产生一定沉降，但荷载逐渐向桩体转移例题7（多选题）CFG桩主要由（）和水拌合而成。A、石灰 B、水泥 C、粉煤灰 D、碎石例题8（多选题）对CFG桩桩间土承载力，下述说法不正确（）A、采用非挤土法施工时，桩间土承载力等于地基天然承载力B、采用挤土法施工时，桩间土承载力大于地基土天然承载力C、对可挤密的桩间土采用挤土法施工时，桩间土承载力高于地基天

50、然承载力D、对不可挤密的结构性土采用挤土法施工时，桩间土承载力应小于地基天然承载力例题9（多选题）CFG桩单桩承载力特征值的影响因素为（）。A、桩体试块抗压强度值 B、桩周土侧阻力 C、桩端土承载力 D、桩间土强度例题10（多选题）CFG桩，褥垫层的作用是（）A、保证桩土共同承担荷载B、调整桩土荷载分担作用C、有利于地下水的排出D、减少基础底面的应力集中4.4 Lime Pile1、IntroductionDefinition of Lime Pile指用人工或机械在土体中成孔，然后灌入生石灰或生石灰与其它活性、非活性材料的混合物，经振压或夯压后形成的密实桩体。Applied area:饱和黏

51、性土、淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土等地基；特别适用于新填土和淤泥，因为可迅速改变欠固结状态不适用于地下水位以下的砂类土；或地下水的酸性过高。石灰桩2、Reinforcement principle成孔挤密 在粗颗粒土中挤密效果较好。吸水作用 CaO水化需要水，Ca(OH)2的孔隙吸收水，孔隙比减小。(3) 膨胀挤密 生石灰吸水膨胀，产生强大的挤压力。离子交换 软土的钠离子与石灰中的钙离子发生置换，在石灰桩表面形成一层硬壳层。置换作用 软土由强度较高的石灰代替。(6) 减荷作用 石灰桩桩体饱和重度小于天然土体的饱和重度，减小下卧层自重应力。 2、Reinforcement principle石

52、灰桩复合地基工作机理：石灰桩属于柔性桩桩土变形协调，类似于人工垫层沉降主要来自于桩端以下土层，复合土层的沉降一般为桩长的5-83、Design and calculation(1) 材料固化剂生石灰掺合料粉煤灰、火山灰、炉渣等工业废料石灰和掺合料的体积比1：1或1：2当地基需要排水通道时，可在桩顶以上设200300mm厚的砂石垫层石灰桩留500mm以上的孔口高度，并用含水量适当的粘性土封口，封口材料必须夯实，封口标高应略高于原地面3、Design and calculation(2) 桩径、桩距及布桩要求宜选用细而密的布桩方式桩径300mm-400mm等边三角形或矩形布桩中心距采用23倍成孔直

53、径石灰桩可仅布置在基础底面下3、Design and calculation(3) 地基处理深度当需要加固的软弱土层不厚时，应尽量考虑石灰桩穿过软弱土层进入较好土层当软弱土层较厚时，应根据复合地基承载力及变形的需要确定桩长当采用洛阳铲成孔，桩长不超过6m当采用机械成孔，桩长不超过8mCharacteristic value of bearing capacity of Lime pile composite subgrade;Limiting ratio value of the compressive strength of Lime pile;Characteristic value of

54、 bearing capacity of the reinforced soil;Area replacement ratio; the diameter of the Lime pile is taken as diameter of pore multiplying 1.11.2.(4) Bearing capacity calculation Bearing capacity of composite subgrade is commonly not higher than160kPa; Bearing capacity of composite subgrade can be esti

55、mated by following formula：3、Design and calculation(5) Settlement calculationCompressive modulus of the Lime-pile composite subgrade can be estimated by the following formula:Compressive modulus of Lime pile composite subgrade;Modified coefficient, often taken as 1.11.3;Pile-soil stress concentratio

56、n factor, often taken as 34;Compressive modulus of natural subgrade soil;Therefore, the settlement of the composite subgrade can be calculated by the requirement of code GB50007-20023、Design and calculation4 Construction of the composite subgrade(1) 成桩工艺与设备洛阳铲成孔机械成孔：沉管和螺旋钻成孔填料时必须分段夯实，人工夯实每段填料不得大于400

57、mm(2) 桩身材料材料选用：新鲜生石灰，有效氧化钙含量不低于70，粒径不大于70mm，含消石灰量不超过15。掺合料保持适当的含水量，用粉煤灰或矿渣时含水量为30左右。4 Construction of the composite subgrade施工前进行成桩试验和材料配比试验控制施工顺序外围向中间成桩软土中，采用间隔成桩防止施工过程中由于孔内进水引起“冲孔放炮”。严格做好封顶。防止桩身向上膨胀而降低桩身强度，封顶长度为500-1000mm。5 Inspection of quality施工质量检验时间：施工7-10d后进行内容：桩间土加固效果、桩端质量检测和复合地基载荷试验。方法：静力触探

58、、动力触探或标准贯入试验竣工质量检验时间：施工28d后进行内容：复合地基载荷试验和单桩载荷试验方法：每200m2左右布置一个点，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。例题1某饱和粘性土地基采用石灰桩法处理，按等边三角形布桩，桩成孔直径为0.3m，桩间距为0.75m，桩体强度为400kPa，天然地基承载力为80kPa，压缩模量为Es4MPa，加固后桩间土承载力为90kPa，桩面积按1.1倍成孔直径计算，成孔对桩周土的挤密效应系数1.2，计算复合地基承载力和复合土层的压缩模量。解：1、复合地基承载力 de=1.05s=1.050.75=0.7875m m=(1.1d)2/de2=(1.10.3)2

59、/0.78752=18% fspk=mfpk+(1-m)fsk=0.18400(1-0.18)90=146kPa 2、复合土层的压缩模量 n=fpk/fsk=400/90=4.44， 取n4 Esp 1m(n-1)Es=1.21+0.18(4-1)4=7.4MPa例题2（单选题）采用石灰桩处理软土地基，为了充分发挥生石灰的膨胀挤密效应，宜采用的布桩方式是（）A、细而密 B、细而长、桩长应大于8m C、粗而稀 D、粗而长、桩长一般大于6m例题3（单选题）石灰桩施工时，下述（）不正确A、石灰桩应采用有效CaO含量不低于70的新鲜生石灰B、掺合料含水量过大时在地下水以下易引起冲孔放炮C、石灰桩施工时

60、不宜采用挤土成孔法D、当地基需要排水通道时，可在桩顶以上设200-300mm厚的砂垫层例题4（单选题）关于石灰桩的桩身材料，哪种描述正确（）A、选用纯新鲜生石灰 B、选用经过熟化消解的，粒径在10mm以 下的消石灰 C、选用生石灰与掺合料体积比1：1或1：2例题5（单选题）以下描述正确的是（）A、石灰桩施工后，桩顶应敞开，以利于石灰消解后，排除水分、气体B、石灰桩施工后，桩顶应用生石灰封顶500mm以上C、石灰桩施工后，桩顶应用熟石灰封顶500mm以上D、石灰桩施工后，桩顶应用含水量适当的粘土封顶500mm以上例题6（单选题）用生石灰法处理地基时，当施工采用机械成孔管外投料时，桩长不宜超过（）