讲义总结路基软基处理技术报告真空预压桩设计2土地

127常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

二、碎石桩（砂桩）的加固机理

1、挤密作用

2、置换作用

3、排水作用4.3.1概述128常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

一、桩体布置

1、碎石桩（砂桩）宜采用正三角形布置，砂桩桩径一般采用40～70cm，碎石桩直径一般采用50～100cm，最大可达200cm。

2、处理宽度应保证路基下坡脚外侧至少有2排碎石桩，当碎石桩用于防止砂土液化时，则每边放宽不小于处理深度的1/2并不小于5m。

3、桩长及桩间距通过计算确定，最大桩距不超过5倍桩径。

（1）在可液化土层中，桩长按抗震要求处理的深度确定；（2）按稳定性控制的工程，桩长不应小于最危险滑动面以下2m；（3）按变形控制的工程，桩长根据工后沉降计算确定；（4）桩长一般不超过14m。4.3.2碎石桩（砂桩）设计129常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

二、桩体材料

1、碎石桩成桩材料以粒径30～70mm的硬质岩的碎石或卵石为主，可部分掺砂，含泥量小于10％，不得采用强风化岩或软质岩石料。

2、砂桩成桩材料主要是工程砂，采用中粗混合砂，含泥量不大于3％。为了增大桩体的摩擦角，可以加入角砾混合，但最大颗粒粒径不得超过50mm，含泥量不大于5％。碎石桩内摩擦角：35～45度，多采用38度砂桩内摩擦角：级配良好的棱角砂：级配良好的圆粒砂或均匀棱角砂：均匀圆粒砂：4.3.2碎石桩（砂桩）设计标贯击数130常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

三、桩顶垫层

1、碎石桩桩顶设置600mm厚垫层，应采用级配良好的碎石或砂砾，不含植物残体、垃圾等。垫层的最大粒径不大于30mm。

2、砂桩桩顶填筑600mm厚砂垫层，采用中砂或粗砂，有机质含量不大于1%，不得含有粘土块和其它杂物，含泥量不得超过5%，渗透系数大于5×10-5m/s。四、质量检验

1、施工结束一周后由专门的检测单位进行质量检验。

2、密实度检测：检测频率为总桩数的5％。用重II型动力触探检验，贯入量100mm时击数不小于5次。

3、单桩及复合地基承载力检测。4.3.2碎石桩（砂桩）设计131常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

碎石桩根据成桩工艺，可以分为湿法碎石桩和干法碎石桩。4.3.3碎石桩施工名称设备与工艺制桩工效可达桩长可达桩径侧向挤密能力垂直加密能力环境影响湿法碎石桩振冲碎石桩以专用振冲器水平振动加水冲造孔，分层振密填料较快20～250.6～1.2强强有泥水污染干法碎石桩干振碎石桩以专用振冲器水平振动造孔，分层振密填料较快<60.4～0.7强中等无泥水污染锤击碎石桩重锤内击沉管分层击实填料中等12～150.4～0.7较强强振动成管碎石桩利用振动沉管打桩机垂直振动造孔，分层振密填料较快19～280.4～0.6中等中等132常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

一、振冲碎石桩施工工艺振冲碎石桩根据填料方法的不同，又分为：

间断填料法

连续填料法

综合填料法

先护壁后制桩法

4.3.3碎石桩施工133常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

二、振冲碎石桩施工工艺

连续填料法施工工艺：（1）定位：将振冲器对准桩位（2）成孔：利用振冲器垂直成孔；（3）振冲器在孔底留振：一般留振30s;

（4）振冲器上提30～50cm，从孔口不断填料，边填边振，达到密实电流；（5）振冲器上提，填料、振密，如此重复，直至整桩制作完成。4.3.3碎石桩施工

充盈系数定义为每根碎石桩实际灌入碎石量与设计桩径和桩长计算理论碎石桩体积的比值。碎石桩规范建议充盈系数为1.1到1.2。

134常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

二、振冲碎石桩施工工艺

4.3.3碎石桩施工振冲碎石桩现场施工照片135常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

二、振动沉管碎石桩施工工艺

1、定位。振动沉管打桩机到达施工的桩位后对中，并抄平塔架平台，使导杆垂直于地面。

2、提升振动锤和钢管，将桩尖活瓣闭合。

3、加压并开动振动锤将钢管沉入土中至设计要求的深度。

4、根据设计碎石桩桩长按松方系数1.3计算每根桩的用料量，分两次上料，第一次上料为总需量的70％，并同时加适量的水，当振动提管到4～5m高度时再上足全部材料，加水量以使粒料达到饱和含水量为度，加水量过大或过少都将影响成桩的密实度，实际用水量约为粒料的30％。

5、采用逐步拔管法将钢管拔出：每次振动拔出1m（拔管速度一般为1.2～1.5m/min）停置上拔继续振动30s，再上拔1m停止，继续振动30s，依次操作直至将钢管全部拔出地面为止。4.3.3碎石桩施工136常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

二、振动沉管碎石桩施工工艺

碎石桩采用振动沉管施工时，要注意以下几点：

1、设备就位后必须平整，确保施工过程中不发生倾斜和移动，机架和钻杆的垂直度偏差不得大于1.0％，如发现偏差过大，必须及时调整。

2、桩机桩位对中偏差不得大于20mm，成桩直径不小于设计桩径的95％，成桩长度不小于设计桩长100mm，孔内填料量不少于设计填料量的95％。4.3.3碎石桩施工4.3.4砂桩施工

砂桩一般采用振动沉管法施工，具体同碎石桩。137常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理

二、振动沉管碎石桩施工工艺

4.3.3碎石桩施工振动沉管碎石桩现场施工照片138常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理4.3.5碎石桩处理软基工程实例汕头市龙洲工业区超声电子厂房和周边路地基加固（颜昭伟）1、工程地质概况汕头市龙洲工业区超声电子厂共12个单位工程，建筑面积约5.2万m2

，其中主厂房(单层、局部二层)占地2.1万m2，建筑面积2.7万m2

，生产高档多层印制板，精度要求较高。建筑场地为韩江入海口冲积相软土地基，地基土层从上至下依次为：①素填土,中砂,层厚0.40～0.70m,干～饱和,松散,平均N63.5=3.6击;②耕作土,层厚0.50～1.70m,饱和,松散,由粘性土混粉细砂组成,含植物根;③淤泥,层厚7.40～10.30m,饱和,流塑,平均N63.5=1.2击;④粗砂,层厚3.00～7.00m,饱和,以稍密为主,局部松散或中密;⑤淤泥,层厚13.70～19.30m,饱和,流塑,平均N63.5=1.4击;⑥粉质粘土,层厚0.60～6.00m,湿～饱和,湿～饱和,可塑,平均N63.5=5.8击。较深层还有淤泥质粘土及淤泥质粉质粘土,平均N63.5=2.8击。139常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理4.3.5碎石桩处理软基工程实例汕头市龙洲工业区超声电子厂房和周边路地基加固2、设计处理方案

经计算，第①层砂层液化等级为中等，对建筑物的震害主要是产生不均匀沉降，第④层粗砂层也属可液化砂土。考虑到场区第①～③土层为松散的填砂层和高压缩性的淤泥软土层，工程性能差，承载力低，再加上考虑到附近已建成的果蔬市场地坪自然沉降达几十厘米，沉降量大和不均匀性对主厂房中精密的电子机械设备及对主厂房周边路下埋设的工业管沟、管道构成严重威胁，设计要求采用振冲碎石桩进行软基处理，通过对土层挤密、置换和地基排水固结的复合作用，减小处理后的沉降量和沉降差异，提高土体承载力和抗震性能，其中以减少处理后沉降差异为主要目的。140常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理4.3.5碎石桩处理软基工程实例汕头市龙洲工业区超声电子厂房和周边路地基加固3、振冲碎石桩设计

（1）主厂房桩径1.0m，周边路桩径0.8m。考虑到地基容许变形量、满足软弱下卧层强度要求及抗震处理深度等因素，打至相对硬层第④层，桩长约为11.4m。（2）主厂房采用等边三角形布桩，桩距2.5m，排距2.2m；周边路采用正方形布桩，桩距、排距均为3.0m。（3）制桩材料为粒径30～80mm、质地坚硬、含泥量小于5%的花岗岩碎石。（4）质量控制的要素是密实电流45～50A，充盈系数≥1.25，留振时间10～15s。141常用软土地基处理方法简介4.3

粒料桩处理4.3.5碎石桩处理软基工程实例汕头市龙洲工业区超声电子厂房和周边路地基加固4、处理效果

（1）沉降观测持续到碎石桩全部竣工后180d，累计沉降量最大值和最小值分别为28.8mm和21.6mm，平均值25.7mm，最大沉降差率0.13%，最后一个月观测结果表明，所有观测点基本稳定，满足设计要求和电子机械工艺精度要求。（2）承载力检测结果满足要求。142常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理《标准图集》中的加固土桩包括水泥搅拌桩、粉喷桩和高压旋喷桩，其中水泥搅拌桩和粉喷桩属于深沉搅拌法，高压旋喷桩属于高压喷射注浆法。143常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.1概述一、深层搅拌法处理软基概况

1、用带有回转、翻松、喷粉与搅拌功能的机械，将胶结材料与地基的软土搅拌，使软土地基局部范围的某一深度，某一直径内的软土用固化材料予以改良、加固，形成加固土桩体，这种桩称为水泥粘土桩、石灰粘土桩或某胶结物粘土桩，它具有一定的强度和水稳性。由搅拌桩体和四周软土组成复合地基，可以提高地基承载力、提高地基的强度、增大地基变形模量。此外还能阻止地下水的渗透。144常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.1概述一、深层搅拌法处理软基概况

2、水泥土室内试验的结论性意见（1）加固后的水泥土重度比原地基略有增加，并随水泥掺入比的增大呈微弱的递增关系。（2）加固水泥土的含水量随水泥掺入比的增大而减小。（3）水泥土的无侧限抗压强度一般为300～4000kPa。（4）加固水泥土的强度量随水泥掺入比的增大呈递增趋势。

（5）加固水泥土随龄期增加强度亦呈增大趋势，当龄期超过28天后强度仍有较明显增长，龄期超过3个月后强度增长缓慢。（6）水泥土强度随水泥强度等级的提高而增加，水泥强度等级每提高10MPa，水泥土抗压强度约增加20％～30％。145常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.1概述一、深层搅拌法处理软基概况

2、水泥土室内试验的结论性意见（7）水泥土抗压强度随土的含水量降低而增大。（8）有机质可使土具有较大的水容量和塑性、膨胀性及低渗透性，并使土的酸性增加，使水泥的水化反应受到抑制。有机质含量小的水泥土强度比有机质含量高的水泥土强度高的多。（9）水泥土的抗拉强度、抗剪强度随抗压强度的增长而提高。（10）在负温下制作的水泥土正温后强度可继续增长且接近标准值，因此只要地温不低于-10度，就可进行深层搅拌法冬季施工。146常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

所谓高压喷射注浆就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，以高压设备使浆液或水称为不小于20MPa的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，一部分细小土粒随浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下与浆液搅拌混合，按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列，浆液凝固后在土中形成固结体，从而改善土的性质，提高地基承载力。4.4.1概述二、高压喷射注浆法处理软基概况147常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理1、固结体形状与浆液喷射移动方向有关：（1）旋喷：喷嘴一面喷射一面旋转和提升，固结体呈圆柱状（即所谓的旋喷桩），主要用于加固地基、提高地基抗剪强度、改善土的变形性质，使其在上部结构荷载作用下不产生破坏或过大变形，也可以组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流沙。（2）定喷：喷嘴一面喷射一面提升，喷射方向固定不变，固结体形如壁状或板状，通常用于基础防渗、改善地基土的水流性质和稳定边坡等。（3）摆喷：喷嘴一面喷射一面提升，喷射方向呈较小角度来回摆动，固结体形如较厚墙状，通常用于基础防渗、改善地基土的水流性质和稳定边坡等。4.4.1概述二、高压喷射注浆法处理软基概况148常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理2、高压旋喷可采用单管旋喷、二重管旋喷和三重管旋喷。4.4.1概述二、高压喷射注浆法处理软基概况水泥浆液（20MPa）水泥浆液（20MPa）

空气（0.7MPa）

水（20MPa）

空气（0.7MPa）水泥浆液（2～5MPa）高压旋喷注浆二重管旋喷三重管旋喷

单管旋喷柱状固结体（旋喷桩）直径：单管旋喷<

二重管旋喷<

三重管旋喷149常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理高压旋喷桩直径（m）4.4.1概述二、高压喷射注浆法处理软基概况

土性

标贯值单管旋喷二重管旋喷三重管旋喷粘性土0<N<50.5～0.80.8～1.21.2～1.86<N<100.4～0.70.7～1.11.0～1.611<N<200.3～0.50.6～0.90.7～1.2砂土2<N<100.6～1.01.0～1.51.5～2.011<N<200.5～0.80.9～1.31.2～1.821<N<300.4～0.60.8～1.20.9～1.5150常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

1、水泥搅拌桩或粉喷桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、饱和粘性土地基。当地基土天然含水量小于30％、大于70％或地下水的PH值小于4时不宜采用粉喷桩。当水泥搅拌桩或粉喷桩用于处理有机质土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区必须通过现场试验确定其适用性。

2、旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑饱和粘性土地基，特别适宜在施工场地狭窄、净空低、上部土质较硬而下部软弱时采用。当用于处理有机质土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区必须通过现场试验确定其适用性。4.4.1概述三、加固土桩处理软基适用条件151常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.1概述四、水泥搅拌桩（粉喷桩）处理软基的加固机理

1、水泥的水解和水化化学反应

2、离子交换、硬化、碳酸化反应152常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.1概述四、水泥搅拌桩（粉喷桩）处理软基的加固机理

根据水泥粘土的加固机理，应该注意以下几点：第一、由于水泥固化过程中吸纳大量的自由水体，因此这些自由水体必须是无害的，例如PH值不能太低，如果太低就会影响加固效果。第二、为使水泥尽量与软粘土中的自由水增加接触面，促使化学反应充分发生，水泥应与粘土充分拌和，因此水泥搅拌桩或粉喷桩施工时不得少于两次循环搅拌。第三、为达到水泥吸水固化的效果，要求水泥必须是新鲜的，不能存放太久，一般不超过三周，否则水泥在仓库里存放中吸收空气中的水分，结成小块状，妨害充分搅拌，不利于化学反应。153常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.1概述四、水泥搅拌桩（粉喷桩）处理软基的加固机理

第四、由于搅拌机械在切削搅拌过程中，不可避免会造成一些粘土没有被粉碎，留下一部分土团，这些土团被拌入的水泥浆或水泥粉所包裹，成为外包水泥浆、内部芯子是粘土的土团，而这些土团之间又被水泥浆胶结起来。所以被加固后的水泥粘土会留有一些微小的水泥浆粘土团，而这种土团由于内部没有水泥，性质改变就很缓慢。由此可见搅拌机械的搅拌功能和搅拌是否充分对水泥搅拌加固法的加固效果起着重要作用。对于粉喷桩能否充分搅拌就是一个值得讨论的问题，这也是有些地区禁止采用粉喷桩的原因（尽管干的水泥粉可以吸纳更多的软粘土中的自由水）。154常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.1概述五、旋喷桩处理软基的加固机理高压喷射流对土体的破坏作用

高压旋喷的成桩机理

水泥与土的固化机理喷射流动压力喷射流脉动负荷水锤冲击力空穴现象水楔效应挤压力气流搅动水泥水化物的形成粘土颗粒与水泥水化物的作用水泥土网络结构的形成离子交换作用团粒化作用凝硬反应155常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

1、水泥水泥采用强度等级为32.5级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其性能必须符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）的规定。水泥储存时间超过3个月时应重新取样试验，并按其检验结果使用。

2、水宜采用饮用水。使用非饮用水时须经过化验，并符合下列规定：（1）硫酸盐（以三氧化硫计）含量不得超过2700mg/L；（2）含盐量不得超过5000mg/L；（3）PH值不得小于4。

3、桩顶垫层加固土桩桩顶垫层采用级配良好的碎石或砂砾，最大粒径不超过30mm，不含植物残体、垃圾等杂质。4.4.2加固土桩处理软基设计一、关材料要求156常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.2加固土桩处理软基设计二、桩体布置

1、水泥搅拌桩和粉喷桩桩桩径一般取500mm，宜采用正三角形布置，桩长及桩间距通过计算确定。桩长一般为8～12m，最大不超过15m，相邻桩净距不超过4倍桩径。

2、高压旋喷桩桩径一般取600mm，宜采用正三角形布置，桩长及桩间距通过计算确定。桩长一般为10～18m，最大不超过20m，相邻桩净距不超过4倍桩径。

3、加固土桩处理软基必须进行沉降或稳定计算，并提出单桩及复合地基承载力及检测要求。157常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

加固土桩应由专门检测单位进行成桩质量检测，主要检测内容有：

1、N10检测

2、抽芯检验

3、单桩承载力检验

4、复合地基承载力检验4.4.2加固土桩处理软基设计三、质量检验158常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

1、施工前准备工作（1）搞好施工现场的三通（路通、水通、电通）一平（清除施工场区内的障碍物，根据设计桩顶标高平整好施工场地），查清地下管线位置及确定架空电线的位置、净空。（2）按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩位置。（3）做好包括供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、材料堆放位置、运输通道等施工布置规划。4.4.3加固土桩处理软基施工工艺一、水泥搅拌桩施工159常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

2、施工工艺及参数（1）水泥搅拌桩施工前应进行水泥加固土的室内试验，根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入比，水泥掺入比最小不得小于15%。（2）每个工点施工前必须先打不少于5根的工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数。其中包括最佳的灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度。（3）施工单位必须根据试桩时得到的最佳灰浆稠度、控制喷浆、搅拌提升速度及重复搅拌时的下沉和提升速度等技术参数，制定出保证质量的措施（包括打桩顺序），上报监理批准后执行。 4.4.3加固土桩处理软基施工工艺一、水泥搅拌桩施工160常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

3、水泥搅拌桩施工工艺流程（1）定位。（2）预搅拌将搅拌头下沉。（3）制备水泥浆。（4）提升搅拌喷浆。（5）重复搅拌下沉、搅拌提升。4.4.3加固土桩处理软基施工工艺一、水泥搅拌桩施工161常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

4、水泥搅拌桩施工注意事项

（1）设备就位后必须平整，确保施工过程中不发生倾斜和移动，机架和钻杆的垂直度偏差不得大于1.0％，施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度，如发现偏差过大，必须及时调整。桩机桩位对中偏差不得大于20mm。（2）制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过2小时，若停置时间过长，不得使用。（3）严格按照试桩确定的参数控制喷浆量和搅拌提升速度。为保证施工质量、提高工作效率、减小水泥浪费，应尽量连续施工。输浆阶段必须保证足够的输浆压力，连续供浆。如因故短时间停浆，应将搅拌头下沉到停浆点0.5m以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌。如停工40分钟以上，必须对输浆管路全面清洗，防止水泥浆在管路中凝结影响施工。4.4.3加固土桩处理软基施工工艺一、水泥搅拌桩施工162常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理

4、水泥搅拌桩施工注意事项

（4）严格控制搅拌机的下沉和提升速度，提升和下沉速度不得超过1.0m/min，水泥搅拌桩桩顶接近设计标高时，搅拌机自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时应采用慢速以保证桩头施工质量。当灰浆到达出口后应原位喷射搅拌30秒钟。（5）施工中如因地下障碍物等原因使钻杆无法钻进时应及时通知监理及设计人员，以便及时采取补桩措施。（6）应定期检查搅拌叶片的直径大小，如因磨损使叶片直径小于设计桩径时应更换叶片。4.4.3加固土桩处理软基施工工艺一、水泥搅拌桩施工163常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.3加固土桩处理软基施工工艺二、旋喷桩施工

1、施工前准备工作

2、施工工艺及参数（1）旋喷桩施工前应进行水泥加固土的室内试验，根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定每延米水泥用量。（2）旋喷桩一般采用单管旋喷的施工方法。每个工点施工前必须先打不少于5根的工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数。其中包括浆液配比、旋喷参数、钻进和提升速度等。（3）施工单位必须根据试桩时得到的技术参数，制定出保证质量的措施（包括打桩顺序），上报监理批准后执行。164常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.3加固土桩处理软基施工工艺二、旋喷桩施工

3、旋喷桩单管旋喷施工工艺流程（1）定位。（2）钻孔下沉至设计标高。（3）制备水泥浆。（4）高压喷射注浆。165常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.3加固土桩处理软基施工工艺二、旋喷桩施工

4、旋喷桩施工注意事项（1）设备就位后必须平整，确保施工过程中不发生倾斜和移动，机架和钻杆的垂直度偏差不得大于1.0％，施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度，如发现偏差过大，必须及时调整。钻机桩位对中偏差不得大于20mm。（2）制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过2小时，若停置时间过长，不得使用。（3）严格按照试桩确定的旋喷参数控制钻杆的旋转和提升速度，喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。施工过程中要采取措施防止喷嘴和管路被堵塞。（4）施工中如因地下障碍物等原因使钻杆无法钻进时应及时通知监理及设计人员，以便及时采取补桩措施。 166常用软土地基处理方法简介4.4

加固土桩处理4.4.3加固土桩处理软基施工工艺二、旋喷桩施工

4、旋喷桩施工注意事项（5）应定期检查喷嘴的磨损情况，磨损过度的喷嘴应及时更换。（6）喷射注浆过程中应观察冒浆情况，冒浆量超过注浆量的20％或完全不冒浆时应查明原因并采取相应的措施。（7）喷射注浆至设计顶面后，需待水泥浆从孔口返出后方可停止送浆。（8）冒浆及时清除沉淀的泥渣后可用来回灌已施工桩固结体顶部凹穴。（9）高压泵离喷射注浆孔不宜过远，以防止高压软管过长，沿程损失增大，造成实际喷射压力过低。167常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.1CFG桩概述

水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)是在碎石桩基础上由中国建筑科学研究院地基所在1985年前后开发出的由碎石和适量的石屑、粉煤灰、水泥与水拌和后用振动沉管打桩机制成的具有高粘结强度的半刚性桩。

CFG桩适用于处理软弱粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土地基。对于淤泥质土、淤泥、有机质土、地下水具有腐蚀性时应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。

168常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.1CFG桩概述169常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.1CFG桩概述一、CFG桩的加固机理1、桩体的置换作用2、褥垫层的调整均化作用3、挤密作用

170常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.1CFG桩概述二、CFG桩复合地基的特性

1、承载力提高幅度大，而且可调性强。

2、适用范围广。

3、褥垫层是复合地基的核心。

4、CFG桩复合地基具有刚柔相济的受力特征。

5、CFG桩同其他刚性桩一样，具有桩体的刚度及变形模量远大于桩间土的共同特点。

6、桩体的排水作用。

7、时间效应。171常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.1CFG桩概述三、CFG桩的褥垫层

1、褥垫层的作用

保证桩、土共同承担荷载

调整桩、土荷载分担比

减小基础底面的应力

集中、调整桩、土水平荷载的分担。

172常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.1CFG桩概述三、CFG桩的褥垫层2、褥垫层对CFG桩复合地基的影响（西南科技大学李少和、易发成）

（1）垫层厚度对桩土应力比的影响（2）垫层模量对桩土应力比的影响（3）垫层厚度对桩体侧摩阻力的影响（4）垫层模量对桩的侧摩阻力的影响（5）垫层厚度对地基沉降的影响（6）垫层模量对地基沉降的影响（7）垫层厚度对承载力的影响（8）垫层模量对复合地基承载力的影响173常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.1CFG桩概述三、CFG桩的褥垫层2、褥垫层对CFG桩复合地基的影响（西南科技大学李少和、易发成）垫层厚度桩土应力比桩侧摩阻力地基沉降垫层模量桩土应力比桩侧摩阻力地基沉降174常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.1CFG桩概述三、CFG桩的褥垫层3、褥垫层的合理厚度河海大学岩土工程研究所洪宝宁针对褥垫层厚度大于破坏面深度、小于破坏面深度两种情况，推导了最佳合理褥垫层厚度计算公式。对于建筑地基，采用CFG桩处理主要是发挥桩的作用，因此，《建筑地基处理技术规范》规定，桩顶褥垫层厚度宜在15～30cm。对于公路工程软基处理，更重要的是让桩、土共同发挥作用，同时减小基础底面的应力集中，避免桩对路基的冲切破坏，因此褥垫层厚度不能太薄。大量的工程实践证明，公路工程CFG桩桩顶褥垫层合理厚度在50～60cm。

175常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.2CFG桩设计与计算1、水泥采用强度等级为32.5级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其性能必须符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》有关的规定。水泥储存时间超过3个月时应重新取样试验，并按其检验结果使用，使用前报监理工程师批准。

2、水宜采用饮用水。使用非饮用水时须经化验并符合下列规定：

硫酸盐（以三氧化硫计）含量不超过2700mg/L；含盐量不得超过5000mg/L；

PH值不得小于4；

3、采用长螺旋钻管内泵压施工时，粉煤灰采用袋装Ⅲ级以上粉煤灰；采用振动沉管施工时，粉煤灰可采用粗灰。一、CFG桩有关材料要求176常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.2CFG桩设计与计算4、采用长螺旋钻管内泵压施工时，碎石粒径多采用6～25mm；采用振动沉管施工时，碎石粒径多采用30～50mm。

5、砂应洁净，含泥量不大于5％。桩顶垫层应采用级配良好的碎石或砂砾，最大粒径不超过30mm，不含植物残体、垃圾等杂质。一、CFG桩有关材料要求二、CFG桩设计与计算1、CFG桩桩径一般取400～600mm，宜采用正三角形布置，桩长及桩间距通过计算确定。桩长一般为12～18m，最大不超过20m，相邻桩净距不超过4倍桩径。

2、CFG桩需按成桩后桩身强度不得低于设计要求（一般为C10～C20，标准图集规定成桩强度不低于C15）进行配合比设计。

3、CFG桩处理软基必须进行沉降和稳定计算，并提出单桩及复合地基承载力及检测要求。177常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.3CFG桩施工工艺

CFG桩施工工艺归纳起来主要有两种基本方法，即：振动沉管打桩机施工和长螺旋钻管内泵压施工。振动沉管打桩机施工主要机具为振动沉管机、搅拌机，具有施工操作简便、施工费用较低及对桩间土的挤密效应显著等优点；缺点为振动及噪声污染严重，难以穿透硬土层，施工时混合料的运输一般为翻斗车或人工运输，效率相对较低，新打桩对已打桩产生不良影响(如挤断已打桩等)。长螺旋钻管内泵压施工机械是由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成，具有低噪声、无泥浆污染、穿透能力强、施工效率高等优点，是城区和居民区的首选工艺；缺点为施工费用较高，施工操作复杂。178常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.3CFG桩施工工艺

（1）钻机就位。（2）混合料搅拌。（3）钻进成孔。（4）灌注及拔管。（5）截桩。一、长螺旋钻管内泵压施工工艺流程179常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.3CFG桩施工工艺二、振动沉管打桩机施工工艺流程

（1）桩机就位，调整沉管与地面垂直。（2）启动马达，沉管到预定标高后停机。沉管过程中做好记录，每沉1m记录电流表上电流一次，并对土层变化处予以说明。（3）停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。混合料按配合比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得少于60s，加水量按塌落度30～50mm控制（塌落度过大，桩顶浮浆过多，桩体强度会降低）。（4）启动马达，留振5～10s，开始拔管，拔管速率一般为1.2～1.5m/min，拔管过程中不允许反插。如上料不足需在拔管工程中空中投料，以保证成桩后的桩顶标高。（5）沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，移机进行下一根桩的施工。（6）截桩。同长螺旋钻管内泵压施工。180常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.3CFG桩施工工艺三、CFG桩打桩顺序

在设计桩的施打顺序时，主要考虑新打桩对已打桩的影响。施打顺序大体可分为两种类型：①连续施打；②间隔跳打，可以隔1根桩，也可以隔多根桩。181常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.3CFG桩施工工艺四、CFG桩施工注意事项

（1）设备就位后必须平整，确保施工过程中不发生倾斜和移动，机架和钻杆的垂直度偏差不得大于1.0％，施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度，如发现偏差过大，必须及时调整。桩机桩位对中偏差不得大于20mm。（2）施工时桩顶标高应高于设计桩顶标高不少于50cm。（3）施工过程中要随时测量施工场地标高及桩顶标高，根据地面隆起情况判断是否断桩。（4）桩顶上升量较大且桩的数量较多时，应采用逐个桩快速静压（跑桩），以消除可能出现的断桩对复合地基承载力造成的不良影响。（5）采用振动沉管打桩机施工时不得跳打（避免已打桩振断）和反插（由于桩管垂直度很难保证，反插容易使桩体材料与土混合，导致桩身掺土等缺陷），成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。（6）冬季施工时混合料入孔温度不低于5度，桩头及桩间土应采用保温措施。182常用软土地基处理方法简介4.5

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理4.5.3CFG桩施工工艺五、CFG桩施工常见问题及处理措施

1、缩颈和断桩在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，新打桩对已打桩的影响主要为挤压破坏，在上部有较硬的土层或中间夹有硬土层中成桩，桩机的振动力较大，对已打桩的影响主要为振动破坏，所以产生了缩颈和断桩。为避免此类现象的发生，应考虑隔排隔桩跳打，新打桩与已打桩间隔时间不少于7d。

2、桩体强度不均匀当混合料加至钢管投料口平齐后，沉管在原地留振10s，即可边振动边拔管，拔管速度控制在1.2～1.5m/min，每提升1.5m～2.0m留振20s。拔管太快或不留振，可导致缩颈断桩；拔管太慢或留振时间过长，导致桩端部水泥含量少，浮浆过多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均匀。183常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.1气泡混合轻质土一、气泡混合轻质土的概念及制作

气泡混合轻质土（FCB）就是在原料土中按照一定的比例添加固化剂、水和预先制作的气泡，经充分混合、搅拌后所形成的轻型填土材料。

1、原料土

2、固化剂

3、起泡剂184常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.1气泡混合轻质土一、气泡混合轻质土的概念及制作185常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.1气泡混合轻质土

①轻质性②高流动性③施工性④固化后的自立性⑤耐久性二、气泡混合轻质土的工程特性

⑥强度的可调节性⑦均质性⑧断热性⑨透水性⑩可就地利用工程废弃土186常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.1气泡混合轻质土

由于气泡混合轻质土具有容重比一般土体小，而强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体，固化后的自立性好，便于施工，施工单价比EPS便宜一半以上等优点，它被广泛地用于软基上的路堤填筑、道路加宽及台背填土等，可减轻施加于软基的附加应力，抑制软基的破坏和沉降，从根本上解决高速公路软基路堤中的填挖方路堤、新旧路堤及路堤与结构物之间的差异沉降问题，减少地下结构物所承受的土压力、提高结构物的使用寿命。二、气泡混合轻质土的工程特性187常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.1气泡混合轻质土三、气泡混合轻质土的施工188常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.1气泡混合轻质土三、气泡混合轻质土的施工189常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.1气泡混合轻质土三、气泡混合轻质土的施工190常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.1气泡混合轻质土三、气泡混合轻质土的施工

5、固化后的质量检测（1）固化后在强度未达设计强度之前，不应在表面行驶重型机械；（2）对施工期间按设计或监理要求频率采取的试块做容重、强度试验，必要时尚应进行吸水率试验并测定稳定溪水率下的强度指标；（3）当检测的设计指标无法满足要求时，应对浇注体进行钻芯取样，对浇注体宏观性能进行评估。191常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.2EPS轻质填料

EPS即发泡聚苯乙烯，是将呈球珠状或颗粒状的的聚苯乙烯树脂加发泡剂后加热软化而同时产生气体的发泡树脂。EPS具有以下的工程特性：

1、超轻量性2、耐压缩性

3、自立性4、吸水特性

5、摩擦特性6、热稳定性一、EPS的工程特性192常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.2EPS轻质填料二、EPS轻质路堤横断面示意图新建道路横断面道路加宽横断面193常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.2EPS轻质填料三、EPS块体的质量要求及运输堆放

１、EPS块体材料的的各项性能必须满足设计要求：材料抗压强度的技术指标取为无侧限抗压强度，要求一般部位EPS块体的平均抗压强度不小于100KPa，单个试件的抗压强度不应小于80KPa。对于桥头搭板、枕梁下方等特殊部位的EPS块体，其抗压强度的标准由设计确定。

2、施工过程中，对进场的EPS块体必须进行抽样检查，检查内容包括形状尺寸、密度、抗压强度、燃烧自灭性和平整度等。由于EPS受强紫外线的长期照射会劣化、变色，因而当临时堆放时间预计在1星期以上，则必须采取有效的覆盖措施，避免强日光的直接照射。194常用软土地基处理方法简介4.6

其它处理方法简介4.6.2EPS轻质填料

1、EPS块体铺设

2、混凝土板浇注

3、EPS坡面防护四、EPS轻质填料路基的施工195常用软土地基处理方法简介4.7

不同处理方法的比较一、垫层法与其它处理方法对沉降的影响二、排水固结法与加固土桩的比较三、加固土桩与CFG桩的比较四、加固土桩与轻质填料法的比较加筋垫层效果分析软土地基加固处理段分区设计复合地基设计中的几个问题196第五部分：软基设计及处理中的几个问题197软基设计及处理中的几个问题5.1

加筋垫层效果分析1、垫层厚度H一般取0.7～1.0m。2、土工格栅设在垫层底部及底部以上50cm处。198软基设计及处理中的几个问题5.1

加筋垫层效果分析1、土工格栅加筋垫层能有效减小软土地基在上部路堤荷载作用下的沉降变形。在地基土层和路堤填筑基本相同的条件下，土工格室加筋垫层的效果最好，双层土工格栅加筋垫层的效果次之，再次之为单层土工格栅加筋垫层。

与无筋垫层相比，加筋垫层能减小10％～31.5％的单位路堤沉降量。199软基设计及处理中的几个问题5.1

加筋垫层效果分析2、土工格栅加筋垫层中，将土工格栅由单层增加到双层不仅能减小沉降变形，而且能降低土工格栅承受的拉力。与单层土工格栅加筋垫层相比，双层土工格栅能减小18.2％的单位路堤高沉降量，单位路堤高的土工格栅最大拉力能减小27.8～47.8％。双层土工格栅加筋垫层中，上层土工格栅拉力减小约28％。

200软基设计及处理中的几个问题5.1

加筋垫层效果分析3、土工格栅加筋垫层具有一定程度的均化基底压力的作用。与无筋垫层方案相比，加筋垫层方案的压力比值能减小6.1～12.1％。

压力比值：路堤中线的压力值与路堤两侧边坡位置的压力值之比，反映路堤基底压力集中的程度。（西南交大罗强、刘俊彦、张良等人的试验成果）201软基设计及处理中的几个问题5.1

加筋垫层效果分析4、加筋垫层应用的几个注意点：（1）加筋垫层上最好设置30～40cm（两步）的10％石灰土层。（2）压实度的控制：一般应控制灰土位于路床以下。下层灰土压实度可以控制在91％左右，上层灰土压实度需达到94％。（3）加筋垫层的碾压：铺土工格栅前用推土机排压，填筑50cm碎石（山皮土）后用小型压路机（如12吨）静压，垫层全部填筑完毕后，先用重型压路机静压，然后可以开振。（4）槽底含水量较大时：晾晒或戗灰。202软基设计及处理中的几个问题5.1

加筋垫层效果分析“竹撑＋土工布”加筋（百利福公司、马来西亚）203软基设计及处理中的几个问题5.1

加筋垫层效果分析竹撑/土工织物加筋土的承载力-

英国

Strathclyde大学04080120160200240280承载力Appliedstress，P(kPa)51015202530354045505560沉降比率Settlementratio(%)粘土粘土上铺砂砂，4根竹竿与粘土砂，4根竹竿，TS600与粘土砂，TS600&粘土204软基设计及处理中的几个问题5.2

软土地基加固处理段分区设计

路基的沉降呈现出路中大，路边小的特点，即沉降盆，因此复合地基设计时边坡范围内置换率可小于路基下面的置换率，另外桥头复合地基处理主要用于减小桥头工后沉降，由于桥头容许工后沉降与路段容许工后沉降相差较大，必须设置过渡段来实现工后沉降的渐变。从适应路基应力分布特性、实现工后沉降渐变以及节约工程造价角度出发，在高填土路堤复合地基设计时应对复合地基加固处理段进行分区设计。205软基设计及处理中的几个问题5.2

软土地基加固处理段分区设计5.2.1

桥头采用复合地基处理一、桥头路基采用放坡形式时加固处理段分区设计206软基设计及处理中的几个问题5.2

软土地基加固处理段分区设计5.2.1

桥头采用复合地基处理二、桥头路基采用挡墙形式时加固处理段分区设计207软基设计及处理中的几个问题5.2

软土地基加固处理段分区设计5.2.2

路段路基放坡时加固处理段分区设计208软基设计及处理中的几个问题5.2

软土地基加固处理段分区设计5.2.3

加固处理段长度L的确定

城市道路按桥台与路堤相邻处的工后沉降要求为10cm，涵洞或箱型通道处的工后沉降为20cm，而一般路段的工后沉降为30cm。按这个要求进行计算来确定桥台连接处软基处理的长度。可采用以下计算公式：跳车最大水平距离计算式：Xmax=2[-v0cosa(A/B-1)/n]

（1）跳车最大高度计算式：Ymax=[B-A(1-ln(A/B))]/n

（2）式中：n——系数，n=μ/m，μ为阻力系数，m为车辆的质量；

A，B——系数，A=g/n，B=A-vyo，g为重力加速度，

vyo

——为铅垂方向初始加速度；

a——桥头地面坡角；v0——初始速度。209软基设计及处理中的几个问题5.2

软土地基加固处理段分区设计5.2.3

加固处理段长度L的确定

假定一般路堤许可30cm沉降，从这里进入处理段，当车速为100km/h和120km/h，处理段长度为5m，10m，15m时，计算结果如下：车速(km/h)过渡段长度L=5mL=10mL=15mXmaxYmaxXmaxYmaxXmaxYmax1009.12144.643.07212013.1206.6154.422210软基设计及处理中的几个问题5.2

软土地基加固处理段分区设计5.2.3

加固处理段长度L的确定

需要指出的是，确定了桥头地基加固处理段长度之后，需要验算处理段末端（即与道路衔接之处）的工后沉降是否满足规范规定的路段容许工后沉降，如果不满足，需加大处理段长度直至满足为止。211软基设计及处理中的几个问题5.2

软土地基加固处理段分区设计5.2.4

加固处理段分区桩长及桩间距的确定（1）加固处理段A区长度一般取（1/2～2/3）L，B区长度一般取（1/3～1/2）L。（2）A区水泥搅拌桩桩长及桩间距以SGHa满足容许工后沉降控制计算确定。（3）B区水泥搅拌桩桩长及桩间距以SGHb≤（SGHa+SGHc）/2控制计算确定。212软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题

设计与计算桩顶褥垫层设置桩长与桩间距的经济组合复合地基的检测213软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算一、关于沉降计算严格来讲，填土荷载作用下路基总沉降S由以下几个部分组成（不考虑软土地基的瞬时沉降及次固结沉降）：路基填土本身的压缩变形S1、褥垫层压缩变形S2、加固区（水泥搅拌桩桩长范围）沉降S3及水泥搅拌桩下卧层沉降S4。S＝S1＋S2＋S3＋S4

以上组成总沉降的四个部分中，对路基填土本身的压缩变形讨论较少，而对加固区的沉降计算则讨论较多。

214软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算

1、路基填土本身的压缩变形S1

目前沉降计算时均不考虑路基填土本身的沉降。随着经济的发展，重载车辆的比例越来越大，同时，超载现象也日益严重，在车辆荷载的循环作用下，路基填土的压实度必将进一步提高。路基填土压实度提高1%，填土本身沉降接近填土高度的1%，从这一点说，在桥头高填土路段不考虑路基填土本身的沉降是不合理的。由于施工完成以后路基填土压实度在车辆荷载作用下经过多长时间会提高1%是很难定量研究的，因此建议在沉降计算中可以不考虑路基填土本身的压缩变形，为了减少路基填土本身的压缩变形对工后沉降的影响，可以对路基填土压实度要求在规范规定数值的基础上提高1～2个百分点。

215软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算

1、路基填土本身的压缩变形S1

路基压实度K是实测干容重γd与最大干容重γd的比值，即：根据土的三相草图可以求得：

216软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算

1、路基填土本身的压缩变形S1

路基压实度不同，孔隙比也不同，假设路基压实度由K1变化至K2，相应孔隙比由e1变化至e2，则217软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算

1、路基填土本身的压缩变形S1

故压实度变化引起的路基填土本身的沉降为：K1i——路基填土第i层的设计压实度K2i——路基填土第i层变化后的压实度hi——路基填土第i层的厚度218软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算

2、加固区沉降S3

根据有些著作中的论述，水泥搅拌桩加固区的沉降很小，一般不超过3cm，因此，工程设计中大部分人都假定水泥搅拌桩加固区的沉降为3cm，通过控制下卧层沉降不超过7cm（规范规定桥头工后沉降不超过10cm）来确定水泥搅拌桩桩长和桩径，这样做显然是不合理的。水泥搅拌桩加固区沉降与桩长、置换率、桩及土的压缩模量、荷载大小等因素有关，它可以采用复合地基模量法、应力修正法和桩身压缩模量法三种方法计算，应用较为广泛的是复合地基模量法，即将桩与桩间土视为一复合体，根据复合体的压缩模量，利用分层沉降法计算最终沉降。219软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算2、加固区沉降S3

复合地基模量法：

Ecs=mEp＋（1－m）Es

式中：Ecs——复合地基压缩模量；Ep——桩的压缩模量

Es——土的压缩模量；m——面积置换率复合地基模量法理论上是合理的，但关键问题是复合地基压缩模量的取值。目前都是按复合材料力学的方法，简单地将桩体模量和桩间土模量按面积加权平均来计算，这种方法并没有考虑土体及桩体材料的非线性特性，特别是没有考虑桩土间的共同作用，因此，复合地基的模量计算应该作为一个新的课题来加以研究。桩径桩间距(正三角形布置)220软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算2、加固区沉降S3

应力修正法：

式中：Es——土的压缩模量；

Sls——未加固地基在荷载P作用下与加固区相应厚度土层内的压缩量；

应力修正系数桩土应力比桩的面积置换率碎石桩：n=2~4搅拌桩：n=3~6旋喷桩：n=6~10CFG桩：n＝10～30221软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算3、加固区下卧层沉降S4

复合地基加固区下卧层的沉降采用分层总和法计算，计算中作用在下卧层土体顶面的荷载或土体中附加应力是难以精确计算的，目前工程上通常采用应力扩散法或等效实体法计算。应力扩散角侧壁摩阻力222软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算二、关于承载力计算具体工程中的水泥搅拌桩设计，必需提出水泥搅拌桩的单桩承载力标准以便进行施工控制、检测。目前水泥搅拌桩单桩承载力可以通过以下几种方法计算：

1、由复合地基承载力反算单桩承载力；

2、根据桩径、桩长、侧壁摩阻力等估算单桩承载力；

3、根据桩身强度确定单桩承载力

223软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算224软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算225软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算

根据桩侧壁摩阻力及端头阻力计算单桩承载力，首先要明确桩为摩擦支承型桩还是纯摩擦型桩。对这两种类型的桩如何判断，浙江大学顾尧章、周焕桥等人从桩的长度、桩身刚度与土的刚度的相对关系出发分析了桩的承载特性，提出了临界桩长Ls的概念：在竖向荷载作用下桩侧壁摩阻力沿桩长递减，当桩身足够长且具有足够的截面承载力时桩侧壁摩阻力可在一定深度处衰减至零。桩侧壁摩阻力为零处对应的桩长称为临界桩长。226软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算

当设计桩长L小于临界桩长Ls时按摩擦支承桩考虑；当设计桩长L大于或等于临界桩长Ls时由于超长部分不参与荷载传递，桩端阻力为零，故为摩擦桩，这时按公式（2）计算单桩承载力时应附加两个条件：一是不考虑桩端阻力，二是计算桩长不得大于临界桩长。227软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算228软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算

水泥搅拌桩单桩承载力具体按哪种方法计算取决于水泥搅拌桩处理地基的目的。如果水泥搅拌桩仅仅是为了减小沉降，那么单桩承载力只需按式（2）和式（3）计算取其低值即可；如果是地基承载力不足而采用水泥搅拌桩进行处理，则单桩承载力应首先按公式（1）计算，然后用公式（2）和公式（3）校核。（1）（2）（3）229软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算三、水泥搅拌桩设计计算流程图水泥搅拌桩设计计算开始不处理时地基承载力计算不处理时地基沉降计算确定地基处理目的减小沉降提高承载力230软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算三、水泥搅拌桩设计计算流程图提高承载力确定复合地基承载力拟定桩径及桩长计算临界桩长按公式1计算单桩承载力Rp1按公式2计算单桩承载力Rp2Rp1>Rp2相差很大减小桩长yesno①加大桩径②减小桩间距yes按公式3计算单桩承载力Rp3noRp3>Rp2地基承载力为Rp2①和②进行经济比较最终确定桩长、桩径及桩间距yes换其它桩no结束231软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.1

设计与计算三、水泥搅拌桩设计计算流程图减小沉降拟定桩长、桩径、桩间距计算工后沉降Sgh①、②、③进行经济比较Sgh<容许值yes①加大桩径②减小桩间距按公式2计算单桩承载力Rp2no结束③加大桩长最终确定桩径、桩长、桩间距计算临界桩长按公式3计算单桩承载力Rp3Rp＝min(Rp2、Rp3）计算复合地基承载力相差很多①减小桩径②加大桩间距no③减小桩长yes232软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.2

桩顶褥垫层设置

路基为柔性基础，目前公路工程的复合地基设计都是采用了刚性基础下复合地基的研究成果。常用的做法是在桩顶设置30～50cm的粒料垫层（在荷载作用下桩可以部分刺入到垫层中，以充分发挥桩土的共同作用），即“桩＋桩间土＋桩顶柔性垫层”构成复合地基。刚性基础与柔性基础下的复合地基是不同的：

（1）桩荷载集中系数、桩土荷载比、桩土应力比等无论发展规律还是量值都有很大差异；

233软基设计及处理中的几个问题5.3

复合地基设计中的几个问题5.3.2

桩顶褥垫层设置

桩土荷载集中系数：刚性基础下由0.674逐渐上升至0.733后下降至复合地基破坏时的0.518；柔性基础下由0