地基处理与加固

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1关键词 1\o"CurrentDocument"引言 1\o"CurrentDocument"1.1真空预压法国内外应用与研究概况 2\o"CurrentDocument"1.1.1真空预压法的概念 2\o"CurrentDocument"1.1.2真空预压法应用现状 3\o"CurrentDocument"1.2 CFG桩复合地基研究现状 4\o"CurrentDocument"2.1排水固结法及其加固机理 4\o"CurrentDocument"2.2真空预压法及其加固机理 8\o"CurrentDocument"3.1概述 9\o"CurrentDocument"3.2排水系统的施工工艺 10\o"CurrentDocument"3.2.1场地平整 10\o"CurrentDocument"3.2.2铺设排水砂垫层 11\o"CurrentDocument"3.2.3打设塑料排水板 11\o"CurrentDocument"3.3抽真空系统的施工工艺 11\o"CurrentDocument"3.3.1布置真空滤管和出膜装置 11\o"CurrentDocument"3.3.2挖填压膜沟 12\o"CurrentDocument"3.3.3铺设密封膜 12\o"CurrentDocument"3.3.4安装真空设备 12\o"CurrentDocument"3.3.5真空抽气预压处理 12\o"CurrentDocument"3.4密封系统的施工工艺 13\o"CurrentDocument"3.4.1打设粘土密封帷幕墙 13\o"CurrentDocument"3.4.2保护层铺设及堆载体加荷 13\o"CurrentDocument"CFG桩复合地基中褥垫层的作用 14\o"CurrentDocument"CFG桩的施工要求、施工工艺与流程 15\o"CurrentDocument"CFG桩桩体材料 15\o"CurrentDocument"CFG桩砼配合比 15\o"CurrentDocument"4.2.3施工工艺与要求 165结语 166参考文献 17摘要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，其地基处理技术也日益多样化，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。软土地基真空预压法复合地基CFG桩褥垫层引言软土是指由天然含水率大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土，主要有淤泥、淤泥质土、泥炭及泥炭质土等。在软土地基上进行工程建设存在着诸多问题：第一，由于软粘土的强度较低，往往地基承载力和稳定性都不能满足工程需要；第二，由于软粘土的高压缩性和低透水性，必然会使地基产生较大的沉降且沉降时间相对较长。这将给工程建设带来不利影响，甚至造成危害，因此必须对软土地基进行加固处理。目前常用的软基处理方法主要有：浅层处理法。如换土法、抛石排淤法、反压护道法及排水砂垫层法等；排水固结法，如堆载预压法、真空预压法及真空堆载联合预压法、井点降水预压法等；复合地基法，如水泥搅拌桩、碎石桩、旋喷桩及粉喷桩等。这些软基处理方法各有优缺点，同时也受到工程条件的限制。而大量工程实践证明，真空预压法和CFG桩法是较为有效的办法，不仅能够大大提高地基的稳定性和承载力，也能很好地解决工期较长的问题。1真空预压法和CFG桩法国内外应用与研究概况1.1真空预压法国内外应用与研究概况1.1.1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610〜730mHg,即80〜95kPa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。真空排水预压的三个系统见图1-1所示。管道图1-1真空预压加固软基示意图排*玄妹J竖向排水体一砂井、袋装砂井、塑料排水板、钢丝滤管排水系统i水平排水体一砂垫层、土工合成材料真空排水固结•加压系统一抽真空装置密封系统一密封膜、密封沟、土体深层密封、地表开裂的密封图1-2真空预压的三个系统1.1.2真空预压法应用现状根据我国现行公路行业规范的定义，软土是指天然含水量不小于35%与液限、天然孔隙比不小于1.0,并且十字板剪切强度小于35kPa的细粒土，它广泛地分布在我国的沿海及内陆的河流两岸、湖泊的地势低洼的积水地区。我们将软土地基处理分为浅层处理和深层处理。浅层处理是相对于深层排水固结及复合地基而言，指对路床处理深度一般小于5.0m的软土地基处理，将大于5.m称为深层处理。对于软土地基浅层处理方法主要有加筋土法、强夯法、换法填砂（碎石）以及抛石挤淤法；对深层则常用的方法为排水固结法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、振冲置换法或沉管碎石桩法以及真空预压法。在各种处理方法中，真空预压法由于具有工期短、造价低、安全性好、环境污染小、一次性可处理的软土面积大等突出优点，近年得到了广泛的应用。真空预压法在应用前期，由于工艺上的问题，真空度较低，发展较慢。直到上世纪80年代末期，由于射流泵的研制成功，使膜下真空度可达到85〜92Pa。此后，真空预压软土地基加固技术在工程应用上得到了快速发展。近年，已经成为沿海沿江地区软土地基加固工程中的重要方法，且效果十分显著。1.2CFG桩复合地基研究现状CFG桩复合地基处理技术除了具有一般复合地基的特点，即桩、土共同承担荷载这一特点外，CFG桩桩身材料采用粉煤灰，其可消耗工业废料，具有降低成本、保护环境等优点。根据实践工程，CFG桩复合地基与桩基相比，其工程造价是桩基工程造价的1/2〜1/3。CFG桩复合地基处理方法还具有工艺简单、无场地污染、振动影响小等优点，其桩体受力特性与水泥搅拌桩相类似。因此，CFG桩复合地基处理技术近年来在我国大量应用，已取得了良好的社会效益和经济效益。目前，针对CFG桩复合地基的研究比较多，其大体可概括为：理论研究、室内模型试验研究、现场原型试验研究、有限元数值分析和多种方法联合对比分析研究等。CFG桩复合地基理论研究主要是根据荷载传递理论和半无限弹性理论的基础上进一步展开研究分析。CFG桩复合地基的室内模型试验和现场原型试验的研究主要是针对CFG桩桩体材料的强度特性、承载力、变形特性、桩土应力比和荷载传递规律等方面展开试验研究。CFG桩复合地基的有限元数值分析主要是针对影响CFG桩复合地基承载力、沉降特性的各个因素，例如桩的长度、褥垫层的厚度、置换率等进行数值模拟计算。另外，CFG桩复合地基的多种方法联合对比分析研究主要采用前述几种方法联合应用研究，进行对比分析和相互验证分析。2真空预压法的加固机理2.1排水固结法及其加固机理排水固结法是由排水系统和加压系统两部分组合而成的。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，增加孔隙水排出的通路，缩短排水距离。该系统是由竖向排水和水平排水垫层构成的。但软土层较薄，或土的渗透性较好而施工期较长时，可仅在底面铺设一定厚度的铺设垫层，然后加载，土层中的孔隙水竖向流入垫层而排出。当构成上遇到深厚的、透水性很差的软粘土层时，可在地基中设置砂井或塑料排水板等竖向排水井，地面连以排水砂层，构成排水系统。加压系统，即是施加起固结作用的荷载。它使土中的孔隙水产生压差而渗流使土固结。排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差，水不会自然排出，地基也就得不到加固。如果只施加固结压力，不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，土的强度不能及时提高，各级加载也就不能顺利进行。所以上述两个系统，在设计时总是联系起来考虑的。在地基中设置竖向排水井，常用的是砂井，近年来塑料排水板在我国得到越来越广泛的应用。塑料排水板是由纸带发展而来的一种竖向排水井。纸带排水法是1936年由瑞典kjellman等人发明的，其断面尺寸3.5mmX100mm，中有10条排水沟槽。纸带强度特别是湿润强度较低，耐久性差、透水性比砂低得多，厚纸带本身的渗透系数为10-4〜10-5cm/s，纸带纵向因存在透水孔，渗透系数为10-1〜10%m/s，但纸带因侧向土压力作用、纸带变形等影响，渗透系数可降低至10-3〜10-4cm/s。由于存在以上缺点，纸带己逐步被塑料排水板所代替。我国与1981年由河海大学等单位与南京塑料研制厂合作生成出第一代产品SPB-I型塑料排水板，并于1982年至1984年在天津塘沽新港进行了塑料排水板堆载预压的试验研究。与砂井相比，是排水板由于是工厂制作，具有质量指标较稳定、重量轻运输方便、连续性好，施工简便效率高等优点。工程上广泛使用的，行之有效的增加各级压力的方法有堆载法，真空预压法，此外还有降水预压法及几种方法兼用的联合法等。其中真空预压法做为一种行之有效的加固软土地基的方法，具有设备简单、操作方便、能源省、加固效果好、预压时间短等显著优点。自80年代以来，我国对真空预压加固饱和软粘土地基的方法作了大量研究工作，通过室内和现场试验，对真空预压的机理进行了深入的研究，取得了突破性的进展，并使该法逐渐在我国得到了大面积的推广和应用。至今已用真空预压法在港口、石油、化工、建筑、公用事业、道路和交通等部门的地基和边坡中加固了100多万m2的软土地基，并取得了明显的经济效益和令人满意的加固效果。真空预压的真空度可稳定地达到600mm汞柱以上，同时，在抽真空装置、膜下真空度和单块加同面积等方面我国都处于国际领先地位。堆载预压是工程上广泛使用，行之有效的方法。堆载一般用填土、砂石等散粒材料，对地基进行预压。对堤坝、堆场等工程，则以其本身的重量有控制地分级逐渐加载，直至设计标高。堆载预压加固地基的方法应用较早，施工难度相对较小，且效果明显，因此是一种被普遍采用的地基加固方法。当设计荷载超过80kPa时可将真空预压与堆载预压联合作用，称真空联合堆载预压排水固结法。这种方法在新港取得大面积应用效果后，以完成天津新港，济南国际机场，连云港碱厂等多项大面积软基加固工程达200万m2,广东、广西、福建、浙江、江苏等省均已应用。该法适用于渗透性较小的饱和软粘土地基，特别是超软地基。饱和软粘土地基在荷载作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形，同时，随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。现以图2-1为例说明。当土样的天然固结压力为°o时，其孔隙比为°0，在e~°:.坐标上其相应的点为a，当压力增加△©'，固结终了时，变为c点，孔隙比减小△e，曲线abc称为曲线。与此同时，抗剪强度与固结压力成比例地由a点提高到c点。所以，土体在受压固结时，一方面孔隙比减小产生压缩，一方面抗剪强度也得到提高。如从c点卸除压力△盯’，则土样发生膨胀，图中cef为卸荷膨胀曲线，如从f点再加压Acr’，在土样发生再压缩，沿虚线变化到c‘点，其相应的强度包线如图所示。从再压曲线趣c’可清楚地看出，固结压力同样从°o~A°'，而孔隙比减小值为△°，Ae'比△e小得多。这说明，如果在建筑场地先加一个和上部建筑物相同的压力进行预压，使土层固结（相当于在膨胀曲线上从a点变化到c点）然后卸除荷载（相当于在膨胀曲线上由c点变化到f点）再建造建筑物（相当于再压曲线上从f变化到c‘点），这样，建筑物所引起的沉降即可大大减小。如果预压荷载大于建筑物荷载，即所谓超载预压，则效果更好，因为，经过超载预压，当土层的固结压力大于使用荷载下的固结压力时，原来的正常固结粘土层将处于超固结状态，而使土层在使用荷载下的变形大为减小。土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关。如图2-2（a）所示的排水边界条件，即土层厚度相对荷载宽度（或直径）来说比较小，这时土层中的孔隙水向上下面透水层

图2-1排水平均法增大地基土密度的原理排出而使土层发生固结，这称为竖向排水固结。根据固结理论，粘性土固结所需的时间和排水距离的平方成正比，土层越厚，固结延续的时间越长。为了加速土层的固结，最有效的方法是增加土层的排水途径，缩短排水距离。砂井、塑料排水板等竖向排水井就是为此目的而设置的。如图2-2（b）所示。这时土层中的孔隙水主要从水平向通过砂井和部分从竖向排出。砂井缩短了排水距离，因而大大加速了地基的固结速率，这一点无论从理论上还是工程实践上都得到了证实。荷载作用下，土层的固结工程是超静孔隙水压力（简称孔隙水压力）消散和有效应力增加的过程。如地基内某点的总应力增量为宜，有效应力增量为Ac'，

孔隙水压力增量为Au，则三者满足以下关系△b'=Ab—Au用填土等外加荷载对地基进行预压，是通过增加总应力Ab并使孔隙水压力Au消散而增加有效应力Ab'的方法。真空预压法是在预压地基内总应力不变的条件下，使土中的孔隙水压力减小，有效应力增加的方法。降水预压法是土层在降水范围内土的浸水重度变为饱和重度，因而产生了附加压力，使土层固结，有效压力增加。真空预压，地基土有效应力增量是各向相等的，在预压过程中填土不会发生剪切破坏，所以很适合特别软弱粘性土地基的加固。(b)砂井地基排水情况(b)砂井地基排水情况图2-2排水法的原理2.2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2—3）。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少而增加，因而使土体排水固结。3真空预压法加固软土地基的施工工艺3.1概述软土地基处理的目的是改善地基土的性质，提高地基土的抗剪强度，减少沉降或不均匀沉降。虽然地基处理方法很多，但没有一种万能通用的方法，必须进行技术经济比较加以选择。目前真空预压法在道路软基加固处理中，取得较好的经济效益和社会效益，但也存在一些不顾真空预压的适用条件最终失败的例子，从而造成巨大的经济损失。因此有必要对真空预压法的施工工艺进一步研究。

真空预压法施工工艺主要包括排水系统、抽真空系统和密封系统这三个方面真空预压法的工序如图3-1所示。图3-1真空预压法的工序3.2排水系统的施工工艺3.2.1场地平整在场地边缘修筑挡水围捻，将场地内积水排干并清除区域内的杂草及淤泥。按10m*10m方格网布置进行地形地貌测量，测出场地地面的实际标高，以计算上部回填土的回填方量。用较好的回填土将场地内的淘壑填平，在场地平整后，为保证施工机械的正常运行，先铺不小于0.3m厚度的鹅卵石（粒度M50，经碾压密实后，检验其地酬力是否满足机械施工要求，如达不到要求，需加大鹅卵石的铺设厚度，直至其地耐力满足后期施工要求。3.2.2铺设排水砂垫层施工前，将大于50mm的砾石除去；铺设过程中，遇尖利硬物、泥块及其它杂物等分捡出去。砂垫层面层4cm厚度范围内不允许有带棱角的硬物颗粒。铺设过程中，不得扰动天然地基，不得将泥土或其它杂物混入砂垫层中。铺砂要均匀不得成堆，其干密度应符合设计的l.5g/cm3要求。砂垫层的设置方式视具体的施工条件、取材情况以及经济技术性而定，当采用碎石层结合砂垫层时，必须在两层之间铺一层土工布，以防止砂流失引起的工程问题。3.2.3打设塑料排水板打设塑料板前，先根据图纸要求，用钢尺放出桩位，并做好标记，同时要在打设导杆或打设架上刻画明显打设长度标记，经监理验收后方可打设。打设塑科排水板时，套管下桩要准确，板的平面间距偏差不得大于50mm。控制好打设机套管垂直度偏差不得大于15%，如超出要求.要及时调整。当加固区下卧承压含水层且各处高程相差较大时，各处打设深度要根据承压含水层的不同位置分区打设；在打设塑料排水板时将下端的15m滤膜撕破，这样不仅可以满足后期沉降的要求，而且可以尽量减少承压水贯通的影响。3.3抽真空系统的施工工艺3.3.1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。3.3.2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。密封沟回填高度为砂垫层上800mm。3.3.3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。3.3.4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。3.3.5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5〜10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。

3.4密封系统的施工工艺3.4.1打设粘土密封帷幕墙粘土密封帷幕墙就是对地表或地下埋藏深的透气、透水性较大的砂性土层拌入粘土，从而降低砂性土的渗透度，使其适合于真空预压施工工艺。粘土密封帷幕墙为单排，宽度0.7m，地表开始粘土拌和，拌和深度至设计图纸中的要求值，见图3-2所示。在加固区普遍存在夹砂层的情况下，用设置水泥搅拌桩结合水泥注浆的方法基本可以解决加固区四周的密封性问题。(a)注：0.00m为现有地面高程(b)图3-2粘土帷幕工艺图3.4.2保护层铺设及堆载体加荷完成好保护层的铺设后，可进行第一级加载料的堆填，在抽气加载等过程中注意保护监测设施和仪器，防止破坏。在施工过程中及时掌握监测信息，对影响加固效果的因素及时采取措施。完成第一级加载料堆填后30天，并根据监测结果适时进行第二级加载。4CFG桩复合地基4.1CFG桩复合地基中褥垫层的作用由级配良好的砂土、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫层是CFG桩复合地基研究的重要组成部分，褥垫层的设置对CFG桩复合地基的特性影响较大。1、 保证CFG桩、桩间土共同承担荷载若基础下不设置褥垫层，基础直接与桩、桩间土接触，在竖向荷载作用下CFG桩复合地基的承载特性和桩基差不多。铺设褥垫层后，由褥垫层将上部的荷载转移到桩和桩间土上，在固定荷载作用下，CFG桩承受较多的荷载，随着时间的增加，桩、桩间土发生的不等沉降，由于褥垫层的补充作用，使荷载逐渐向桩间土体转移，其特点：桩间土承担的荷载随时间增加逐渐增加，CFG桩承担的荷载随时间增加逐渐减少，最后趋于平衡状态。CFG桩端无论是落在何种性质的土层上，均保证一部分荷载通过褥垫作用在桩间土上。2、 调整CFG桩、桩间土竖向荷载分担比竖向总荷载等于CFG桩分担荷载与桩间土分担荷载之和，而CFG桩分担荷载与桩的面积置换率及桩顶应力有关，桩间土分担荷载与桩的面积置换率及桩间土的应力有关，即CFG桩、桩间土荷载分担与面积置换率m及桩土应力比n有关。p mnpp1+m（n一1）p_P（1-m）白白s1+m（n一1）ps式中Pp—CFG桩分担的荷载；Ps一桩间土分担的荷载；p一竖向总荷载；m一面积置换率；n一桩、土应力比。当褥垫层的厚度较小时，桩、土应力比n很大，CFG桩分担的荷载P较大；当褥垫层的厚度较大时，桩、土应力比n接近于1，CFG桩分担的荷载Pp较小。P3、 减小基础底面的应力集中当褥垫层厚度△H=O时，CFG桩对基础的应力集中现象很显著，与桩基础类似，而当褥垫层厚度AH达到一定程度后，基底反力即为天然地基的反力分布；当褥垫层厚度AH大于10cm时，CFG桩对基础底面产生的应力集中现象已经显著降低，而当褥垫层厚度AH为30cm时，CFG桩对基础底面产生的应力集中现象已经很小。4.2CFG桩的施工要求、施工工艺与流程CFG桩桩体材料本工程采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注成桩，其中CFG桩桩体混合料由水泥、卵石(或碎石)、砂、III级或III级以上粉煤灰(必要时加适量泵送剂)，加水在搅拌机中强制搅拌而成。⑴水泥CFG桩复合地基采用的水泥一般为普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，由于在材料中掺入了粉煤灰，其混合料的和易性增强，流动性加大，采用较低的塌落度，可满足施工泵送要求。CFG桩强度等级一般为C15〜C20，其水泥一般选用P.O32.5，在实际工程中，CFG桩施工速度较快，为保证桩体质量及施工工期，宜选用早期强度增长较快的普通硅酸盐水泥。粗骨料长螺旋钻管内泵压CFG桩粗骨料可采用卵石、碎石或卵石和碎石混合的骨料，就可泵性方面，卵石最好，卵石和碎石混合料次之，碎石较差。CFG桩的粗骨料粒径受输送管内径、动力头内径、钻头出料口大小的综合因素控制。根据工程经验，混合料粗骨料采用卵石时，最大粒径为25mm；采用碎石时，最大粒径为20mm。粉煤灰粉煤灰的细度不大于45%，即应选用III级或III级以上粉煤灰，CFG桩混合料中掺入粉煤灰可以减少混合料的泌水，增加混合料的和易性，改善混合料的可泵性。粉煤灰的主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3及CaO，其总量约占粉煤灰的85%左右，其是有益成份，另外还含有MgO、SO3及游离氧化钙(f-CaO)等，其为不利成份。粉煤灰掺量可按《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146.90)中的超量取代法配合比计算，每立方米混合料建议粉煤灰掺量为70〜90kg。CFG桩砼配合比CFG桩砼设计强度为C20，坍落度：16〜20cm，粗骨料粒径：10〜20cm，细骨料：中砂。根据技术要求经试配确定CFG桩混凝土配合比如表4-1。表4-4CFG桩混凝土配合比用量材料名称水泥砂卵石水外加剂粉煤灰每m3用料(kg)29377910811769.3804.2.3施工工艺与要求CFG桩成桩方式有振动沉管成桩、长