水泥粉煤灰碎石桩CFG讲义讲稿

第五章水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）概述加固机理设计计算施工质量检验一.概述1.定义

水泥粉煤灰碎石桩法(cement-flyash-gravlepile):由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高粘结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。2.材料（1）粉煤灰：是燃煤发电厂排出的一种工业废料，其主要化学成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO

等。其中粉煤灰的活性决定于各种粒度的SiO2和Al2O3的含量。（2）碎（卵）石、砂、石屑、水泥:CFG桩的骨料为碎石,砂和石屑为填充料,水泥一般采用普通硅酸盐水泥。（3）材料的力学性能立方抗压强度：28d养护，σc=6.3~7.3MPa，σc=6.7MPa;劈裂抗压强度：80d养护，σ劈=0.5~0.59MPa，σ劈=0.54MPa;轴心抗压强度：80d养护，σ=3.5~6.3MPa，σ=4.3MPa;静弹模：E=8.4×103~9.8×103MPa，E=8.8×103MPa;（4）适用范围

适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。（5）CFG桩法的优点施工工艺简单，无场地污染，振动影响小；仅需要少量水泥，便于就地取材；受力特点与水泥搅拌桩相似，由桩侧阻力和桩端承载力组成，增加桩长可提高承载力。二加固机理1.桩体作用CFG桩是具有高粘结强度的桩体，在荷载作用下桩体的压缩性明显小于桩周土体，因此，基础传给复合地基的附加应力随地基变形逐渐集中，出现应力集中现象，所以复合地基中的CFG桩起到了桩体的作用。2.挤密作用采用振动沉管法施工，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密。3.褥垫层作用由级配的砂石、粗砂、碎石组成的褥垫层有如下四方面的作用：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、土竖向荷载分担比；褥垫层厚度可以调整桩、土水平荷载分担比。三设计计算1.处理范围和桩径d水泥粉煤灰碎石桩可只在基础范围内布置，桩径宜取d=350～600mm。2.桩距S根据处理后的复合地基承载力fspk、土性、施工工艺确定，一般S=（3~5）d。3.褥垫层厚度和材料桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜取150～300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大30mm。4.水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力特征值确定（1）通过现场复合地基载荷试验确定；（2）初步设计时也可按下式估算：fsp,k=m（Ra/Ap）+β（1-m）fsk式中fsk——处理后天然地基承载力特征值（kPa）,，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值；m——面积置换率，m=Ap/A；Ap——桩的截面积(m2)；β——桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.75~0.95，天然地基承载力较高时取大值；

Ra——单桩承载力特征值（kN）。（4）单桩承载力特征值Ra的确定当采用单桩载荷试验时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系数2，即按下式计算：当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：Ra=Up∑qsi×Li+qp×Ap

式中Up——桩的周长，m；qsi——桩侧第i层土的侧阻力特征值，kPa，按国家现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007有关规定确定取值；qp——桩的端阻力特征值，kPa，按国家现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007有关规定确定取值；Li——第i层土的厚度，m。

5.桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求：式中fcu——桩体混合料试块（边长150mm立方体）标准养护28d立方体抗压强度平均值（kPa）。6.变形计算CFG桩地基总沉降量S为：S=S1+S2+S3式中S1——复合地基沉降量，mm；S2——下卧土层沉降量，mm；S3——褥垫层沉降量，mm；因褥垫层厚度较小，其变形值更小，而且多在施工过程中完成，所以可忽略不计。所以上式可简化为：S=S1+S2地基处理后的变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定执行。复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ξ倍，ξ值可按下式计算：

变形计算经验系数ψs根据当地沉降观测资料及经验确定，也可采用下表数值：沉降经验系数ψs（Mpa)2.54.07.015.020.0ψs1.11.00.70.40.2为变形计算深度范围内压缩模量的当量值，应该下式计算：式中Ai——第i层土附加应力系数沿土层深度的积分值；Esi——基础底面下第i层土的压缩模量值（MPa），桩长范围内的复合土层按复合土层的压缩模量取值。地基变形计算深度应大于复合土层的厚度，并符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007中地基变形计算深度的有关规定。四施工1.水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据现场条件选用下列施工工艺：(1)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；(2)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；(3)振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。(4)取土成孔灌注成桩:适用于成孔(自稳、套管护壁)的地基。取土粗成孔防灌注把成桩竞CF胡G桩揪施工呈现场取土汽成孔较灌注来成桩架CF粥G桩珍施工鹅料施工裹桩顶邮标高原宜高舞出设幼计桩业顶标表高不脖少于0.乘5m。成桩勉过程菠中，哨抽样过做混武合料慨试块震，每包台机伪械一命天应鄙做一棚组（3块）储试块根（边系长为15输0m洗m的立初方体鹅），扣标准巡寿养护削，测酸定其先立方义体抗指压强救度。冬期泳施工嫁时混认合料蝇入孔价温度裕不得个低于5胸℃，对赖桩头齐和桩距间土秩应采排取保予温措棍施。清土侄和截悼桩时最，不燥得造族成桩端顶标秧高以俗下桩恨身断矩裂和困扰动衡桩间粪土。褥垫楚层铺毁设宜术采用仓静力忠压实居法，宋当基炼础底陡面下眨桩间窜土的编含水扯量较蜻小时更，也葱可采鸟用动梢力夯忧实法接，夯卷填度鞋（夯闻实后漏的褥裂垫层耳厚度阶与虚漫铺厚悉度的蹈比值草）不南得大榨于0.纽奉90。施工菌垂直矩度偏理差不败应大斜于1%；对恐满堂痛布桩镜基础址，桩畜位偏郊差不艳应大晚于0.财4倍桩笛径；突对条紫形基格础，牲桩位置偏差站不应楚大于0.狱25倍桩和径，悄对单妇排布常桩桩罚位偏水差不燥应大雕于60伸mm。施工卫质量遍检验膜主要存应检障查施估工记下录、攻混合表料坍扫落度祖、桩欲数、取桩位估偏差友、褥香垫层繁厚度蝴、夯民填度雹和桩愈体试零块抗块压强组度等棍。水泥蝴粉煤姑灰碎伐石桩谨地基庸竣工摧验收宾时，最承载怖力检骗验应爆采用峰复合挡地基俗载荷记试验另。水泥掀粉煤快灰碎口石桩烫地基叼检验植应在蓝桩身言强度源满足恶试验最荷载洋条件协时，仍并宜崭在施故工结膛束28埋d后进体行。伏试验硬数量圾宜为宴总桩粱数