CFG桩加固地基高速铁路路基基底加固38课件

高速铁路路基基底加固CFG桩加固地基强国安全优质兴路天津铁道职业技术学院CFG桩加固地基-概述CFG桩：水泥粉煤灰碎石桩。水泥粉煤灰碎石桩法：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层(150-300mm)一起组成复合地基的地基处理方法。京-津客运专线中的CFG桩实景图

武-广客运专线中的CFG桩实景图CFG桩加固地基-概述CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层共同工作形成CFG桩复合地基，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩既能较充分的发挥桩体材料的潜力，又可充分利用天然地基承载力，在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例，具有工效高、成本低、工后变形小、沉降稳定快的优点。CFG桩复合地基示意图CFG桩加固地基-概述

CFG桩复合地基由CFG桩身、桩帽、褥垫层几部分组成。CFG桩地基结构（桩＋帽＋褥垫层）CFG桩加固地基-加固机理CFG桩法是通过在地基中形成桩体作为竖向加固体，与桩间土组成复合地基，共同承担基础、回填土及上部结构荷载。其加固软弱地基主要有三种作用：桩体作用；挤密作用；褥垫层作用。CFG桩加固地基-加固机理1.桩体作用CFG桩是具有一定黏结强度的混合料。一般情况下不仅可全长发挥桩的侧阻，如桩端落在好土层上，还可很好地发挥端阻作用。CFG桩加固地基-加固机理2.桩体的挤密作用CFG桩采用振动沉管法施工，利用振动和挤压作用使桩间土得到挤密。加固前后土的物理力学指标对比CFG桩加固地基-加固机理3.CFG桩的褥垫层的作用褥垫层技术是CFG桩复合地基的核心技术，这里所说褥垫层不是基础施工经常做的10cm厚的素混凝上垫层，而是由粒状材料组成的散体材料垫层（150~300mm厚的中砂、粗砂、级配砂石或碎石）。褥垫层的作用如下：(1)保证桩、土共同承担荷载；(2)调整桩、土垂直荷载分担比；(3)减小桩顶对基础底面的应力集中；(4)抗水平力作用。CFG桩加固地基-加固机理适用范围：就土性而言，适用于处理黏性土、粉土、砂土和正常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。CFG桩既可用于挤密效果好的土（挤密作用+置换作用），又可用于挤密效果差的土（置换作用）。当天然地基土是具有良好挤密效果的砂土、粉土时，成桩过程的振动可使地基土大大挤(振)密，有时承载力可提高2倍以上；对塑性指数高的饱和软黏土，承载力的提高唯一取决于桩的置换作用。对于强度很低的饱和软黏土，最好在使用前，现场做试桩试验，以确定其适用性。CFG桩加固地基-适用范围CFG桩加固地基-设计思路设计思路：CFG桩复合地基通过褥垫层，改变了过分依赖于桩承担垂直荷载和水平荷载的传统思想。根据试验结果，桩、土剪应力比随褥垫层厚度增大而减小。设计时可通过改变褥垫层厚度调整桩、土荷载分担比。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，并有上下双向刺入变形模式，保证桩间土始终参与工作。因此垂直承载力设计首先是将土的承载能力充分发挥，不足部分由CFG桩来承担。CFG桩处理软弱地基，应以提高地基承载力和减少地基沉降为其主要加固目的，其途径是发挥CFG桩的桩体作用。对松散砂性土地基，可考虑其施工时的挤密效应，但若以挤密松散砂性土为其主要加固目的，则采用CFG桩是不经济的。CFG桩复合地基的设计参数共6个，分别为桩径、桩距、桩长、桩体强度、褥垫层的设计以及桩的布置。CFG桩加固地基-设计参数两种方法：振动沉管法（振动沉管桩机）螺旋排土法（长螺旋钻机）CFG桩施工振动沉管桩机长螺旋钻机振动沉管法（振动沉管桩机）：先沉管至设计标高后再在管内注入混合料，要求边填边振，然后振动拔管成桩，最后在桩顶铺设碎石垫层和土工格栅。适用于粘性土、粉土、素填土，对夹有较厚卵石、砂和孔隙比小液性指数较低的粘土层无合理有效的辅助措施不宜采用，软土地基应通过现场试验确定其适用性。振动沉管具有操作简便、施工费用较低、对桩间土的挤密效果显著等优点；其缺点为难以穿透厚的硬土层、振动及噪声污染严重、对临近建筑物可能产生不良影响、以及出现振动断桩等。CFG桩施工-振动沉管法CFG桩施工-振动沉管法振动沉管法工艺要点：①复核放线桩位、定位点和水准点，确定施打顺序，施打顺序一般有连续施打和间隔跳打两种类型。②根据设计桩长和沉管入土深度确定振动沉管机的机架高度和沉管长度，桩机组装就位。桩机就位后，调整沉管垂直度，垂直度偏差不大于1％。③混合料搅拌。按设计配合比配制混合料，混合料的搅拌须均匀，搅拌时间不得少于2min,混合料坍落度宜为30mm～50mm，成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。④开机，开始沉管，沉管过程中要将桩机调整稳定，严禁倾斜和错位。将沉管下沉至设定标高，停机。CFG桩施工-振动沉管法⑤停机后，将搅拌机搅拌好的混合料投入管内，直至混合料面与进料口齐平。⑥开机拔管。开机后留振5ｓ～10ｓ开始拔管，拔管速度按均匀线速度控制，拔管线速度应控制在1.2mm~1.5mm/min左右，如遇淤泥土或泥质土，拔管速度可适当放慢。⑦沉管拔出地面，确认成桩桩顶标高符合施工组织设计要求的标高后，用粒状材料或湿粘性土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。CFG桩施工-振动沉管法螺旋排土法（长螺旋钻机）：长螺旋钻机成孔，成孔后自空心钻杆向孔内泵压混凝土边压入混凝土边提出来钻到成桩的一种施工工艺。长螺旋泵压混凝土桩与桩间土及褥垫层共同工作形成和人工地基。适用于粘性土、粉土、砂土、粒径不大于60mm厚度不大于5m的卵石层（卵石含量不大于30％），以及对噪声和泥浆污染要求高的场地。具有适应性强，桩身质量好、单桩承载力高、无振动低噪音等特点。CFG桩施工-螺旋排土法CFG桩施工-螺旋排土法CFG桩施工-螺旋排土法螺旋排土法工艺要点：①布置桩点：场地清理整平，按桩点设计布置图放样布点。②钻机就位：移动钻机就位，用塔机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。③混合料搅拌：按试验配合比搅拌混合料，上料顺序为：先装碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加剂，最后加砂搅拌均匀，放入搅拌桶。每盘料搅拌时间不小于60s。混合料坍落度控制在160～200mm，成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。④钻进成孔：关闭钻头阀门，移动钻杆至钻头触及地面，启动马达先慢后快钻进，减少钻杆摇晃，检查钻孔的偏差。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，可放慢进尺，避免导致桩孔偏斜、移位，甚至使钻杆、钻具损坏。⑤灌注及拔管：成孔到达设计桩底，停止钻进，泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，不可先拔管后泵料。混合料的泵送量与拔管速度相匹配，拔管速度控制在2m/min~3m/min。成桩过程须连续进行，施工中因其他原因不能连续灌注，须避开饱和砂土、粉土层停机。施工桩顶标高宜高于设计标高50cm。灌注成桩后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。⑥移机：一根桩施工完毕后，钻机移位，移机前应对下一根桩的桩位进行清理辨识，确保桩位的准确性。CFG桩施工-螺旋排土法CFG桩加固地基施工-桩间土清除桩间土清除桩基施工完毕，龄期达7d后进行桩间土开挖、清理。清理时采用小型挖掘机配合人工进行，现场开挖时指定专人进行现场指挥，施工过程中严禁挖掘机碰撞桩头，以免造成断桩，桩周土采用人