鐵路路基以下的地基尤其是高速鐵路的地基是不允許發(fā)生基底破壞

基底處理

鐵路路基以下的地基尤其是高速鐵路的地基是不允許發(fā)生基底破壞，也不允許發(fā)生不能滿足使用要求的過大工后沉降和沉降速率。以往鐵路路基病害現(xiàn)象中的路基下沉，除因填土壓實度不足外，有不少是因地基變形所致。因此對于支撐高速鐵路路基的地基來說，除了強度要求外，還有變形條件的要求。因此，為了滿足高速鐵路路基對地基強度和變形的要求，需要根據(jù)地形、地質(zhì)條件及路基高度、所處位置對地基采取不同的處理措施。

學(xué)習(xí)目標(biāo)知識：掌握各種地基處理方法的適用條件、原理；掌握各種地基處理方法的施工工藝及控制條件；掌握各種地基處理方法的質(zhì)量檢驗項目和檢驗方法。技能：能夠根據(jù)不同地質(zhì)條件或土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)選擇合適的地基處理方法；能夠熟練選擇和使用相應(yīng)的施工機具；能夠熟練掌握各種地基處理方法的施工管理和質(zhì)量控制；能夠熟練進行各種地基處理方法質(zhì)量驗收工作。素質(zhì)：具有很強的團隊精神和協(xié)作意識；養(yǎng)成吃苦耐勞、嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作作風(fēng)；具備一定的協(xié)調(diào)、組織管理能力。軟土地基定義：軟土就是強度低、壓縮性高、空隙比大的軟弱土層。根據(jù)軟土的空隙比及有機質(zhì)含量，將軟土劃分為軟黏性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭五種類型。特性：1.天然含水量高2.空隙比大3.透水性差4.壓縮性高5.抗剪強度低6.具有觸變性7.流變性顯著軟土地基軟基處理方法按照處理目的分為沉降處理和穩(wěn)定處理兩大類。沉降處理：1.加速固結(jié)沉降2.減小總沉降量穩(wěn)定處理：1.控制剪切變形2.阻止強度降低3.促進強度增長4.增加抗滑阻力3.1.1、換填法

換填法是指將軟土層的一部分或全部挖除，換填以砂、礫石、卵石、片石等滲水性材料或強度較高的黏土。一、適用范圍

1.開挖換填：對軟土層厚度小于3m時，一般可采用全部挖除換填的方法；對厚度大于3m時，通常只采取部分挖除的換填方法。2.拋石擠淤：適用于常年積水的洼地，排水困難的泥沼地段，或厚度3~4米的軟土地段。二、材料的選擇

換填土法的墊層常用材料為砂、砂石、素土、灰土、二灰土等無黏性土，因為這類土的強度大，壓縮性小，透水性好，比較容易使之密實，且在不少地區(qū)料源豐富，因而廣泛使用。三、墊層施工方法1、當(dāng)?shù)鼗韺泳哂幸欢ê穸鹊挠矚?，其承載力較好，能承受一般運輸機械時，一般采用機械分堆攤鋪法，即先堆成若干砂堆，然后用機械或人工攤平。2、當(dāng)硬殼層承載力不足時，一般采用順序推進攤鋪法。3、當(dāng)軟土地基表面很軟，首先要改善地基表面的持力條件，使其能承受施工人員和輕型運輸工具。三、墊層施工方法碾壓與夯實是修路、筑堤、加固地基表層最常用的處理方法。通過處理，可使填土或地基表層疏松土孔隙體積減小，密實度提高，從而降低土的壓縮性，提高其抗剪強度和承載力，減小土的透水性，使經(jīng)過處理的表層弱軟土能承擔(dān)較大荷載。目前我國常用的有機械碾壓、振動壓實和重錘夯實等。1.機械碾壓法機械碾壓法是利用壓路機、羊足碾、平碾、振動碾等碾壓機械將地基土壓實。對于大面積填土，應(yīng)分層碾壓并逐步提高填土標(biāo)高。黏性土的碾壓，一般用質(zhì)量為8～15t的平碾(或振壓機)或12t的羊足碾，每層鋪土(虛鋪)厚度為200～300mm，碾壓8～12遍。碾壓的效果，除了與壓實機械的壓實能量有關(guān)外，還與土的含水量有關(guān)。因此必須選擇最佳含水量。壓實系數(shù)—般控制在0.94～0.97。2．重錘夯實法重錘夯實法是利用起重機將重錘提到一定高度，然后使其自由落下，重復(fù)夯打，把地基表層夯實。這種方法可用于處理非飽和黏性土或雜填土，能提高其強度，減少其壓縮性和不均勻性，也可用于處理濕陷性黃土地基，消除其濕陷性。重錘夯實法的主要機具是起重機和重錘。重錘為一截頭的圓錐體(如圖2-2所示)，錘重不小于15kN，錘底的直徑一般為0.7～1.5m。

重錘示意圖2．重錘夯實法重錘夯實的效果與錘重、錘底的直徑、落距、夯擊的遍數(shù)、夯實土的種類和含水量有密切關(guān)系。通常情況下，增大夯實功或增加夯擊的遍數(shù)可以提高夯實的效果。但當(dāng)土夯實到達某一密實度時，再增大夯實功和夯擊遍數(shù)，土的密度卻不再增大了．甚至有時會使土的密實度降低。夯實功和夯擊的遍數(shù)一般通過現(xiàn)場試驗確定。根據(jù)實踐經(jīng)驗，夯實的影響深度約為重錘底直徑的1倍左右；夯實后雜填土地基的承載力特征值一般可以達到100～150kPa。重錘夯實的影響深度應(yīng)高出地下水位0.8m以上，且有效夯實范圍內(nèi)不宜存在飽和軟土層。停夯標(biāo)準(zhǔn)：隨著夯擊遍數(shù)增加，每遍土的夯沉量逐漸減少，一般要求最后兩遍平均夯沉量對于黏性土及濕陷性黃土不大于1.0～2.0cm；對于砂性土不大于0.5～1.0cm。

2.重錘夯實法3．振動壓實法振動壓實法是通過在地基表面施加振動把淺層松散土振實的方法，可用于處理砂土和由爐灰、爐渣、碎磚等組成的雜填土地基。豎向振動力(50～100kN)由機內(nèi)設(shè)置的兩個偏心塊產(chǎn)生。振動壓實的效果與振動力的大小、填土的成分和振動時間有關(guān)。當(dāng)雜填土的顆粒或碎塊較大時，應(yīng)采用振動力較大的機械。一般來說，振動時間越長，效果越好。但振動超過一定時間后振實效果將趨于穩(wěn)定。因此，在施工前應(yīng)進行試振，找出振實穩(wěn)定所需要的時間。振實范圍應(yīng)從基礎(chǔ)邊緣放出0.6m左右，先振基槽兩邊，后振中間。經(jīng)過振實的雜填土地基，其承載力值基本可達100～120kPa。

四、砂(石)墊層的主要作用

1．提高地基的承載力。一般來說，地基中的剪切破壞是從基礎(chǔ)邊緣開始的，并隨著應(yīng)力的增大逐漸向縱深發(fā)展。因此，若以強度較高的砂代替可能產(chǎn)生剪切破壞的軟弱土，就可避免地基的破壞。

2．減少沉降量。一般情況下，基礎(chǔ)下淺層地基的沉降量在總沉降量中所占的比例比較大。以條形基礎(chǔ)為例，在相當(dāng)于基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)沉降量約占總沉降量的50％左右，同時由側(cè)向變形而引起的沉降，理論上也是淺層部分占的比例較大，若以密實的砂代替淺層軟弱土，由于砂墊層對應(yīng)力的擴散作用，作用在下臥土層上的壓力較小，這樣就會相應(yīng)減少下臥土層的沉降量。

3．加速軟弱土層的排水固結(jié)。由于建筑物基礎(chǔ)的透水性差，當(dāng)基礎(chǔ)直接與軟弱土層接觸時，在荷載的作用下，地基中的水被迫繞基礎(chǔ)兩側(cè)排出，因而使基底下的軟弱土不易固結(jié)，形成較大的孔隙水壓力，可能導(dǎo)致由于地基土強度降低而產(chǎn)生塑性破壞的危險。砂墊層提供了基底下的排水面，不但可以使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，避免地基土的塑性破壞，還可以加速砂墊層下軟弱土層的固結(jié)，使其強度提高。但其固結(jié)的效果僅在表層較顯著，在深層的影響不明顯。

4．防止凍脹。由于粗顆粒的墊層材料孔隙較大，不易產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象，因而可以防止寒冷地區(qū)地基土由于結(jié)冰所造成的凍脹；同時，由于粗顆粒的墊層材料孔隙大，寒冷地區(qū)路基內(nèi)外空氣連通溫度變化不大，路基內(nèi)部的凍土不會因溫度升高而融陷，可有效利用凍土抗剪強度高的特性。

四、砂(石)墊層的主要作用

5．消除膨脹土的脹縮作用。上述作用中前三種為主要作用，且在各類工程中，墊層所起的主要作用也各不相同，如建筑物基礎(chǔ)下的砂墊層主要起換土的作用，而在路堤及土壩等工程中，常常以排水固結(jié)作用為主。6．消除或部分消除黃土的濕陷性。由于黃土具有遇水沉陷的特性，因此挖除基礎(chǔ)底面以下的濕陷性黃土，換填強度高、無侵蝕性、透水性小的墊層，可消除或部分消除黃土的濕陷性。

四、砂(石)墊層的主要作用

五、路基墊層材料及要求1．砂墊層。宜選用天然級配的中、粗、礫砂，不含草根、垃圾等雜質(zhì)，含泥量不得超過5％，用作排水固結(jié)地基的砂墊層其含泥量不得超過3％。2．碎石墊層。應(yīng)采用未風(fēng)化的干凈礫石或碎石，其最大粒徑不宜大于50mm，含泥量不得超過5％，不含草根、垃圾等雜質(zhì)。六、施工注意事項1、施工的關(guān)鍵是將墊層材料壓實到設(shè)計要求的密實度。壓實方法常用的有機械碾壓法、重錘夯實法和振動壓實法。這些方法要求墊層材料分層鋪設(shè)，然后逐層振密或壓實。2、以黏性土為主的軟弱土，宜采用平碾或羊足碾；對雜填土可用平碾；對砂土、砂石料、碎石土和雜填土宜采用振動碾或振動壓實機；對于狹窄場地、邊角及接觸帶可用蛙式夯實機。壓實效果、分層鋪填厚度、壓實遍數(shù)、最優(yōu)含水量等應(yīng)根據(jù)具體施工方法及施工機具通過現(xiàn)場試驗確定。3、墊層施工前必須對下部地基進行檢驗，如發(fā)現(xiàn)局部軟弱土層，應(yīng)予挖除，用素土或灰土填平夯實。對墊層底部有洞穴、暗塘等軟硬不均的部位時，應(yīng)先予清理后，再用砂石逐層回填夯實，并經(jīng)檢驗合格后，方可鋪填上二層砂石料后再行施工。4、嚴(yán)禁擾動墊層下臥的軟土，為防止踐踏、受凍、浸泡或暴曬過久，坑底可保留200mm厚土層暫不挖去，待鋪砂石料前再挖至設(shè)計標(biāo)高，如有浮土必須清除，當(dāng)坑底為飽和軟土?xí)r，須在土面接觸處鋪一層細(xì)砂起反濾作用。六、施工注意事項5、砂石墊層的底面宜鋪設(shè)在同一標(biāo)高上，如深度不同，基底土層面應(yīng)挖成階梯或斜坡搭接。墊層竣工后，應(yīng)及時施工上層路面。6、墊層施工應(yīng)注意控制分層鋪填厚度，每層壓實遍數(shù)宜通過試驗確定。分層松鋪厚度，可按采用的壓實機具現(xiàn)場試驗來確定，一般情況下松鋪30cm，分層壓實厚度為20cm。7、人工級配的砂石應(yīng)拌和均勻。用細(xì)砂作填料時，應(yīng)注意地下水的影響，且不宜使用平振法、插振法和水振法?；彝痢⒍彝敛牧蠎?yīng)拌和均勻，注意配合比，控制含水量。六、施工注意事項8、當(dāng)施工中地下水位高于挖土底面時，宜采用排水或降水措施，注意邊坡穩(wěn)定，以防止坍土混入砂石墊層中。9、壓實后的灰土、二灰土應(yīng)采取排水措施，3d內(nèi)不得受水浸泡。10、灰土、二灰土墊層鋪筑完畢后，要防止日曬雨淋，及時鋪筑上層路面。六、施工注意事項

七、質(zhì)量檢驗

1.對砂石、礦渣墊層可用重型動力觸探檢驗。檢驗均應(yīng)通過現(xiàn)場試驗，以設(shè)計壓實系數(shù)對所對應(yīng)的貫入度為標(biāo)準(zhǔn)檢驗墊層的施工質(zhì)量。壓實系數(shù)也可采用環(huán)刀法、灌砂法、灌水法或其他方法檢驗。

2.墊層的施工質(zhì)量檢驗必須分層進行。各層的壓實系數(shù)符合設(shè)計要求后，才能鋪填上層。3.用環(huán)刀法取樣時，取樣點應(yīng)位于每層厚度的2／3深度處。檢驗點數(shù)量，對大基坑每50～100不應(yīng)少于1個檢驗點；對基槽每10～20m不應(yīng)少于1個點；每個單獨柱基不應(yīng)少于1個點。采用貫入儀或動力觸探檢驗墊層的施工質(zhì)量時，每分層檢驗點的間距應(yīng)小于4m。4.竣工驗收采用載荷試驗檢驗墊層承載力時，每個單體工程不宜少于3點；對于大型工程則應(yīng)按單體工程的數(shù)量或工程的面積確定檢驗點數(shù)。

七、質(zhì)量檢驗CFG樁：是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱(即cementfIying-ashgravelpile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和，采用各種成樁機械形成的高粘結(jié)強度樁體，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。它是我國建筑科學(xué)研究院地基所在20世紀(jì)80年代末開發(fā)的一項新的地基加固技術(shù)，是在碎石樁的基礎(chǔ)上加進了一些粉煤灰和少量水泥，加水?dāng)嚢柚瞥傻囊环N具有一定黏結(jié)強度的樁。3.1.2、CFG樁施工CFG樁特點這種地基加固方法吸取了振沖碎石樁和水泥攪拌樁的優(yōu)點：施工工藝和普通振動沉管灌筑樁一樣，工藝簡單，與振沖碎石樁相比，無場地污染，且振動影響也?。凰貌牧蟽H需少量水泥，便于就地取材，基礎(chǔ)工程不會與上部結(jié)構(gòu)爭三材，這也是比水泥攪拌樁優(yōu)越之處；圖2-4京-津客運專線中的CFG樁實景圖

圖2-5武-廣客運專線中的CFG樁實景圖對于津京、鄭西、武廣客運專線，由于是350km/h無砟軌道標(biāo)準(zhǔn)，為了有效地控制地基沉降，在軟土和松軟土地基段大量采用CFG樁進行地基處理。其處理深度30m以內(nèi)較經(jīng)濟。一、CFG樁的加固原理

1.樁體作用2.樁體的擠密作用3.CFG樁的褥墊層的作用

一、CFG樁的加固原理

CFC樁法是通過在地基中形成樁體作為豎向加固體，與樁間土組成復(fù)合地基，共同承擔(dān)基礎(chǔ)、回填土及上部結(jié)構(gòu)荷載。當(dāng)樁體強度較高時，CFG樁類似于鋼筋混凝土樁(常稱為剛性樁)，這樣，在常用的幾米到20多米樁長范圍內(nèi)，樁側(cè)摩阻力都能發(fā)揮，不存在散體樁或柔性樁存在的有效樁長的現(xiàn)象。其加固軟弱地基主要有三種作用：樁體作用；擠密作用；褥墊層作用。

（一）樁體作用

CFG樁不同于碎石樁，是具有一定黏結(jié)強度的混合料。一般情況下不僅可全長發(fā)揮樁的側(cè)阻，如樁端落在好土層上，還可很好地發(fā)揮端阻作用。CFG樁長可以從幾米到20多米，并且可全長發(fā)揮樁的側(cè)阻力，樁承擔(dān)的荷載占總荷載的百分比可在40％～75％之間變化，使得復(fù)合地基承載力提高幅度大并有很大的可調(diào)性。在荷載作用下CFG樁的壓縮性明顯比其周圍軟土小，因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力隨地基的變化逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，復(fù)合地基的CFG樁起到了樁體作用。（二）樁體的擠密作用

CFG樁采用振動沉管法施工，利用振動和擠壓作用使樁間土得到擠密。經(jīng)加固后地基土的含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)均有所減小、重度、壓縮模量均有所增加，說明經(jīng)加固后樁間土已擠密。CFG樁在飽和粉土和砂土中施工時，由于沉管和拔管的振動，會使土體產(chǎn)生超孔隙水壓力。較好透水層上面還有較差的土層時，剛剛施工完的CFG樁體將是一個良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，直到CFC樁體結(jié)硬為止，這樣的排水過程持續(xù)幾個小時。利用振動沉管機施工，將會對周圍土產(chǎn)生擾動，特別是對靈敏度較高的土，會使結(jié)構(gòu)破壞，強度降低。（三）CFG樁的褥墊層的作用

褥墊層技術(shù)是CFG樁復(fù)合地基的核心技術(shù)，復(fù)合地基的許多特性都與褥墊層有關(guān)。褥墊層的作用如下：

1.保證樁、土共同承擔(dān)荷載如果不設(shè)置墊層，路基直接與樁和樁間土接觸，在垂直荷載作用下荷載特性和樁基差不多。設(shè)置一定厚度的墊層情況就不同了，即使樁端落在好的土層上，也能保證一部分荷載通過墊層作用在樁間土上，借助褥墊層的作用，使給定荷載作用下樁、土受力時程曲線均為常值。

2.調(diào)整樁、土垂直荷載分擔(dān)比二、CFG樁設(shè)計思路

當(dāng)CFG樁樁體強度較高時，具有剛性樁的性狀，但在承擔(dān)水平荷載方面與傳統(tǒng)的樁基有明顯的區(qū)別。樁是一種細(xì)長桿，它傳遞水平荷載的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳遞垂直荷載的能力。而CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層，改變了過分依賴與樁承擔(dān)垂直荷載和水平荷載的傳統(tǒng)思想。根據(jù)試驗結(jié)果，樁、土剪應(yīng)力比隨褥墊層厚度增大而減小。設(shè)計時可通過改變?nèi)靿|層厚度調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比。二、CFG樁設(shè)計思路CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，并有上下雙向刺入變形模式，保證樁間土始終參與工作。因此垂直承載力設(shè)計首先是將土的承載能力充分發(fā)揮，不足部分由CFG樁來承擔(dān)。二、CFG樁設(shè)計思路CFG樁不只是用于加固軟弱的地基，對于較好的地基土，若荷載較大，天然地基承載力不夠或變形不能滿足要求，就可以用CFG樁來補足。在設(shè)計中，CFG樁不僅可以采用同一樁長，也可以根據(jù)設(shè)計條件和地質(zhì)條件采用不同樁長、不同樁長間作，甚至CFG樁與其他樁型組合，如CFG樁與夯實水泥土樁、碎石樁等間作，形成樁型復(fù)合地基。三、CFG樁的適用范圍

就土性而言，適用于處理黏性土、粉土、砂土和正常固結(jié)的素填土等地基。CFG樁既可以用于擠密效果好的土，又可以用于擠密效果差的土。CFG樁不僅用于承載力較低的土，對于承載力較高的土(如200kPa)，但變形不能滿足要求的地基，也可采用CFG樁來減少地基變形。四、CFG樁的設(shè)計步驟

根據(jù)地基土質(zhì)；施工設(shè)備、布樁方式等條件初步確定樁徑和樁距，由樁徑和樁距求出置換率；由要求達到的復(fù)合地基承載力確定樁長；樁身強度設(shè)計；配料設(shè)計；確定褥墊層厚度。五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)

CFG樁處理軟弱地基，應(yīng)以提高地基承載力和減少地基沉降為其主要加固目的，其途徑是發(fā)揮CFG樁的樁體作用。對松散砂性土地基，可考慮其施工時的擠密效應(yīng)，但若以擠密松散砂性土為其主要加固目的，則采用CFG樁是不經(jīng)濟的。CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計參數(shù)共6個，分別為樁徑、樁距、樁長、樁體強度、褥墊層的設(shè)計以及樁的布置。五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)(1)樁徑dCFG樁樁徑d宜取350～600mm。常用的振動的管徑為377mm，一般樁徑設(shè)計為350～400mm。(2)樁距s樁距的大小取決于設(shè)計要求的復(fù)合地基承載力和變形量、土性及施工機具，所以選用樁距需考慮承載力的提高幅度應(yīng)能滿足設(shè)計要求、施工方便、樁作用的發(fā)揮、場地地質(zhì)條件以及造價等因素。試驗表明，其他條件相同，樁距越小復(fù)合地基承載力越大，當(dāng)樁距小于3倍的樁徑后，隨著樁距的減小，復(fù)合地基承載力的增長率明顯下降，從樁、土作用的發(fā)揮考慮，樁距宜取3～5倍樁徑為宜。五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)設(shè)計的樁距首先要滿足承載力和變形的要求。從施工角度考慮，盡量選用較大的樁距以防止新打樁對已打樁的不良影響。對擠土成樁工藝和不可擠密土，宜采用較大的樁距。在滿足承載力和變形的要求的前提下，可以通過調(diào)整樁長來調(diào)整樁距，樁越長，樁間距可以越大。

五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(4)樁體強度

五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(5)褥墊層的設(shè)計

①褥墊層的材料褥墊層的材料宜用中砂、粗砂、級配砂石或碎石等，最大粒徑一般不宜大于30mm。不宜采用卵石，由于卵石咬合力差，施工時擾動較大，使褥墊層厚度不宜保證均勻。

②褥墊層的鋪設(shè)范圍褥墊層的加固范圍要比加固面積大，其四周寬出路基底面的部分不宜小于褥墊層的厚度。

③褥墊層的厚度由于褥墊層厚度過小，樁間土承載力不能充分發(fā)揮，要達到設(shè)計要求的承載力，必然要增加樁的數(shù)量或樁的長度，造成經(jīng)濟上的浪費。若褥墊層厚度過大，會導(dǎo)致樁土應(yīng)力比等于或接近于1，此時樁承擔(dān)的荷載太小。褥墊層厚度取150～300mm為宜。五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(6)樁的布置CFG樁可以只在路基范圍內(nèi)布樁。對可液化地基，路基范圍內(nèi)可采用振動沉管CFG樁、振動沉管碎石樁間做的加固方案，可在路基范圍外某一范圍內(nèi)設(shè)置護樁(可液化地基一般用碎石樁做護樁)，通常情況下，樁都布在路基范圍內(nèi)。樁的數(shù)量可按下式確定五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(6)樁的布置實際布樁時受加固面積大小及形狀等影響，布樁數(shù)會有一定的增減。此外，對樁端有堅硬土層，且樁又不太長時可考慮采用夯擴樁，即利用CFG樁樁體材料，夯成一個擴大頭，以獲得較大的端承阻力。在軟土地區(qū)，當(dāng)樁長范圍內(nèi)，樁端有可能落在好的土層上時，也可采用比通常用的更大一些的預(yù)制樁尖，其樁尖的直徑增大到沉管外徑的1.5～2.0倍，通常稱之為大頭樁尖。樁尖沉到較好的土層中便停止沉管，大頭樁尖通過軟土層時，軟土?xí)芸旎貜?，拔出沉管后投料量基本不變，但承載能力有了提高。在軟土地區(qū)采用CFG樁復(fù)合地基方案時，樁端一般應(yīng)落在好的土層上。3．CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(7)CFG樁復(fù)合地基的沉降計算

在實際工程中，CFG樁復(fù)合地基的沉降計算大多采用復(fù)合模量法。計算時復(fù)合土層分層與天然地基相同，復(fù)合土層的模量等于天然地基模量的倍，加固區(qū)和下臥層土體內(nèi)的應(yīng)力分布采用各向同性均質(zhì)的直線變形體理論，CFG樁復(fù)合地基的最終沉降可按下式計算：五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(7)CFG樁復(fù)合地基的沉降計算五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(8)CFG樁的樁體材料確定CFG樁的骨干材料為碎石，系粗骨料，碎石材料多為20～50mm，為使級配良好，摻入石屑填入碎石的空隙。石屑為中等粒徑骨料，當(dāng)樁體強度小于5MPa時，石屑的摻入可使樁體級配良好，對樁體強度起重要作用。相同碎石和水泥摻量，摻入石屑可比不摻石屑強度增加50％左右。粉煤灰既是細(xì)骨科，多用袋裝的Ⅱ級、Ⅲ級粉煤灰，由于粉煤灰又有低標(biāo)號水泥作用，可使樁體具有明顯的后期強度。水泥一般用42.5級普通硅酸鹽水泥，如用高強度水泥，則會使水泥用量少，影響和易性及密實性；如用低強度等級水泥，則會使水泥的用量過多，不經(jīng)濟，而且也影響混合料的其他技術(shù)性能。外加劑可根據(jù)施工需要采用早強劑或泵送劑。五、CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(9)CFG樁配合比計算

CFG樁與一般素混凝土樁不同就在于樁體配比更追求經(jīng)濟效益。因此應(yīng)盡量利用工業(yè)廢料作為摻和料。但不同的地方石屑粒徑的大小和形狀以及含粉量不盡相同，粉煤灰的化學(xué)成分也各異。所以給出一個統(tǒng)一的、精度很高的配合比就比較困難。下面介紹的樁體配比計算公式也只能作為參考?；旌狭现?，石屑與碎石(一般碎石粒徑為3～5cm)的組成比例用石屑率表示：

3．CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(9)CFG樁配合比計算3．CFG樁的設(shè)計參數(shù)

(9)CFG樁配合比計算CFG樁的施工工藝流程

圖2-6CFG樁振動沉管灌注施工流程圖

CFG樁的施工工藝流程圖2-7CFG樁長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工流程圖

六、CFG樁的一般規(guī)定a.施工前應(yīng)進行成樁工藝試驗(不少于2根)，以復(fù)核地質(zhì)資料以及設(shè)備、工藝、施打順序是否適宜，確定混合料配合比、坍落度、攪拌時間、拔管速度等各項工藝參數(shù)，報監(jiān)理單位確認(rèn)后，方可進行施工。b．CFG樁施工開始后應(yīng)及時進行復(fù)合地基或單樁承載力試驗，以確定設(shè)計參數(shù)。c．采用振動沉管成樁時，設(shè)備型號選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件及樁徑、設(shè)計深度要求確定，其施工應(yīng)符合下列要求：(a)振動沉管樁機沉管表面有明顯的進尺標(biāo)記，根據(jù)設(shè)計樁長沉管入土深度確定機架高度和沉管長度。

六、CFG樁的一般規(guī)定(b)沉管過程中每沉1m應(yīng)記錄電流一次，并對土層變化處予以說明。(c)混合料應(yīng)按設(shè)計配合比經(jīng)攪拌機拌合，坍落度拌合時間應(yīng)按工藝性試驗確定的參數(shù)進行控制，且拌合時間不得少于1min。(d)拔管速率應(yīng)按工藝性試驗確定并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的參數(shù)進行控制，拔管中嚴(yán)禁反插。(e)每根樁的投料量不得少于設(shè)計灌注量。(f)成樁后樁頂控制標(biāo)高應(yīng)考慮除浮漿后的樁長滿足設(shè)計要求。六、CFG樁的一般規(guī)定d．采用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁時，設(shè)備型號選擇應(yīng)根據(jù)樁徑、設(shè)計加固深度要求確定，其施工應(yīng)符合下列要求：(a)施工組織、施工工藝、施工作業(yè)指導(dǎo)書應(yīng)有防止堵管竄孔的措施。(b)鉆進應(yīng)先慢后快。在成孔過程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，應(yīng)放慢進尺。(c)混合料應(yīng)按設(shè)計配合比經(jīng)攪拌機拌合，坍落度拌合時間應(yīng)按工藝性試驗確定的參數(shù)進行控制，且不得少于1min；攪拌的混合料必須保證混合料圓柱體能順利通過剛性管高強柔性管彎管和變徑管而到達鉆芯管內(nèi)。

(d)CFG樁成孔到設(shè)計標(biāo)高后，停止鉆進，開始泵送混合料，當(dāng)鉆芯管充滿混合料后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。(e)鉆桿采用靜止提拔。施工中嚴(yán)格按工藝性試驗確定并報監(jiān)理批準(zhǔn)的參數(shù)控制鉆桿提拔速度和混凝土泵送量，并保證連續(xù)提拔。施工中嚴(yán)禁出現(xiàn)超速提拔。(f)施工中應(yīng)保證排氣閥正常工作，施工中要求每工班經(jīng)常檢查排氣閥，防止排氣閥被水泥漿堵塞。(g)樁機移機至下一樁位施工時，應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復(fù)核，保證樁位準(zhǔn)確。六、CFG樁的一般規(guī)定七、CFG樁的主控項目

a．所用的水泥和粗細(xì)骨料品種、規(guī)格及質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求。檢驗數(shù)量：同一產(chǎn)地、品種、規(guī)格且連續(xù)進場的水泥，袋裝水泥200t為一批、散裝水泥500t為一批，當(dāng)袋裝水泥不足200t或散裝水泥不足500t時也按一批計。同一產(chǎn)地、品種、規(guī)格且連續(xù)進場的粗、細(xì)骨料，分別以400為一批，當(dāng)不足400時也按一批計。各種原材料施工單位每批抽樣檢驗1組監(jiān)理單位按施工單位抽樣數(shù)量的20％見證檢驗或10％平行檢驗。檢驗方法：檢查產(chǎn)品質(zhì)量證明文件。在水泥庫抽樣檢驗水泥強度、安全性、凝結(jié)時間在料場抽樣檢驗粗細(xì)骨料含泥量、篩分試驗檢驗其顆粒級配。七、CFG樁的主控項目b．CFG樁混合料坍落度應(yīng)按工藝性試驗確定并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的參數(shù)進行控制。檢驗數(shù)量：施工單位每臺班抽樣檢驗3次。監(jiān)理單位按施工單位抽樣數(shù)量的20％見證檢驗或10％平行檢驗。檢驗方法：現(xiàn)場坍落度試驗。c．CFG樁混合料強度應(yīng)符合設(shè)計要求。檢驗數(shù)量：施工單位每臺班做一組(3塊)試塊。監(jiān)理單位按施工單位抽樣數(shù)量的20％見證檢驗或10％平行檢驗。檢驗方法：每臺班制作混合料試塊，進行28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件抗壓強度檢驗。(10)CFG樁的施工

②關(guān)于CFG樁的主控項目d．CFG樁的數(shù)量、布樁形式應(yīng)符合設(shè)計要求，其檢驗應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。e.每根樁的投料量不得少于設(shè)計灌注量。檢驗數(shù)量：施工單位每根樁檢驗。監(jiān)理單位按施工單位檢驗數(shù)量的20％平行檢驗。檢驗方法：料斗現(xiàn)場計量或混凝土泵自動記錄。f．CFG樁頂端浮漿應(yīng)清理干凈，直至露出新鮮混凝土面。清除浮漿后樁的有效長度應(yīng)滿足設(shè)計要求。檢驗數(shù)量：施工單位每根樁檢驗。監(jiān)理單位按施工單位檢驗數(shù)量的20％平行檢驗。檢驗方法：施工前測量鉆桿或沉管長度，施工中檢查是否達到設(shè)計深度標(biāo)志，施工后檢查并清理浮漿，計算出樁的有效長度。(10)CFG樁的施工

②關(guān)于CFG樁的主控項目g．CFG樁的樁身質(zhì)量、完整性應(yīng)滿足設(shè)計要求。檢驗數(shù)量：檢驗總樁數(shù)的10％；監(jiān)理單位按檢驗樁數(shù)的20％見證檢驗。檢驗方法：低應(yīng)變檢測。h．CFG樁按復(fù)合地基設(shè)計時，處理后的復(fù)合地基承載力、變形模量應(yīng)滿足設(shè)計要求；按柱樁設(shè)計時，處理后的單樁承載力應(yīng)滿足設(shè)計要求。檢驗數(shù)量：總樁數(shù)的2‰，且每檢驗批不少于3根。監(jiān)理單位見證檢驗，勘察設(shè)計單位現(xiàn)場確認(rèn)。檢驗方法：平板載荷試驗。七、CFG樁的主控項目表2-5CFG樁施工的允許偏差、檢驗數(shù)量及檢驗方法

八、CFG樁的施工工序

1.施工準(zhǔn)備施工前應(yīng)具備的資料和條件：①工程地質(zhì)報告書。②CFG樁布樁圖，圖應(yīng)注明樁位編號，以及設(shè)計說明和施工說明。③施工場地臨近的高壓電纜、電話線、地下管線、地下構(gòu)筑物及障礙物等調(diào)查資料。④施工場地的水準(zhǔn)控制點。⑤具備“三通一平”條件。

①確定施工機具和配套設(shè)備。②材料供應(yīng)計劃，標(biāo)明所用材料的規(guī)格、技術(shù)要求和數(shù)量。③施工前應(yīng)按設(shè)計要求由實驗室進行配合比試驗，施工時按配合比配制混合料。當(dāng)用振動沉管灌注成樁和長螺旋鉆孔灌注成樁施工時，樁體配比中采用的粉煤灰可選用電廠收集的粗灰，坍落度宜為30～50mm；當(dāng)采用長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁時，為增加混合料的和易性和可泵性，宜選用細(xì)度(0.045mm方孔篩篩余百分比)不大于45％的Ⅲ級或Ⅲ級以上等級的粉煤灰，每方混合料粉煤灰摻量宜為70～90kg，坍落度應(yīng)控制在160～200mm。八、CFG樁的施工工序

1.施工準(zhǔn)備④試成孔應(yīng)不少于2個，以復(fù)核地質(zhì)資料以及設(shè)備、工藝是否適宜，核定選用的技術(shù)參數(shù)。⑤按施工平面圖放好樁位，若采用鋼筋混凝土預(yù)制樁尖，需埋入地表以下30cm左右。⑥確定施打順序。⑦復(fù)核測量基線、水準(zhǔn)點及樁位、CFG樁的軸線定位點，檢查施工場地所設(shè)的水準(zhǔn)點是否會受施工影響。⑧振動沉管機沉管表面應(yīng)有明顯的進尺標(biāo)記，并以米(m)為單位。

八、CFG樁的施工工序

1.施工準(zhǔn)備八、CFG樁的施工工序

(2)施工前的工藝試驗

施工前的工藝試驗主要是考察設(shè)計的施打順序和樁距能否保證樁身質(zhì)量。工藝試驗也可結(jié)合工程樁施工進行，需做如下兩種觀測：①新打樁對未結(jié)硬的已打樁的影響。在已打樁樁頂表面埋設(shè)標(biāo)桿，在施打新樁時量測已打樁樁頂?shù)纳仙浚怨浪銟稄娇s小的數(shù)值，待已打樁結(jié)硬后開挖檢查其樁身質(zhì)量并量測樁徑。②新打樁對結(jié)硬的已打樁的影響。在已打樁尚未結(jié)硬時，將標(biāo)桿埋置在樁頂部的混合料中，待樁體結(jié)硬后，觀測打新樁時對已打樁樁頂?shù)奈灰魄闆r。

CFG樁的施工工序

(2)施工前的工藝試驗對擠密效果好的土(如飽和松散的粉土)，打樁振動會引起地表的沉降，樁頂一般不會上升，斷樁的可能性小。當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁頂向上的位移過大時，樁可能發(fā)生斷開，若向上的位移不超過1cm，斷樁的可能性很小

CFG樁的施工工序

(3)CFG樁施工

①樁機進入現(xiàn)場，根據(jù)設(shè)計樁長、沉管入土深度確定機架高度和沉管長度，并進行設(shè)備組裝。②樁機就位，調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直度偏差不大于1％。③啟動馬達沉管到預(yù)定標(biāo)高，停機。④沉管過程中做好記錄，每沉1m記錄電流表的電流一次，并對土層變化予以說明。⑤停機后立即向沉管內(nèi)投料，直到混合料與進料口齊平。混合料按設(shè)計配比經(jīng)攪拌機加水拌合，拌合時間不得少于1min，如粉煤灰用量較多，攪拌時間還要適當(dāng)延長。加水量按坍落度30～50mm控制，成樁后浮漿厚度以不超過20cm為宜。CFG樁的施工工序

(3)CFG樁施工⑥啟動馬達，留振5～10s開始拔管，拔管速率一般為1.2～1.5m／min(拔管速度為線速度不是平均速度)，如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速率還可放慢。拔管過程中不允許反插。如上料不足，需在拔管過程中空中投料，以保證成樁后樁頂標(biāo)高達到設(shè)計要求。成樁后樁頂標(biāo)高應(yīng)考慮計入保護樁長。⑦沉管拔出地面，確認(rèn)成樁符合設(shè)計要求后，用粒狀材料或濕黏性土封頂，然后移機進行下一樁位的施工。⑧施工過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機器一天應(yīng)做一組(3塊)試塊，試塊尺寸為15cml5cml5cm，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護并測定28d抗壓強度。⑨施工過程中，應(yīng)隨時做好施工記錄。⑩在成樁過程中，隨時觀測地面升降和樁頂上升情況。CFG樁的施工工序

(4)施工順序

在設(shè)計樁的施打順序時，主要考慮新打樁對已打樁的影響。施打順序大體可分為兩種類型，一是連續(xù)施打，從1號樁開始，依次為2號、3號……，連續(xù)打下去；二是間隔跳打，可以隔一根樁也可隔多根樁。連續(xù)施打可能會造成樁徑被擠扁或縮頸。如果樁距大，混合料尚未初凝，連續(xù)打一般較少發(fā)生樁完全斷開的現(xiàn)象。隔樁跳打，先打樁的樁徑較少發(fā)生縮小或縮頸現(xiàn)象，但土質(zhì)較硬時，在已打樁中間補打新樁時，已打的樁可能被振裂或振斷。CFG樁的施工工序

(4)施工順序施打順序與土性和樁距有關(guān)，在軟土中，樁距較大可采用隔樁跳打；在飽和的松散粉土中施工，如果樁距較小不宜采用隔樁跳打方案。因為松散粉土振密效果較好，先打樁施工完后，土體密度會有明顯增加，而且打的樁越多，土的密度越大，樁越難打。在補打新樁時，一是加大了沉管的難度，二是非常容易造成已打樁斷樁的現(xiàn)象。對滿堂布樁，無論樁距大小，均不宜從四周轉(zhuǎn)圈向內(nèi)推進施工，因為這樣限制了樁間土向外的側(cè)向變形，容易造成大面積土體隆起，斷樁的可能性增大。可采用從中心向外推進的方案，或從一邊向另一邊推進的方案。CFG樁的施工工序

(4)施工順序?qū)M堂布樁，無論如何設(shè)計施打順序，總會遇到新打樁的振動對已結(jié)硬的已打樁的影響，樁距偏小或夾有比較硬的土層時，亦可采用螺旋鉆引孔的措施，以減少沉、拔管時對樁的振動力。

CFG樁的施工工序

(5)施工監(jiān)測

施工過程中，特別是施工初期應(yīng)做如下觀測：①施工場地標(biāo)高觀測。施工前要測量場地的標(biāo)高，注意測點應(yīng)有足夠的數(shù)量和代表性。打樁過程中隨時觀測地面是否發(fā)生隆起，因為斷樁常常和地面隆起相聯(lián)系。②樁頂標(biāo)高的觀測。施工過程中應(yīng)注意已打樁樁頂標(biāo)高的變化，特別要注意觀測樁距最小部位的樁。③對樁頂上升量較大的樁(>1cm)或懷疑發(fā)生質(zhì)量事故的樁應(yīng)開挖查看，或采取逐樁靜壓的辦法加以處理。

CFG樁的施工工序

(6)施工中的注意事項

①混合料坍落度的控制大量工程實踐表明，混合料坍落度過大，樁頂浮漿過多，樁體強度也會降低。長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工的坍落度應(yīng)控制在160～200mm、振動沉管灌注成樁施工的坍落度應(yīng)控制在30～50mm，和易性好。對振動沉管灌注成樁施工，當(dāng)拔管速率為1.2～1.5m／min時，一般樁頂浮漿可控制在20cm以內(nèi)，成樁質(zhì)量容易控制。②拔管速率的控制