CFG樁加固地基高速鐵路路基基底加固38課件

高速鐵路路基基底加固CFG樁加固地基強(qiáng)國安全優(yōu)質(zhì)興路天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院CFG樁加固地基-概述CFG樁：水泥粉煤灰碎石樁。水泥粉煤灰碎石樁法：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏結(jié)強(qiáng)度樁，并由樁、樁間土和褥墊層(150-300mm)一起組成復(fù)合地基的地基處理方法。京-津客運(yùn)專線中的CFG樁實(shí)景圖

武-廣客運(yùn)專線中的CFG樁實(shí)景圖CFG樁加固地基-概述CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層共同工作形成CFG樁復(fù)合地基，故可根據(jù)復(fù)合地基性狀和計(jì)算進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。CFG樁既能較充分的發(fā)揮樁體材料的潛力，又可充分利用天然地基承載力，在砂土、粉土、粘土、淤泥質(zhì)土、雜填土等地基均有大量成功的實(shí)例，具有工效高、成本低、工后變形小、沉降穩(wěn)定快的優(yōu)點(diǎn)。CFG樁復(fù)合地基示意圖CFG樁加固地基-概述

CFG樁復(fù)合地基由CFG樁身、樁帽、褥墊層幾部分組成。CFG樁地基結(jié)構(gòu)（樁＋帽＋褥墊層）CFG樁加固地基-加固機(jī)理CFG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。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。CFG樁加固地基-加固機(jī)理1.樁體作用CFG樁是具有一定黏結(jié)強(qiáng)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樁加固地基-加固機(jī)理2.樁體的擠密作用CFG樁采用振動(dòng)沉管法施工，利用振動(dòng)和擠壓作用使樁間土得到擠密。加固前后土的物理力學(xué)指標(biāo)對比CFG樁加固地基-加固機(jī)理3.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)，這里所說褥墊層不是基礎(chǔ)施工經(jīng)常做的10cm厚的素混凝上墊層，而是由粒狀材料組成的散體材料墊層（150~300mm厚的中砂、粗砂、級(jí)配砂石或碎石）。褥墊層的作用如下：(1)保證樁、土共同承擔(dān)荷載；(2)調(diào)整樁、土垂直荷載分擔(dān)比；(3)減小樁頂對基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中；(4)抗水平力作用。CFG樁加固地基-加固機(jī)理適用范圍：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。對淤泥質(zhì)土，應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。CFG樁既可用于擠密效果好的土（擠密作用+置換作用），又可用于擠密效果差的土（置換作用）。當(dāng)天然地基土是具有良好擠密效果的砂土、粉土?xí)r，成樁過程的振動(dòng)可使地基土大大擠(振)密，有時(shí)承載力可提高2倍以上；對塑性指數(shù)高的飽和軟黏土，承載力的提高唯一取決于樁的置換作用。對于強(qiáng)度很低的飽和軟黏土，最好在使用前，現(xiàn)場做試樁試驗(yàn)，以確定其適用性。CFG樁加固地基-適用范圍CFG樁加固地基-設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路：CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層，改變了過分依賴于樁承擔(dān)垂直荷載和水平荷載的傳統(tǒng)思想。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，樁、土剪應(yīng)力比隨褥墊層厚度增大而減小。設(shè)計(jì)時(shí)可通過改變?nèi)靿|層厚度調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比。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(jì)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)。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(shí)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(jì)的。CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)參數(shù)共6個(gè)，分別為樁徑、樁距、樁長、樁體強(qiáng)度、褥墊層的設(shè)計(jì)以及樁的布置。CFG樁加固地基-設(shè)計(jì)參數(shù)兩種方法：振動(dòng)沉管法（振動(dòng)沉管樁機(jī)）螺旋排土法（長螺旋鉆機(jī)）CFG樁施工振動(dòng)沉管樁機(jī)長螺旋鉆機(jī)振動(dòng)沉管法（振動(dòng)沉管樁機(jī)）：先沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高后再在管內(nèi)注入混合料，要求邊填邊振，然后振動(dòng)拔管成樁，最后在樁頂鋪設(shè)碎石墊層和土工格柵。適用于粘性土、粉土、素填土，對夾有較厚卵石、砂和孔隙比小液性指數(shù)較低的粘土層無合理有效的輔助措施不宜采用，軟土地基應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。振動(dòng)沉管具有操作簡便、施工費(fèi)用較低、對樁間土的擠密效果顯著等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)為難以穿透厚的硬土層、振動(dòng)及噪聲污染嚴(yán)重、對臨近建筑物可能產(chǎn)生不良影響、以及出現(xiàn)振動(dòng)斷樁等。CFG樁施工-振動(dòng)沉管法CFG樁施工-振動(dòng)沉管法振動(dòng)沉管法工藝要點(diǎn)：①復(fù)核放線樁位、定位點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)，確定施打順序，施打順序一般有連續(xù)施打和間隔跳打兩種類型。②根據(jù)設(shè)計(jì)樁長和沉管入土深度確定振動(dòng)沉管機(jī)的機(jī)架高度和沉管長度，樁機(jī)組裝就位。樁機(jī)就位后，調(diào)整沉管垂直度，垂直度偏差不大于1％。③混合料攪拌。按設(shè)計(jì)配合比配制混合料，混合料的攪拌須均勻，攪拌時(shí)間不得少于2min,混合料坍落度宜為30mm～50mm，成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。④開機(jī)，開始沉管，沉管過程中要將樁機(jī)調(diào)整穩(wěn)定，嚴(yán)禁傾斜和錯(cuò)位。將沉管下沉至設(shè)定標(biāo)高，停機(jī)。CFG樁施工-振動(dòng)沉管法⑤停機(jī)后，將攪拌機(jī)攪拌好的混合料投入管內(nèi)，直至混合料面與進(jìn)料口齊平。⑥開機(jī)拔管。開機(jī)后留振5ｓ～10ｓ開始拔管，拔管速度按均勻線速度控制，拔管線速度應(yīng)控制在1.2mm~1.5mm/min左右，如遇淤泥土或泥質(zhì)土，拔管速度可適當(dāng)放慢。⑦沉管拔出地面，確認(rèn)成樁樁頂標(biāo)高符合施工組織設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高后，用粒狀材料或濕粘性土封頂，然后移機(jī)進(jìn)行下一根樁的施工。CFG樁施工-振動(dòng)沉管法螺旋排土法（長螺旋鉆機(jī)）：長螺旋鉆機(jī)成孔，成孔后自空心鉆桿向孔內(nèi)泵壓混凝土邊壓入混凝土邊提出來鉆到成樁的一種施工工藝。長螺旋泵壓混凝土樁與樁間土及褥墊層共同工作形成和人工地基。適用于粘性土、粉土、砂土、粒徑不大于60mm厚度不大于5m的卵石層（卵石含量不大于30％），以及對噪聲和泥漿污染要求高的場地。具有適應(yīng)性強(qiáng)，樁身質(zhì)量好、單樁承載力高、無振動(dòng)低噪音等特點(diǎn)。CFG樁施工-螺旋排土法CFG樁施工-螺旋排土法CFG樁施工-螺旋排土法螺旋排土法工藝要點(diǎn)：①布置樁點(diǎn)：場地清理整平，按樁點(diǎn)設(shè)計(jì)布置圖放樣布點(diǎn)。②鉆機(jī)就位：移動(dòng)鉆機(jī)就位，用塔機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心。③混合料攪拌：按試驗(yàn)配合比攪拌混合料，上料順序?yàn)椋合妊b碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加劑，最后加砂攪拌均勻，放入攪拌桶。每盤料攪拌時(shí)間不小于60s?；旌狭咸涠瓤刂圃?60～200mm，成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。④鉆進(jìn)成孔：關(guān)閉鉆頭閥門，移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面，啟動(dòng)馬達(dá)先慢后快鉆進(jìn)，減少鉆桿搖晃，檢查鉆孔的偏差。在成孔過程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，可放慢進(jìn)尺，避免導(dǎo)致樁孔偏斜、移位，甚至使鉆桿、鉆具損壞。⑤灌注及拔管：成孔到達(dá)設(shè)計(jì)樁底，停止鉆進(jìn)，泵送混合料，當(dāng)鉆桿芯充滿混合料后開始拔管，不可先拔管后泵料。混合料的泵送量與拔管速度相匹配，拔管速度控制在2m/min~3m/min。成樁過程須連續(xù)進(jìn)行，施工中因其他原因不能連續(xù)灌注，須避開飽和砂土、粉土層停機(jī)。施工樁頂標(biāo)高宜高于設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm。灌注成樁后，用水泥袋蓋好樁頭，進(jìn)行保護(hù)。⑥移機(jī)：一根樁施工完畢后，鉆機(jī)移位，移機(jī)前應(yīng)對下一根樁的樁位進(jìn)行清理辨識(shí)，確保樁位的準(zhǔn)確性。CFG樁施工-螺旋排土法CFG樁加固地基施工-樁間土清除樁間土清除樁基施工完畢，齡期達(dá)7d后進(jìn)行樁間土開挖、清理。清理時(shí)采用小型挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行，現(xiàn)場開挖時(shí)指定專人進(jìn)行現(xiàn)場指揮，施工過程中嚴(yán)禁挖掘機(jī)碰撞樁頭，以免造成斷樁，樁周土采用人