碎石桩法处理地基（精选8篇）
碎石桩法处理地基 第1篇
1 振冲碎石桩法的基本概述
1) 加固工艺。运用振冲法在地基中设置碎石桩进行加固的方法称为振冲碎石桩法。这种方法可以用于处理抗剪强度大于20 k Pa且不排水的粘土、砂土、黄土及人工填土。这种加固工艺是利用振冲器高压水流加上高频振动, 把振冲器边振动边冲到土中预定的深度, 经过清孔, 然后把碎石从地面向孔内逐步分段填入, 在振冲器的作用下, 每一段填料都可以密实的填充入孔, 最后将振冲器加大振动, 重复进行填料和振实, 在基地中就会形成碎石桩桩体。振冲碎石桩法的技术特点:a.利用振冲器在尖端发出高压水来冲击软土层;b.利用振冲器旋转偏心块来对土层添加水平振动力, 使其在振动、自重以及水冲的共同作用之下, 合理的沉降到需要加固的位置, 然后进行分层加入碎石料, 分别使用振冲器进行振实, 直到基底, 以便于可以在基底由碎石形成碎石桩柱, 并且可以与地基啮合。振冲碎石桩法比较适合于砂性土和粘性土, 但是在这两种土质中存在不同的加固原理。
2) 粘性土的加固原理。第一, 排水作用。饱和的粘性土由于具有渗透性比较差、粘粒含量比较高、抗剪强度相对比较低等特点, 因此存在的约束能力也是有限的。由于选择了渗透性好以及反滤性好的碎石桩柱, 还合理的设置了碎石垫层, 从而缩短了土地固结排水的路径, 相对的提高了固结速度, 也在一定程度上提高了桩柱的约束力和土地的强度, 以此增加了复合地基承载力。第二, 降低沉降作用。碎石桩柱的刚度一般都比桩间土的刚度大, 因此在荷载的作用下, 保证土地协调变形, 地基中应力应该合理的向桩身集中, 以便于合理的减少桩柱间承受力, 从而提高复合地基的承载力, 使得沉降量有所下降。第三, 置换作用。饱和的粘性土粘粒含量比较大, 粘粒之间的结合力较强, 所以渗透水无法从土体排出, 通过外力的作用挤向四周的土体向周围土体加力, 就会使土体发生侧移, 地表出现隆起的现象, 所以, 饱和粘性土地基加固碎石桩不是通过挤桩土而实现的, 而是通过刚度大的桩体来置换桩体周围部分的软土共同分担上部的载荷来实现加固。
3) 砂土类加固原理。由于砂土类以松散砂土为主要结构, 颗粒不稳定、孔隙比较大。在振动和静力共同作用下, 土粒稳定的移至固定位置, 促使孔隙减少, 主要的加固效果有:a.形成强度相对比较高的碎石桩, 从而提高地基的承载力与强度;b.促使松散地基形成挤密小于临界孔隙比, 避免出现砂土因为震动而液化;c.土质加固之后尽可能的减少地基沉降量;d.保证加固之后地基可以形成均匀状态。
4) 适用范围。a.置换性饱和粘土地基, 不以形变控制为主;b.挤密素填土、松散砂土以及杂填土等。
2 工程应用
1) 工程地质条件。在处理某港口软土地基的时候, 地基表面有一层厚度为3 m左右的山皮石, 深入到11.5 m之内主要是高液限粘土为主, 10 m之内, 掺杂着粉质粘土和粉土。
2) 施工参数。振冲碎石桩法的主要施工工序如下:第一, 依据施工的实际需求和角点坐标, 合理选择振冲加固边线, 然后遵守振冲碎石桩柱的具体位置, 利用钢尺确定出桩柱位置并且做好标记, 保证能够准确体现桩柱位置。第二, 把振冲器移动到合理的桩柱位置, 保证振冲头可以对准定位标志, 然后启动振冲器, 使其缓慢的沉降到土质中, 直到可以达到实际加固深度的0.3 m~0.5 m以上。对于上部垫层需要进行很多次扩孔, 方便填料。对于下部垫层合理使用先护壁, 后成孔的方式来进行施工, 即先把料进行挤振, 把填料合理挤到软土周围形成加固孔壁。第三, 形成孔以后, 为了避免出现振冲导致的泥浆浓度过大, 从而影响沉降, 形成孔以后, 应该把振冲器合理的停留1 min~2 min, 进行冲水清孔。第四, 利用开山石渣进行填料, 把石料放入孔中, 把振冲器放入孔底, 使其达到设计高度的0.5 m之上, 形成密实电流, 并且确保停留时间, 首先形成桩柱的头硬层, 然后进行加密封顶。主要施工参数为:桩柱的设计长度为11 m, 留振时间为10 s, 加密电流为80 A, 加密长度为50 cm, 水压为0.4 MPa~0.6 MPa, 置换率为0.145, 桩径为1.3 m。
3) 加固效果检测。在施工完成之后, 需要检验加固效果。检测桩间土的强度时采用十字板, 检测碎石桩柱的强度采用超重型动力触探, 检测复合地基的形变时候采用堆载法。加固之后桩间土强度还不是很高, 主要就是由振冲碎石桩法在高液限软土地基处理中的加固原理决定, 振冲没有产生明显的加固作用, 仅仅起到置换作用。除此之外, 加固完成之后, 检测加固效果, 使得软土强度不能及时恢复, 也是导致强度比较低的主要原因。在设计振冲桩的深度之内, 桩柱探击数大于6击, 依据动探进行计算振冲承载力, 振冲桩身动探击数均大于6击/10 cm, 充分考虑强度差异比较大以及回填料的不均匀性, 在计算复合基地承载力的时候, 一般承载力按照240 k Pa、堆载荷载为51.3 k Pa来进行计算, 在1 d之内完成加载, 面积可以达到6 m×20 m, 在中轴线附近设置三个观察点, 测量平均沉降。加载初期沉降量比较快, 后期逐渐趋于稳定。在施工检验点比较多, 统计一些具有代表性的数据作为计算依据。根据实际要求, 单桩复合基地承载力计算公式为:fspr=mfpr+ (1-m) fsr。其中, fspr为复合基地承载力;fsr为桩间土承载力;fpr为桩体承载力;m为置换率。
3 结语
在高液限软粘土地基处理中, 一般的排水固结法不能达到预期效果, 因此采用振冲碎石桩法, 形成复合地基, 就可以有效地起到加固作用。在不同地质中, 振冲碎石法的加固机理是不同的, 在软土中, 加固原理是置换加固, 在砂性土中, 加固机理是振动加密。振冲在桩间土的加固效果并不明显, 但是会形成复合地基, 因此可以有效提高地基承载能力。
摘要：结合振冲碎石桩法在高液限软粘土地基处理中的应用方法, 介绍了振冲碎石桩法在不同地质下的加固原理, 讨论了振冲碎石桩法在高液限软粘土地基处理中的施工技术, 并明确了监测加固措施, 以确保高液限软粘土地基的加固质量。
关键词：振冲碎石桩法,高液限,软粘土,地基处理
参考文献
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[6]郭金弟.浅谈振冲碎石桩法处理软土地基在实际工程中的应用[J].价值工程, 2010, 29 (9) :151-152.
碎石桩法处理地基 第2篇
高速公路软弱地基振冲碎石桩的加固处理
振冲碎石桩是一种加固处理软弱地基的有效方法.目前,在公路工程软基处理中较少使用.为推广该法,通过工程实例介绍了振冲碎石桩处理软弱地基的`施工工艺、技术要求和质量检测.
作 者：谭晚明 作者单位：刊 名：广东科技英文刊名：GUANGDONG SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：2009”"(14)分类号：U4关键词：高速公路 软弱地基 振冲碎石桩 施工工艺 质量检测
碎石桩法处理地基 第3篇
水泥粉煤灰碎石桩 (简称CFG桩) 是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩, 它与桩间土和褥垫层一起构成复合地基。复合地基承载力的提高首要是靠CFG桩的承载力 (CFG桩的承载力主要来自全桩长的摩阻力及桩身承载力, 桩越长则承载力越高) , 再之是CFG桩对地基土较强的置换作用、对桩间土的挤密作用及桩的遮栏加强作用。采用CFG桩法形成的复合地基具有承载力提高幅度大, 地基变形小等特点, 适用于处理粘性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基, 也适用于承载力较高 (如承载力fak=200kPa) 但变形不能满足要求的地基。基于CFG桩的上述特性和因地制宜、就地取材的原则, 某高层住宅楼采用水泥粉煤灰碎石桩法进行地基加固处理, 以解决该工程场地地基的不均匀性和天然地基承载力不能满足设计要求以及地基变形过大、不均匀沉降的问题。
1 工程和地质概况及地基加固原因
某高层住宅楼位于福建省某一抗震设防烈度为6度的地区, 结构设计为地下室1层、地上16层的板式现浇钢筋混凝土框架结构, 房屋高度为50m, 柱网开间分别为3.8m、4.7m、2.6m、4.7m、3.8m、3.4m、4.5m、2.6m等, 柱网进深分别为5.8m、3.0m、4.8m, 基础采用柱下梁板式筏形基础。
该工程场地各土层自上而下分别为填土、砾砂、含卵石粉质粘土、粉质粘土、含角砾粉质粘土、含碎石粉质粘土、残积砂质粘性土、中风化石灰岩, 部分土层厚薄不一, 部分土层局部缺失, 具体详表1。拟建高层住宅楼地下室梁板式筏形基础基底标高为323.10m, 基坑开挖后基底多数地段座落于砾砂②层上, 部分地段座落于粉质粘土④层上, 筏板基础底面荷载为267kPa, 传至ZK4孔处持力层下卧层的含角砾粉质粘土⑤的Pz+Pcz=294kPa, 经深度修正后含角砾粉质粘土⑤的承载力faz=280kPa不能满足设计要求, 传至ZK11孔处持力层下卧层的含角砾粉质粘土⑤的Pz+Pcz=304kPa, 经深度修正后含角砾粉质粘土⑤的承载力faz=281kPa不能满足设计要求, 且部分土层在场地范围分布不均匀、厚薄不一及局部缺失造成场地地基均匀性较差, 预测地基沉降和局部倾斜均较大。因此, 该工程采用天然地基无法满足地基承载力和地基变形要求, 必须进行地基处理。经设计与勘察、建设单位等协商探讨, 决定采用水泥粉煤灰碎石桩法进行地基加固处理, 在复合地基上采用梁板式筏形基础设计。场地各土层主要岩土设计参数见表2。
2 CFG桩复合地基设计
本工程地基处理中的CFG桩采用振动沉管灌注成桩, 桩身直径为500mm, 桩端持力层为⑦残积砂质粘性土, 桩长约13.3～21m, 桩间距取4倍桩径即2m, 采用正方形布置。CFG桩桩顶和筏板基础之间设置300mm厚级配碎石褥垫层。CFG桩桩体混合料由水泥、粉煤灰、石屑和碎石组成, 配合比按C15 (15MPa) 设计, 坍落度为30～50mm, 施工前应进行配合比试验, 要求CFG桩桩体混合料试块 (边长150mm立方体) 标准养护28d立方体抗压强度平均值fcu大于15MPa。
fspk=mRa/Ap+β (1-m) fsk (1)
式中 fspk—复合地基承载力特征值 (kPa) ;
m—面积置换率, 该地基m=d2/de2=0.52/ (1.13s) 2=0.52/ (1.13×2) 2=0.049, d—桩身平均直径 (m) , de—一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径 (正方形布桩de=1.13s, s为桩间距) ;
Ra—单桩竖向承载力特征值 (kN) , 该地基Ra=450kN[由Ra≤fcuAp/3, Ra=单桩载荷试验竖向极限承载力/2或Ra=up (qs1l1+qs2l2+…+qsnln) +qpAp确定];
Ap—桩的截面积 (m2) , 该地基Ap=3.14×0.252=0.196m2;
β—桩间土承载力折减系数, 一般取0.75～0.95, 该地基β=0.90～0.95;
fsk—处理后桩间土承载力特征值 (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 (见表2) 。
按 (1) 式计算, 得出各层复合地基承载力特征值见下表3:
经CFG桩法加固后, 各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量ES的 (fspk/fsk) 倍, 即计算如下表4:
综合上述计算, 经13.3～21m 长的CFG桩加固后复合地基承载力特征值较天然地基承载力特征值提高了40～80% (若桩间距再适当加密其复合地基承载力的提高就越大, 但最终复合地基承载力特征值还应通过现场复合地基载荷试验确定) , 各复合土层的压缩模量也提高了1.4～1.8倍。
CFG桩加固后, 该工程场地各层复合地基承载力特征值再经深宽修正后的地基承载力特征值均大于传至各层顶面处的荷载效应标准组合时附加压力值和土自重压力值之和即 (Pz+Pcz) 。
3 CFG桩复合地基设计中应注意的问题
(1) CFG桩的平面布置问题
本工程地基处理中, CFG桩仅布置在基础范围内, 桩距根据土质条件、设计要求的复合地基承载力、沉降以及施工工艺等确定为4倍桩径即2000mm, 呈正方形布置, 既能满足承载力和变形量的要求, 又兼顾到施工方面选用较大的桩距可防止新打桩对已打桩的不利影响。应注意桩距过小时, 桩间土不能有效发挥作用, 而桩间距过大时, 又不符合CFG桩与桩间土共同作为复合地基来工作的原理, 故桩距宜取3～5倍桩径。
(2) CFG桩桩端持力层的选择问题
CFG桩具有较强的置换作用, 其他参数相同, 桩越长、桩的荷载分担比越高。本工程地基处理中将CFG桩桩端落在相对好的土层即⑦残积砂质粘性土上, 这样可以很好地发挥桩的端阻力, 也可避免场地岩性变化大可能造成高层建筑物沉降的不均匀。
(3) 保证CFG桩桩身强度和桩身质量的问题
复合地基承载力特征值的提高另一关键因素是保证CFG桩桩身强度和桩身质量。本工程地基处理中, CFG桩桩体混合料配合比按C15 (15MPa) 设计, 要求施工前按设计要求由试验室进行配合比试验, 施工时按配合比配制混合料;为保证振动沉管灌注成桩顺利并保证桩身质量, 设计要求控制桩体混合料的坍落度为30～50mm, 以免坍落度太大使桩顶浮浆过多导致桩体强度降低, 坍落度太小使混合料流动性差易造成堵管等;为避免桩径过小使施工质量不易控制影响桩身承载力, CFG桩桩径确定为500mm (一般桩径宜取350～600mm) ;最后设计要求对施工完成后的CFG桩进行低应变动力试验以检测桩身完整性。
(4) CFG桩桩顶和筏板基础之间褥垫层的设置问题
本工程地基处理中, 为了充分发挥桩间土的承载力, 减少桩体对基底的应力集中, 保证桩土共同承担荷载, 在桩顶和基底间铺设一层300mm厚 (一般取150～300mm, 桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值) 的级配碎石褥垫层。褥垫层的铺设采用静力压实法以避免桩间土承载力降低, 要求压实系数≥0.97且夯填度 (夯实后的褥垫层的厚度与虚铺厚度的比值) 不得大于0.9。应注意当褥垫层厚度过小时, 不利于桩间土承载力的发挥, 而当褥垫层厚度过大时, 既不利于CFG桩的承载力发挥, 又增加成本。因此, 一般褥垫层厚度采用150～300mm, 桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。
褥垫层设计尚应注意其设置范围, 若褥垫层设置范围仅在基础范围内或扩大的范围很小, 可能基础四周因褥垫层过早向基础范围以外挤出而导致桩、土的承载力不能充分发挥。一般褥垫层设置范围宜大于基础范围, 每边超出基础外边缘的宽度宜为200～300mm。
(5) 复合地基上筏板基础的设计问题
本工程上部结构为高层建筑, 基础采用复合地基上梁板式 (底板厚500mm, 筏板梁500x1500mm) 筏形基础。设计上通过调整筏基底板外挑尺寸, 使筏基在荷载效应准永久组合下总竖向力偏心距е=124mm小于规范建议值0.1W/A=789mm, 将偏心距е严格控制在荷载效应准永久组合下满足е≤0.1W/A的要求。否则, 高层建筑楼身质心高, 荷载重, 当偏心距大时, 筏形基础产生倾斜后, 建筑物总重对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量, 新的倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量, 对高层建筑不利。
(6) CFG桩法与素混凝土桩法的加固比较
根据有关资料统计, 就单桩承载力而言, CFG桩法与素混凝土桩法的承载力基本一致;从对二种桩型的复合地基上建造相同结构形式和层数的建筑物的沉降观测看, 二者的沉降无明显的差异, 加固效果也基本一致;从对建造相同结构形式和层数的建筑物的二种桩型复合地基的处理费用相比较, CFG桩法与素混凝土桩法的造价比为1:2.08, CFG桩法更为经济。因此, 该工程采用水泥粉煤灰碎石桩法而未采用素混凝土桩法进行地基加固处理是合适的、比较经济的。
4 使用情况
该工程于2008年9月建成, 迄今投入使用已2年多。根据竣工验收时建筑物沉降观测成果, 由沉降差及两个沉降点之间的距离计算出建筑物基础最大倾斜值, 见表5。
根据文[1]的要求:对于多层和高层建筑, 当24m
根据目前使用情况, 建筑物未见明显的沉降和倾斜, 使用状态良好, 可以判断该工程经加固后的复合地基是满足规范要求的, 地基加固是成功的, 复合地基是安全的。
5 结语
(1) 该工程实例验证了水泥粉煤灰碎石桩法不失为加固处理大面积均匀性较差的砾砂、粉质粘土等地基的一种较好且安全可行的复合地基方法, 为高层建筑在此类地基上采用浅基设计提供了可靠保证, 并可降低工程造价, 具有明显的经济效益。
(2) 水泥粉煤灰碎石桩法加固处理对提高砾砂、粉质粘土等的地基承载力有显著效果, 基于振动沉管灌注成桩对桩间土具有挤 (振) 密效应, 采用该法施工还可增强松散的饱和粉细砂、粉土等可液化土层的抗液化能力。
(3) 水泥粉煤灰碎石桩法地基处理是福建省建筑地基处理技术推广项目之一, 并且CFG桩法利用了“三废”, 具有很好的社会效益。
(4) 鉴于CFG桩法上述优点, 笔者针对某高层住宅楼应用水泥粉煤灰碎石桩法进行地基处理的设计作个简要介绍和探讨, 可为类似工程的地基处理设计提供经验借鉴和施工图审查时参考。
摘要：本文以某高层住宅楼应用水泥粉煤灰碎石桩法进行地基处理的设计为实例, 介绍了地基均匀性较差的地基如何采用水泥粉煤灰碎石桩法进行地基处理的设计方法及应注意的有关问题, 可为类似工程地基处理设计和施工图审查时参考。
关键词：不均匀地基,地基处理,水泥粉煤灰碎石桩法,有关问题
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
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碎石桩法处理地基 第4篇
1.1 水泥粉煤灰砂石桩作用机理
CFG桩复合地基的加固机理主要为:
⑴桩体的作用。CFG桩不同于碎石桩, 是具有一定粘结强度的混合料, 在荷载作用下, 桩体的压缩性明显比周围土体小, 复合地基桩体应力比25～30。
⑵挤密作用, CFG桩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。
⑶褥垫层作用, 由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫, 在复合地基中不仅可保证桩、土共同承担荷载, 减少基础底面的应力集中, 而且可以调整桩土荷载分担比, 以及与水平荷载分担比。
1.2 砂石桩的成桩方法
CFG桩, 一般有三种成桩施工方法:
⑴振动沉管灌注成桩:适用于粉土、粘性土及素填土地基。
⑵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。
⑶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。
其中振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩两种方法是CFG桩最常用的成桩施工方法。
2 粉煤灰砂石桩的设计
2.1 工程地质概况
某建筑地基为杂填土, 上部主要为人工堆填的全风化泥质粉砂岩块及少量的灰岩碎石、混凝土等建筑垃圾, 局部为粘土、粉质粘土;杂填土fsk=140kPa, 耕土=50kPa, 按照设计要求, 该建筑地基承载力标准值不得小于250kPa, 显然远大于天然地基的实际承载力。因此, 必须进行地基加固处理。
2.2 加固方案选择
对于该杂填土地基, 地基承载力要求高, 初步认为CFG桩法经济合理, 技术可靠, 决定采用CFG桩法进行加固。在挤密砂石桩加固完成后, 桩顶和基础之间设置褥垫层, 褥垫层厚度宜取150～300mm。
2.3 桩径和原材料
水泥粉煤灰碎石桩可只在基础范围内布置, 桩径宜取350～600mm, 本工程采用桩径d=0.4m, 正方形布桩, 采用长螺旋钻成孔砼泵车压灌工艺施工。
原材料要求:
⑴水泥:选用PO.32.5硅酸盐水泥, 并有出厂合格证及试验报告。
⑵砂:中砂, 含泥量不大于3%。
⑶石子:碎石, 粒径10～50mm, 含泥量不大于2%。
2.4 桩距设计
复合地基的承载力可按下式确定:
式中:
fsp, k———复合地基承载力标准值;
Ra———单桩竖向承载力特征值;
Ap———桩截面积;
fs, k———桩间土的承载力标准值;宜按当地经验取值, 无经验时, 可取天然地基承载力特征值。
β——桩间土承载力折减系数, 宜按当地经验取值, 如无经验时可取0.75～0.95, 天然地基承载力较高时取大值。
求de:桩的间距
经实验:单桩承载力按370KN设计, β取中间值0.85, 桩间土的承载力标准值参考勘察报告取140kpa, 复合地基承载力标准值要求250KPa,
经计算:面积置换率m=0.046, 正方形为桩间距de=1.86m。取de=1.8m.并在桩顶铺设15cm厚0.3～0.5cm的碎石垫层, 以利于桩土应力调节与发挥, 并协调基础底板的变形。
2.5 CFG桩验算
⑴CFG桩承载力强度验算:
置换率m=0.05, 因变形要求控制很小, 桩间土发挥系数取0.85。
则桩顶平均应力:
单桩桩顶平均荷载:Qp=Apsp=344KN<[370], 承载力满足要求。
⑵桩体试块抗压强度平均值验算:
C15状体混合料试块:3sp=8.758Mpa<[10]=fcu
Fcu-桩体混合料试块 (边长150mm) 立方体试块, 标准养护28d立方体抗压强度平均值。
⑶地基沉降变形验算:
根据规范分层总和法和复合地基模量法计算复合地基的总沉降S=ψss'=ψs∑in=1P0/Esi (ziai-zi-1ai-1) =14.84mm<[30], 满足变形要求。
2.6 褥垫层作用和设计
根据规范要求, 桩顶和基础之间设置褥垫层, 材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等, 最大粒径不宜大于30mm。其作用主要使桩、土共同承担竖向荷载, 减小基础的应力集中, 使基础底面压力分布更均匀。褥垫层作用与其厚度密切相关, 褥垫层厚度宜取150～300mm, 针对具体的工程和不同的地质情况, 选用不同厚度, 当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值, 本工程可取250mm。
3 质量检验
施工质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。水泥粉煤灰碎石桩地基竣工验收时, 承载力检验应采用复合地基载荷试验。水泥粉煤灰碎石桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时, 并宜在施工结束28d后进行。试验数量宜为总桩数的0.5%～1%, 且每个单体工程的试验数量不应少于3点。应抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验, 检测桩身完整性。通过实际检测结果, CFG桩复合地基满足设计要求。
4 结语
本文对水泥粉煤灰砂石桩法加固地基方法进行探讨, 通过工程实例, 从设计, 施工和质量检测三方面进行论述, 随着水泥粉煤灰桩在工程中的大量应用, 也证实了其在经济上和技术上都是一种切实可行的方法。
摘要：水泥粉煤灰砂石桩是由水泥, 粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合, 用各种成桩机械在地基中制成强度等级为C5～C20高粘结强度的桩和桩间土、褥垫层一起形成复合地基, 简称CFG桩。适用于处理粘性土、粉土、砂土和依靠自重固结的素填土等地基。由于CFG桩复合地基技术具有承载力高、沉降变形小、可调性高、施工速度快、工期短、质量容易控制、经济效益明显等特点, 目前已成为应用最普遍的地基处理技术之一。
关键词：CFG桩,承载力,地基处理
参考文献
[1]刘景政, 杨素春等.地基处理与实例分析[M].北京:中国建筑出版社, 1998.
碎石桩法处理地基 第5篇
关键词：灰土挤密桩,软地基,公路,质量检验标准
灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,处理深度可达到5 m～15 m,以提高地基土的承载力及其水稳性。本标段施工段落内有一长约200 m的路基,原址为一冲沟,后因此处砖场扩建将其填平,虚填深度在10 m以上。而此段路基设计填土高度为8 m～20 m,采用灰土挤密桩处理后,路基比较稳定,无下沉现象。下面就实际施工中的工艺流程和过程控制作一简要阐述,供同行参考。
1 场地平整
设计要求本段路基先下挖3 m厚原地面黄土,待灰土挤密桩施工完成后再分层回填压实。由于在成孔或拔管过程中,对桩孔上部土层有一定的松动作用,需要预留0.5 m的覆盖土层,待成孔和桩孔回填夯实结束后将其挖除,故施工前将原地面下挖2.5 m,用平地机和压路机将施工场地平整压实,然后进行灰土挤密桩施工。
2 桩孔的平面位置布置和成孔的顺序安排
按照施工图纸要求,灰土挤密桩呈等边三角形布置,孔中心距1.0 m,事先绘制桩孔布置平面图,标明成孔顺序及编号,采用隔点跳打法施工,依次逐排由里向外进行。
3 备料
灰土挤密桩根据设计要求采用二八灰土(重量比)回填夯实。施工前要备好原材料,土:天然的黄土状亚黏土或轻亚黏土、无有机杂质、冻块,使用时要过筛,粒径不得大于15 mm;石灰:生石灰要经过充分消解,并过5 mm筛筛分后方可使用,不得含有未消解的生石灰块。
4 试桩
采用沉管(锤击)法成孔。打桩机(选用DD25A柴油打桩机,锤击部分重量2.5 t,锤击频率40次/分～50次/分,桩锤重4.2 t)、夯填机进入施工现场安装调试完毕后,进行试桩。为了检验桩间土的挤密程度,按等边三角形选3根桩作试桩试验,所选位置桩长在12 m～15 m之间,做成孔、夯填试验,试验前先按孔深、灰土的最大干密度、含水量及压实系数(≥97%)计算出需要加入的灰土数量,测定不同加料速度和夯实次数的加土量,以确定达到设计压实系数的最佳下料速度和夯实次数。
5 成孔
安装好打桩机,复查桩位和桩架,调整和检查机械后开始成孔。成孔采用隔点跳打法,当发现桩管的沉入度或快或慢与试桩有较大差异时,要及时拔管检查;当桩管沉到设计深度后立即停止,并将桩管徐徐拔出。如遇拔管困难,可用少量水沿管壁四周灌入,待孔壁四周表面土软化,即可继续拔管。对已成孔的桩孔,要防止受水浸湿,尽量当天回填夯实;为避免夯打造成缩颈堵塞,要打一孔,填一孔。
6 桩孔检查
成孔后对孔进行检查,主要检查桩孔直径、深度、垂直度,有无严重缩颈,塌孔现象。桩孔直径:检测沉管直径即可;桩孔深度:用钢尺量打入土层的沉管长度;桩孔垂直度:在锤击时用全站仪检测沉管的竖直度,使沉管垂直于地面,以保证桩孔的倾斜度在规范要求范围内。用自制小钢筋笼检查孔的缩颈及塌孔:将钢筋笼垂直放入桩孔内,如能顺利平稳放入即表明孔径达到要求;如不能顺利放入,表明局部桩径不够有缩孔现象,采用填碎砖、石灰渣、生石灰块、干土块等硬料加土回填复打处理;如遇塌孔现象,采用回填土料复打处理。灰土挤密桩质量检验标准见表1。
7夯实成桩
1)施工顺序:孔底夯实、灰土拌制、虚填、夯击、成桩。
2)安装好夯填机,调整和检查机械夯打,采用试桩确定的参数进行下料,填料前需进行孔底夯实,CF到清脆锤声后方可填料。
3)过筛后的石灰和土按2∶8的重量比进行拌和,拌和前先检测土的含水量,偏低时要进行洒水,偏高时要摊开晾晒,以控制拌成的灰土为最佳含水量。人工配合机械拌和,达到混合料颜色一致。试验人员要现场检测混合料的含水量和白灰剂量,要现场取样试验确定,用EDTA滴定法检测白灰剂量。备成的二八灰土料要堆放在整平的和排水通畅的场地,雨天要进行覆盖,应尽量做到不隔日使用,随填随拌。填料时,首先根据设计压实系数(≥97%)、二八灰土含水量及桩长计算该桩的二八灰土用量,再分层回填,分层夯实,严格按试桩确定的下料速度和夯实次数控制下料速度和夯击次数,使其压实系数不小于97%,并且每个孔填料用量要与计算用量基本符合。
4)在回填过程中要检查夯击次数、填料的含水量。
5)灰土夯填到标高后,用素土夯到平整标高,并做好标志,四周用土围成堆。
8质量检验
灰土挤密桩施工前要检查土及灰土的质量、桩孔放样位置,施工中要检查桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量,施工结束后要检查成桩质量及地基承载力。
参考文献
[1]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].
[2]JTG F10-2006,公路路基施工技术规范[S].
碎石桩法处理地基 第6篇
深层搅拌石灰桩施工时通过机械搅拌, 钻进时喷射压缩空气, 使准备加固的土在原位受到扰动。钻进到设计标高后, 钻机钻头反向旋转, 边提升边由压缩空气输送生石灰, 向着由钻头搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷入被搅拌的土体中, 使土体和石灰进行充分拌和, 形成具有整体性、水稳性和一定强度的石灰土桩, 加固深度可以达到20m。
生石灰在土壤中与水结合的反应式如下:
CaO+H2O→Ca (OH) 2+热量
由分子式可知, 石灰水化吸收了大量水分, 并产生大量的热量, 引起土中水分蒸发, 使土壤含水量降低, 有利于土壤的排水固结。
生石灰水化过程中, 体积膨胀约为原来的2倍, 在这个过程中桩周土颗粒受到挤压而使土壤密实度增大, 这就是所谓的膨胀挤密作用, 这使得非饱和土挤实, 饱和土排水固结。Ca (OH) 2与土中的CO2反应生成强度较高的CaCO3, 使桩体承载力大大增加。上述化学反应主要发生在生石灰与土壤强制搅拌混合后的数小时内, 是石灰对软粘土的早期基本作用。
生石灰通过反应形成熟石灰之后会与粘土中的硅铝矿物进一步发生化学反应, 只是反应速度比较缓慢, 在反应的过程中会吸收熟石灰中的水分, 进而生成一种不溶于水的硅酸钙凝胶, 这就改变了粘土自身的结构。这种凝胶能够起到粘连的作用, 在地基中形成网状的结构, 进而增强了地基土的牢固性, 改善了地基土的物理特性, 极大地发挥出了石灰固化作用。这个过程可以持续很多年, 这也是石灰对软土地基的加固作用。
通过对一些施工过程中的石灰搅拌桩观测发现, 施工期间桩体含水量总是很高, 直观上表现为桩顶的垫层上有明显的圆形湿痕, 表明桩体含水量及渗透系数大于桩间土。由于桩身材料拌和不均匀, 以及配合比、掺和料不同, 桩体的渗透系数一般在在4.07×10-3~10-5cm/s之间, 相当于粉砂、细砂的渗透系数, 比粘土、亚粘土的渗透系数大10倍至100倍, 因此桩身排水固结作用较好。
在使用生石灰加固公路工程中的部分软土地基之后, 石灰搅拌桩与没有加固的那部分地基形成了复合地带, 它的强度主要是集中了搅拌桩桩体的强度以及桩周围土壤粘聚力增强以后的强度, 这样就是使将周围的地基强度增强了。桩周由于在拌合时产生了大量的热和凝聚放映, 这就导致在表面形成了达到数厘米的硬壳, 一旦硬壳形成以后就会阻碍搅拌桩的吸水和排水, 特别是后期的排水。
通过大量的工程实践证明, 使用石灰搅拌桩加固之后的地基, 其桩体的强度明显高于桩间土。在公路工程投入使用之后, 在长期工程结构荷载以及车辆荷载的作用之下, 公路的主要成造粒主要依靠桩体承担。由于土具有向下的作用力, 而桩面对桩周围的土具有一个向上的摩擦力, 所以桩周围土的压力值为向下的荷载值与向上的桩周土值之和, 这也是造成桩体出现集中应力的原因。
2 石灰桩适宜的地质条件
大多数的软粘土中含有以下几种矿物成分, 蒙脱土、高岭土、伊利土, 通过大量的时间证明, 生石灰往往最容易和蒙脱土反应, 通过对粘土土样进行X射线分析, 看到稳定性比较好的石英含量为百分之四十一项, 而高岭土和伊利土则只是为百分之四十, 我们可以取一段石灰搅拌桩的试样放入水中, 大约一个小时左右的时间就会完全变成泥浆, 其速度和一般的粘土十分相像, 这也说明了这类粘土就是缺少蒙脱土中的矿物质。通常来说, 石灰和土一般不发生化学反应, 这就导致不能生成大量的碳酸钙等物质, 进而影响到搅拌桩的强度, 这也说明了蒙脱土能够使用石灰搅拌桩。
3 施工工艺及注意事项
3.1桩体材料的选择。构成桩体的主材是生石灰和粉煤灰, 生石灰的活性CaO应大于85%, 灰块直径以5cm左右为宜, 粉灰含量应小于20%, 矸石含量小于5%;粉煤灰为SiO2、Al2O3活性元素含量较高的新鲜粉煤灰, 含水量应小于40%。
3.2按合适的比例对桩体材料进行配比。在孔底有余水残浆时, 桩端0.5m灰比为1:1, 0.5m以上桩体为1:2, 桩端增加灰比解决了桩身密实度和施工安全, 但留下了人为的软弱桩段, 因此, 在桩端0.5m掺入5%~7%的水泥, 亦可消除人为膏化段。
3.3注意防止施工中地表水和临近水源渗透进入石灰桩身。
3.4打桩顺序应该“先外排后内排, 先周边后中间”的原则, 对单排桩应采用“先两端后中间”的施工方式。桩机行驶路线宜采用前进式, 并采用两遍跳打方式。
4 桩体强度的影响因素
4.1 生石灰的剂量
生石灰的脊梁直接影响到地基土的单周抗压强度。在生石灰含量都相同的情况下, 不同种类土具有不同的抗压强度。我们通过室内试验可以看出:当生石灰的含量在百分之六到百分之十八的范围内时, 搅拌桩仍然具有原土壤的性质。不同种类的石灰粉, 其最佳的渗入量都是不同的, 不论是大于这个区间还是小于这个区间, 都起不到最佳的加固效果。
生石灰的含量越大, 其膨胀力也就越大。但是生石灰的膨胀应力与生石灰中的钙含量、熟化速度有直接关系, 例如, 我们采用钙含量为百分之八十五到百分之八十九的生石灰, 并让它在完全约束的情况下熟化, 经过检测可知其轴向膨胀力最高可以达到11.6Mpa, 随着周围约束力的减少, 导致膨胀力也急剧减小并转化为和周围环境的力趋于平衡。所以, 针对软土地基, 我们必须保证生石灰的用量在规定的范围内, 一旦超过限制, 其约束力是不能够抵挡住搅拌桩的膨胀, 导致膨胀力在一定的范围内传布, 造成搅拌桩的直径增大。
4.2 软粘土的含水量
公路工程地基中的软粘土的含水量和石灰搅拌桩能够形成以及形成后的强度有很大关系。在施工过程中, 生石灰和二氧化碳反应变成了熟石灰并继续水化, 这其中吸收和蒸发掉了粘土中中大部分的水分, 有可能造成地基中的水分不足, 进而影响到地基工程的质量。所以, 我们应该保证软土基地中有足够的水供应生石灰的水化, 否则就会影响到地基的强度。但是, 必须保证水不能太多, 这样才能够使处于饱和状态的软粘土因为脱水而转化为三相状态, 有助于碳酸钙的反应, 使其形成具有一定强度的物质, 进而增加公路工程的强度。
5 结束语
综上所述, 我们应该认识到使用石灰桩法对公路工程软土地基加固的作用。使用这种方法的软土地基, 渗透能力增强, 有助于排水和固结。经过处理之后的地基降低了含水量, 增加了土质的凝聚力, 进一步增强了地基的强度, 做好了公路工程建设的基础工作, 为高质量的公路工程建设提供了保证, 同时也可以应用到桥梁软土地基的处理。
参考文献
[1]宋宇, 吴协兴.深层搅拌石灰桩加固软土地基[J].黑龙江交通科技, 2003 (1) .
[2]刘洪杰, 等.公路软地基处理中的石灰桩法[J].西部探矿工程, 2002 (001) .
碎石桩法处理地基 第7篇
本工程场地地质及水文条件主要如下:
1) 湿陷性粉土层:黄褐色, 以粉土为主, 局部夹有煤屑、石子及粉质粘土团块, 中压缩性, 平均层厚3.5m, fak=100k Pa;
2) 粉土层:褐黄色, 成分均匀, 中压缩性, 平均层厚5.9m, fak=120k Pa;
3) 粉质粘土层:棕红-棕黄色, 可塑-硬塑状, 成分均匀, 局部含零星的钙质结构和白色菌丝, 低压缩性, 平均层厚8.5m, fak=150k Pa;
4) 粉土层:褐黄色, 成分均匀, 低压缩性, 最大厚度5.0m, fak=180k Pa。
场地20m深度范围内未发现地下水, I级非自重湿陷, II类场地土, 湿陷性场地上的建筑物类别为丙类。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025-2004可知, I级非自重湿陷性场地上的丙类建筑应部分消除湿陷性, 处理厚度不应小于1m, 且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不宜小于100k Pa。
基于本工程在施工场地周围均为已有且正利用的建筑, 与已有建筑物之间的最小间距仅为9m, 且其四周的其中两条道路运输不能受影响, 所以不能采取扰动大的地基处理方法。再者本工程是酒剂车间, 每一台设备的重量约20t, 二楼的局部区域共有20台此设备, 且本工程的跨度大, 横向跨度8.8m, 纵向跨度10.0m, 又是8度地震区, 要求提高地基承载力高。现采用柱锤冲扩桩法对其加固, 处理后的复合地基承载力特征值不应小于250k Pa。
2 柱锤冲扩桩法概述
采用柱锤冲扩桩法加固地基, 通常采用的柱锤多为300~500mm的直径, 2~6m的长度, 锤重在1~8t范围内, 现场通过起重机或其它专用起吊机械设备进行施工。施工时, 先将柱锤提高到5~10m高度后放锤自由下落, 在待加固场地土中冲击成孔, 并不断反复冲击, 孔深到设计深度时再向孔内分层填料并逐层夯实使其形成致密桩体, 同时又使孔内及周围土体得到充分挤密, 使之成为复合地基。
工程实践表明, 柱锤冲扩桩地基处理方法适用于处理杂填土、素填土、粉土和湿陷性黄土等土体地基, 其场地地基承载力可提高3~8倍左右[1]。对地下水位以下的含水量高的松软淤泥质土层, 应通过场地试验以确定其加固处理效果。
3 柱锤冲扩桩法加固机理
在柱锤冲扩桩法成孔及填料成桩施工过程中, 通过对施工场地原状土的挤密、强力夯实、动力排水固结、填料成桩置换 (包括桩身本身及挤入孔内周围土体的填料) 、水泥土的固结等作用, 使地基土的承载力得到提高, 土体得到充分加固[2]。
3.1 冲击荷载作用分析
在应用柱锤冲扩桩法加固地基施工过程中, 其对土体的冲击速度最快时可高达25m/s。这种瞬时的冲击能的爆发对地基土有非常大的撞击作用。冲击次数愈多, 柱锤越重, 速度越快, 爆发累积的夯击能量就越大, 成孔也就越深。与强夯法加固地基土相比, 柱锤冲扩桩法采用的柱锤底面积小, 柱锤一般也更重, 所以其底静接地压力值相比于强夯法的25~40k Pa要大得多, 而且普遍都大于100k Pa, 最高时可达500k Pa以上。
在应用柱锤冲扩桩法加固地基施工过程中, 柱锤的单位面积夯击能有时可高达4 800k N.m/m2以上, 同等条件下与强夯法相比较, 其单位面积夯击能是一般强夯法施工的10~20倍左右。在用柱锤冲扩桩法冲击成孔时, 其柱锤瞬时冲击力远大于场地土体的极限承载力, 从而导致土体发生冲切破坏, 使得周围土体及桩底下土体都得到充分的挤密夯实的效果。
在冲击成孔时, 地基土体不仅受到来自柱锤的侧向挤压作用, 而目也会受到来自锤底的竖直冲击力, 加上柱锤冲扩过程中产生的冲击波, 以及冲击应力的扩散效应, 可使地基土体获得充足的动力, 起到密实加固作用。
对于饱和软土地基以及淤泥质土层, 由于其埋深较浅、桩孔周围上层覆盖土少, 对其重力压力小, 冲击能过大时可能会使表层土体产生隆起现象, 造成场地局部土体的松动破坏。因此, 在饱和软土地基以及淤泥质土层等场地采用柱锤冲扩桩法加固地基时, 桩顶表层土体应保证有一定厚度的覆盖土, 以保证其足够的下压力[3]。
3.2 柱锤冲孔的侧向挤密作用
柱锤冲孔对桩间土的侧向挤密作用可采用魏西克圆筒形孔扩张理论来描述[4]。圆筒形孔以Ri为初始半径, 受到均匀分布于孔内的内压力Px。当孔内内压力Px不断增加时, 环绕于圆筒孔周围的环形区域将变成塑性区域。随着孔内内压力Px的不断增加, 这个环形塑性区域将不断的发展延伸, 圆筒形孔内压力最终达到最大值Pu为止。当均匀分布于圆筒形孔内压力达到Pu时, 冲扩孔的半径也将达到最大值Ru, 而孔周围环形塑性区土体的半径则达到最大值Rp, 环形塑性区内的土体可看做可压缩性固体, 在最大半径Rp范围以外的土体仍认为处于弹性平衡状态。因此, 圆孔冲孔扩张的影响半径就是桩孔周围环形塑性区域最大半径Rp, 其计算表达式为:
其中, 冲孔环形塑性区域半径为Rp, 冲扩孔的半径最大值为Ru, 场地地基土的刚度模量为Ir, 环形塑性区域内土体空间三围体积应变平均值为ΔV, 场地地基土的剪切变形模量为G, 场地地基土的抗剪切强度为K, 场地土变形模量为H, 场地土体的泊松比为v, 地基土中原始固结压力为q, 场地土体的粘聚力和内摩擦角分别为c、φ。当冲孔环形塑性区体积应变平均值ΔV=0时, 半径Rp的计算表达式为:
由计算式 (3) 可知, 冲孔环形塑性区的半径大小与桩孔半径大小成正比例关系, 并与场地土体抗剪切强度、场地土体变形模量和泊松比等因素有关。
根据上述魏西克圆筒形孔扩张理论, 在柱锤冲孔冲击力作用下, 柱锤冲扩施工时场地土体受到挤压, 桩孔周围土体受到来自柱锤的侧向挤压作用而被挤压密实, 冲孔环形塑性区域半径范围内的桩身周围土体产生较大程度的塑性变形, 使桩周影响范围内的土体密实性得到大力提升。工程实践表明, 柱锤冲扩桩地基加固法施工时桩身周围土体挤密影响半径最大可达到200D (D为柱锤冲扩成孔直径) 。
3.3 孔内强力夯实作用
在柱锤冲孔及填料成桩施工过程中, 柱锤在桩身孔内深层土体中有强力夯实的动力排水固结及挤密作用。在饱和软粘土及淤泥质土层施工时, 动力排水固结作用尤为明显, 桩身材料的适时添加、强制夯实也可对土体起到一定的排水固结作用。对于杂填土、砂土、粉质土及粘性土层等软弱土体, 随着柱锤冲孔及填料成桩施工的进行, 在桩身下底及桩身周围土体不断的被压密, 范围也不断延伸。但是, 柱锤在不同深度土体中进行冲扩施工时, 土体变形模式有很大区别。在施工场地浅层土体柱锤冲孔施工时, 土体变形模式以剪切变形为主, 随着柱锤不断反复冲击孔深逐渐增加的过程中, 土体受到的侧向压应力也逐渐增大, 土体压缩固结作用逐渐变为主要变形形式。
3.4 二次挤密效应
在填料成桩施工过程中, 因为柱锤夯击能相对够大, 桩径在填料过程中还会不断扩大, 使得填料会强制性地挤入桩身周围土体, 桩身周围土体也会再次被挤密, 桩身周围即形成土体的二次挤密作用。如过桩孔初始直径为400mm, 填料后桩径d一般可达800~1 000mm, 填料后桩径最大有时可达2.5m多。当待加固处理的地基土层承载力相差很大时, 软弱土层桩身直径会大很多, 填料成桩施工过程且会有一定数量的粗骨料挤入该软弱土层, 使桩身与桩身周围土体密切咬合, 地基土体整体性得到增强[5]。
4 柱锤冲扩桩法施工技术
4.1 成孔作业
柱锤冲扩桩地基加固方法施工时, 可采用冲击、跟管和螺旋钻进等不同方法进行成孔施工, 对于最常用的冲击成孔方法主要工艺如下:
1) 冲击成孔:适用于地下水位较深, 上层土体不会引起坍孔现象的柱锤冲扩桩地基处理工程。柱锤冲扩成孔施工时, 通过起重机或其它专用起吊机械设备将柱锤提升到一定高度, 柱锤自动脱钩自由下落冲击土层, 如此反复, 待孔深接近设计深度时, 在孔内填入一定量的粗骨料并再次反复冲击, 使孔底充分密实。
2) 填料冲击成孔。柱锤冲扩成孔施工时, 当出现缩径或坍孔现象, 可将适量碎砖和生石灰块填入孔内, 在冲击的过程中将碎砖和生石灰块挤人孔的周围软弱土体, 待孔深接近设计深度时, 在孔内再次填入一定量的碎砖和生石灰块, 反复冲击, 使孔底充分密实。
3) 复打成孔。在柱锤冲扩成孔施工时, 当坍孔现象严重导致成孔艰难时, 可先直接冲孔到设计深度, 然后再将碎砖和生石灰块分次填入孔内, 待孔内填料吸水膨胀、孔内及周围土体性质改善后, 再进行二次复打成孔施工。
4.2 填料成桩
1) 选择成桩方法
柱锤冲扩成孔施工完成后, 桩身填料前应把孔底进行充分夯实, 当孔底土体较松软承载力较低时, 可填入适量碎砖和生石灰等材料, 并夯填挤密。依据柱锤冲扩成孔的方法及成孔施工机具的不同, 桩体施工可分为以下几种方法:孔内分层填料夯扩法、逐步拔管填料夯扩法、扩底填料夯扩法、边冲孔边填料法、柱锤强力夯实置换法。
2) 夯填要求
按设定配合比拌合好的填料填入桩孔并分层夯实。成孔施工当采用套管进行时, 在将填料分层填入夯实的过程中逐渐拔出套管。柱锤冲孔及填料成桩施工, 填料充盈系数一般不小于1.5。每个桩孔应夯填至超过设计标高0.5m以上, 桩孔上部应用粘土夯封起来。
4.3 施工注意事项
1) 当柱锤冲扩桩试成桩孔时出现严重坍孔现象且孔内有较多积水, 应采取有效措施降低场地地下水位。
2) 冲扩成孔时若出现缩颈或坍孔现象, 可将碎砖和生石灰按一定比例混合填加入孔内。在冲击成孔过程中不断将填料挤入孔壁周围土体及孔底土体时, 应适当调整柱锤的落距, 和冲孔速度, 以保证碎砖和生石灰的混合料与孔内及周围松软土层得到充分拌合。
3) 桩体的密实程度是施工质量的关键, 即分层填料量及夯填度、总填料量及夯填度的控制, 应根据规范及设计要求的桩径和桩长在柱锤冲扩桩法加固地基施工设计时进行设定, 成桩每层填料的充盈系数应大于1.5 (或设计要求) 。
4) 柱锤冲扩桩加固地基法因其夯击能相对较大, 易造成地面隆起现象或桩身表层填料和土体产生松动, 降低了其承载力。因此, 柱锤冲扩桩法成孔及填料夯实的施工应与邻近建筑物间隔进行。当距离周围建筑物较近时, 应由邻近建筑物向反方向施工。
5 结论
1) 柱锤冲扩桩地基加固处理施工, 柱锤的单位面积夯击能相对较大, 土的极限承载力一般比其冲击力小得多, 土体必将发生冲切破坏。在柱锤冲扩桩施工过程中, 通过对待处理加固场地原状土体的动力挤密、排水固结、充填置换 (包括桩身及挤入桩身周围土体的混合填料) 、生石灰块等材料的水化和胶凝等作用, 充分加固了场地的软弱地基土体, 使其加固处理后的场地复合地基承载力特征值都高于280k Pa, 局部达到500k Pa。
2) 相对于强夯法等地基加固施工的地震动以及施工产生的噪声, 柱锤冲扩桩法能有效降低对周围环境影响的程度, 使场地周围原有工厂和道路交通都可正常运行。
3) 柱锤冲扩桩使场地原有的地基土体得到了有效动力置换, 施工形成的柱锤冲扩桩桩身具有一定的强度和承载力, 可起到良好的桩体效应。这种置换桩体依靠其自身的强度和与桩身周围土体的侧向作用来维持桩体的受力平衡, 桩身与其周围土体协同工作, 形成柱锤冲扩桩复合地基。
摘要：本文针对近十几年兴起的柱锤冲扩桩新型地基处理方法, 结合工程实际对其加固机理和特点, 重点对其冲击荷载作用、冲孔侧向挤密作用、孔内强力夯实作用、填料冲扩的二次挤密效应, 以及施工技术等方面进行了分析。
关键词：柱锤冲扩桩法,加固机理,填料成桩
参考文献
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[3]王颖星, 吕建国, 等.柱锤冲扩灰土挤密桩法在处理杂填土地基中应用[J].华北科技学院学报, 2008, 5.
[4]王恩远, 刘熙媛.柱锤冲扩桩法加固机理研究[J].建筑科学, 2008, 9.
碎石桩法处理地基 第8篇
太原市万柏林采煤沉陷区综合治理项目位于太原万柏林区新九院小区,西邻西铭村,东、南两面紧靠西山煤电总公司宿舍,九院外环路贯穿其中。场地设计规划为西高东低,建筑物错落布置,拟建砖混结构住宅小区。
2工程地质
1)地区地质概况。
根据GB 50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范附录A“中国湿陷性黄土工程地质分区略图”,太原地区属于山西—冀北地区之汾河流域区,其特点是低阶地,多属于非自重湿陷性黄土,高阶地有自重湿陷性黄土赋存,湿陷性黄土厚度一般为5.0 m～10.0 m。区域内的工程地质条件与太原盆地的形成历史、地质构造、地震概况密切相关。拟建场地位于西铭村和西山煤电总公司宿舍附近,场区内地形为西南高东北低,呈阶梯状。地面标高在900.42～917.89之间。地貌单元属太原盆地汾河西岸山前冲、洪积倾斜平原,表层为第四纪黄土广泛覆盖。
2)地层竖向分布。
①层黄土状粉土(Q
3)地基土的腐蚀性评价。
依照GB 50021-2001岩土工程勘察规范附录G的规定,太原地区干燥度指数大于1.5,属干旱区,综合判定环境类别为Ⅰ类。在基底下土层中取土进行的易溶盐化学分析,场地地基土对混凝土及钢筋无腐蚀性。
4)地基土的湿陷性评价。
从勘察单位试验结果看,湿陷性土层厚度在天然地面下12.0 m左右,即第①,②层为场地主要湿陷性土层,第③层土上部有轻微湿陷。第①,②层土湿陷系数在0.020～0.070之间,湿陷性轻微～中等,个别层位湿陷系数一般大于0.070,属于湿陷性强烈。地基湿陷等级一般为Ⅱ级～Ⅲ级。根据地质勘测资料可知:原地层物理力学性质指标不能满足对基础的要求,应进行工程地基处理。
3工程施工
3.1 施工方案
本工程因土层中夹有两层钙质结核,采用沉管法施工难以沉管,故采用柱锤冲击成孔的施工工艺进行整片处理地基,处理厚度根据建筑物地段计算剩余湿陷量不小于200 mm的深度确定,处理宽度应按每边扩出基础边缘0.5倍处理厚度来控制。按照梅花形布桩,桩距约为1 200 mm,桩径400 mm,桩顶整片铺设灰土垫层,厚度1 000 mm。处理后复合地基承载力特征值不小于180 kPa。施工由外向内进行隔行、隔孔跳打。挤密成孔和夯填素土的顺序均按照先里后外,隔行隔排,同一排间隔1孔～2孔跳打,即从整片挤密地基的中间向外边线成孔。成孔结束后,及时检查桩孔的直径、深度和垂直度以及桩孔内有无缩颈、回淤等现象。
3.2 施工方法
1)场地平整。施工前,首先对场地用推土机进行清理整平,保证清理厚度,使施工基础面高程达到设计要求。并对施工范围内的坑穴进行回填处理,使之达到设计要求。2)测量放线。绘出施工桩位平面布置图,用全站仪放出每个单元工程轴线,做好轴线控制点,按桩间距及排距等边三角形布置桩位,呈梅花形,桩位点用白灰眼确定,测量桩位点高程。3)挤密成孔。将桩机平稳就位后,使桩管正对孔心,启动固定在打桩机架滑道上的导杆式柴油打桩锤,锤击沉管,沉管是带有特制桩尖的无缝钢管。开始时轻击慢沉,待桩管稳定后再按正常速度沉管,达到设计孔深后徐徐拔出沉管即成桩孔。4)桩孔夯填。土料存放至施工现场50 m内,不得含有杂土、砖瓦、石块等,土块粒径不大于15 mm,土料质量根据击实实验的最大干密度和最优含水量控制。将备好的土料用专用料车运至孔口边,安排专人用铁锹将填料均匀填入,每一锹料夯击2次,完成一根桩体回填夯实。施工中,记录每一桩孔的填料量和夯实时间。5)表层处理。全部成桩结束后,按设计要求对沉管施工成孔的桩顶以下0.25 m土层厚度用推土机清除松动层,剩余0.25 m作为回填的第一层进行碾压。经检测达到设计规定压实度标准后方可进行上层铺料。
4施工过程应注意的问题
1)实验问题。为检验地基处理后力学性能的变化,为基础设计提供依据,应根据场地地基情况确定地基处理后,在开工前先在临近场地或建筑物场地做出试桩复合地基,待试验取得数据后,再设计基础。试桩复合地基达不到设计要求,尚应修改处理方案。2)成孔问题。施工土挤密桩,在成孔或拔管过程中,对桩孔(或桩顶)上部土层有一定的松动作用,因此施工前应根据选用的成孔设备和施工方法在场地预留一定厚度的松动土层,待成孔和桩孔回填夯实结束后将其挖除或按设计规定进行处理。应预留松动土层的厚度,对冲击成孔,宜为1.2 m～1.5 m。成孔时,地基土的含水率一般应掌握在12%～23%,低于12%成孔较困难,且对生石灰块水解提供水分不足;当大于23%时,易颈缩,或成桩后桩心软化,因此,低于最优含水率的土需加水增湿,大于最优含水率的土,需采取晾晒干措施。3)挤密问题。挤密桩复合地基关键在于挤密。合理的填料配合比及认真的夯实,是确保施工质量的前提。常用的填料配合比有多种,如灰砂桩为生石灰块∶中砂=7∶3(体积比),灰砂碎石桩为生石灰块∶中砂∶碎石20 mm～40 mm=5∶2∶3或6∶1.5∶2.5,也可适量加入粉煤灰,可提高桩的强度。4)局部遇枯井、坑、沟等处理问题。基坑开挖后,或经钎探后发现建筑物地基下有被杂土或杂填土或素土填充的枯井、洼坑、沟漕等,必须及时处理。除对埋深较浅的可用填土的方法处理外,一般可用挤密桩进行处理,根据所处理局部地基情况,以桩底抵承好土为宜,并用桩距调整,桩距可疏可密,以达到所需地基强度。处理时应注意要使处理后的局部地基与建筑物场地大面积地基承载力基本一致。5)质量检验问题。挤密桩复合地基属隐蔽工程,施工中必须加强检验。检验内容包括成孔的深度、直径、垂直度,孔内填料的夯实质量,桩体竣工后,尚应检验桩间土的干密度,桩体填料的干密度、地基承载力等,检验方法包括挖开取样试验、触探试验、载荷试验等。
5利用素土挤密桩的实体评价
通过复合地基静载荷试验,绘制荷载P和相应校正后的沉降S的荷载—沉降P—S曲线和沉降—时间S—lgt曲线检测复合地基承载力特征值达到180 kPa;通过探井取样法检测桩体平均压实系数均大于0.96;通过探井取样法检测桩间土挤密及消除湿陷性效果表明湿陷性系数δs均小于0.015,完全消除湿陷性。
6结语
采用素土挤密桩法处理采煤沉陷区湿陷性黄土既消除了被处理土的湿陷性,又提高了地基承载力,防止基础及结构出现大幅度沉降、干裂、倾斜,保证了工程的安全性。
摘要：结合具体工程实例,介绍了素土挤密桩法在采煤沉陷区地基处理中的应用,分别阐述了施工方案及具体的施工方法,并指出了施工过程中应注意的问题,为今后采煤沉陷区地基处理提供了指导。
关键词：采煤沉陷区,素土挤密桩,施工方案,施工方法
参考文献
[1]GB 50025-2004,湿陷性黄土地区建筑规范[S].
[2]GB 50021-2001,岩土工程勘察规范[S].
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