地基的沉降計算方法畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 背景和意義1</p><p>　　1.2 本論文的主要工作2</p><p>　　2 軟土地基處理方法4</p><p>　　2.1 樁板

2、結構4</p><p>　　2.2 深層攪拌法6</p><p>　　2.3 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）15</p><p>　　2.4 樁網結構23</p><p>　　3 復合地基變形的計算29</p><p>　　3.1 復合地基變形計算的經驗公式29</p><p&

3、gt;　　3.1.1 加固區(qū)變形量的計算29</p><p>　　3.1.2 樁端下臥層沉降計算29</p><p>　　3.1.3 CFG樁復合地基壓縮模量的計算31</p><p>　　3.2 分層總和法32</p><p>　　3.3 附加應力的計算方法33</p><p>　　4 樁板結構

4、沉降計算34</p><p>　　4.1 沉降控制標準34</p><p>　　4.2 ZK標準荷載34</p><p>　　4.3 樁板結構代表性斷面的地質條件34</p><p>　　4.4 樁板結構設計資料35</p><p>　　4.5 樁板結構沉降計算35</p><

5、;p>　　5 CFG樁沉降量計算41</p><p>　　5.1 CFG樁結構代表性斷面的地質條件41</p><p>　　5.2 CFG樁的設計資料42</p><p>　　5.3 沉降計算44</p><p>　　5.4 CFG樁沉降量計算45</p><p>　　5.4.1 不同高度

6、路基、路塹附加應力計45</p><p>　　5.4.2 高度2m路堤的沉降計算46</p><p>　　5.4.3 高度分別為2.7m、4m、6路堤沉降量計算51</p><p>　　5.4.4 路塹沉降計算52</p><p>　　5.5 土層壓縮模量對工后沉降的影響56</p><p>　　6

7、地基處理方法的施工工藝62</p><p>　　6.1 樁板結構施工62</p><p>　　6.1.1 施工總程序62</p><p>　　6.2.2 施工方法62</p><p>　　6.3.3 檢測與監(jiān)測65</p><p>　　6.2 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）65</p>

8、<p>　　6.2.1 施工工藝的選擇65</p><p>　　6.2.2 施工前的準備工作66</p><p>　　6.2.3 CFG樁施工66</p><p>　　6.2.4 施工順序的選擇67</p><p>　　6.2.5 施工監(jiān)測67</p><p>　　6.2.6 施工注意

9、事項68</p><p><b>　　結 論69</b></p><p><b>　　致 謝70</b></p><p><b>　　參考文獻71</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　

10、1.1 背景和意義</p><p>　　我國鐵路正在實現跨越式發(fā)展，新建高速鐵路客運專線和改造既有鐵路提速建設方興未艾，由于高速行車要求其提供一個高平順和穩(wěn)定的軌下基礎，控制變形是路基設計的關鍵，以往，對路基可能產生的變形可能認識不足，認為路基只要能保證一定的強度，不致發(fā)生穩(wěn)定性破壞，就滿足要求，事實證明，路基變形是制約列車速度的重要因素之一，在低速清況下，路基變形造成的影響不太突出，即便有不均勻沉降，對于低速

11、情況行車并不構成嚴重影響，可以通過起道作業(yè)改善這一問題，這也是長期以來路基不在重視的一個癥結所在，在高速情況下，路基在重復荷載作用下所產生的累計沉降和不均勻下沉所造成的軌道不平順將嚴重影響列車運行速度，舒適度和線路養(yǎng)護工作量，此外，高速行車過程中路基所產生的彈性變形直接反映到軌面的彈性變形，對列車的高速走行條件也有重要的影響，彈性變形過大則行車速度不能提高，因而變形問題成為高速鐵路路基的主要控制因素。</p><p&

12、gt;　　路基沉降變形主要包括：列車行使中對路基面的彈性變形；長期行車引起的基床積累下沉（塑性變形）；路基本體土及地基的壓縮下沉。</p><p>　　參考國內外經驗可知，列車行使中彈性變形，運營階段的塑性變形及路基填土壓實下沉，只要滿足基床及路基本體填筑材質，壓實標準，其值都是有限的，而且也可得到控制，因此，如何控制地面的沉降變形特別是工后沉降值，關鍵在與控制支承路基的地基的沉降，現代鐵路修筑經驗表明：作為支承

13、路基的地基不允許發(fā)生地基破壞，也不允許發(fā)生不適應使用要求的沉降量和沉降速率。以往的設計標準，多只考慮對地基不允許發(fā)生地基破壞，而對變形雖有一定要求，但是沒有一定的重視，我國鐵路路基主要病害現象是下沉問題，因填土壓實度不夠造成之外，不少也是基底變形所致，特別是長期困擾我國的軟土地基修筑路基所存在的不斷下沉病害問題。</p><p>　　隨著客運專線的大規(guī)模建設開展，地基沉降變形控制問題越來越得到建設著的重視，地基沉

14、降變形標準也也經歷了認識，實踐，再認識的發(fā)展歷程，沉降控制標準逐漸提高，客運專線路基工程設計應體現“先進，成熟，安全，可靠，經濟”的原則。高速旅客列車要求路基軌下基礎提供高平順的軌道系統，按照（京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定），路堤基底以下25米壓縮層內的地基土不符合基底條件（對武廣線主要事粘性土，標準比貫入阻力大于1.2MPa，地基容許承載力不小于0.15MPa）時，應做工后沉降分析，路基工后沉降不大于2cm。另外，再鋪設無喳軌道的路基地段

15、，軌道高度調節(jié)器要求路基工后沉降量不應大于2cm。</p><p>　　從德國針對我國高速鐵路設計咨詢的成果來看，德法強調控制路基的不均勻沉降，對于無喳軌道路基，德國有更為嚴格的要求，要求路基的差異沉降為零，由于中德兩國的國情不同，德國采用較長的施工周期來達到工后沉降為零的目的（德國200km左右的高速鐵路的工期可達到5-8年），而我國只能采用金錢換時間的辦法來來盡量消除工后沉降的影響（加大對地基的處理力度）工后

16、沉降2cm的指標相對而言較嚴格，如何確保路基沉降變形滿足設計要求成為路基工程的重點課題，特別是深厚軟土路基。常規(guī)方法很難滿足工后沉降的要求，迫切需要逐步引入新型的更為有效的路基處理方法。</p><p>　　武廣鐵路客運專線是《中長期鐵路網規(guī)劃》中第一批經國務院審批立項的鐵路客運專線，也是我過鐵路目前開工建設的線路里程最長，技術標準最高，投資最多的客運專線，全長995公里，工程投資930億元，建設期4年半，根據鐵

17、道部工程設計鑒定中心《武廣客運專線初步設計中間審查意見》（初稿）精神，武漢至廣州客運專線正線軌道采用無喳軌道，無喳軌道結構設計及線下基礎技術要求，執(zhí)行相應的無喳軌道設計技術條件，其中DK2062+260-DK2064+265區(qū)段，上覆第四系全新統坡殘積層及坡洪積層粉質粘土和軟土，軟土厚3-40m，目前國內對不同類型的軟土特性及其工程措施已有研究，但對高速鐵路尤其是武廣這種在深度和分布上差異性很大的軟土還沒有深入的研究。</p>

18、;<p>　　1.2 本論文的主要工作</p><p>　　本論文主要研究武廣客運專線地基的處理技術及沉降計算分析，按照《京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定》，設計時速為350km/h的客運專線，路基工后沉降不應大于2cm，武廣（武漢-廣州）客運專線設計時速為300km/h以上，要求全線一次性鋪設無喳軌道，其部分區(qū)段為深厚軟土地基，并且松軟土及其表層硬殼分布不均勻，傳統的固結排水法相對來說難以控制路基的工后

19、沉降，這時地基處理工程措施方案和施工機具的選擇帶來難題，本文針對武廣客運專線采用的不同工程措施進行分析研究，提出了不同的地基的沉降計算方法。本文開展了以下工作：</p><p>　?。?） 收集資料，研究軟土的性質，軟土地基常用的處理方法，對軟土地基采用地基加固并進行沉降量的計算；</p><p>　?。?） 對武廣客運專線采用樁板結構加固和CFG樁進行加固；</p><

20、;p>　?。?） 對不同高度的路堤、路塹采用不同的樁長加固，計算沉降量，并求出每種路堤、路塹所需的最佳的樁長；</p><p>　?。?）分析軟土不同的壓縮模量，采用不同的樁長進行加固時的沉降量變化；</p><p>　?。?）介紹了樁板結構和CFG樁結構的施工方法和施工主意事項。</p><p>　　2 軟土地基處理方法</p><p&

21、gt;<b>　　2.1 樁板結構</b></p><p>　　樁板結構是適用于處理深厚軟土地基的一種路基結構，該結構再德國鈕倫堡-英戈爾施塔特高速鐵路及荷蘭-比利時高速鐵路軟土地質情況復雜的線路上應用，取得了成功，但是我國鐵路，尤其是高速客運專線中采用樁板結構處理深厚軟土地基尚屬首次，其結構形式，設計方法等都需要進行研究確定，該結構主要由鋼筋混凝土樁基和鋼筋混凝土承臺板組成，其主要的工作

22、機理是：通過承臺將上部荷載傳遞到樁體，樁體把荷載擴散到樁間土，下臥層或樁基層巖石層，從而達到控制軟土路基沉降及變形破壞的目的。因而它是一種新型結構。</p><p>　　樁板結構是一種較為靈活的結構形式，大致可以分為一下三種：</p><p><b>　　（1）獨立墩柱式</b></p><p>　　獨立墩柱式樁板結構為樁基與承臺板直接相連的結

23、構，承臺板直接固結或鉸接于</p><p>　　樁上，此時承臺板為多跨連續(xù)雙向板結構。</p><p><b>　?。?）托梁式</b></p><p>　　托梁式有樁基，托梁于承臺板三部分組成，托梁連續(xù)架于橫向樁基上，其上再與承臺板相連，樁基與托梁固結，承臺與托梁固結或鉸接，此時承臺板為多跨連續(xù)的單向板，再局部活載作用下為雙向板。</p

24、><p><b>　　（3）復合式</b></p><p>　　復合式則為獨立墩柱式和托梁式的組合結構，中跨采用獨立墩柱式，而邊跨采用的是托梁式。</p><p>　　三種樁板結構有很多共性又格有其特點，其中，獨立墩柱式板體不單縱橫兩方向，而且視支撐情況可以任意方向共同受力，托梁式板則主要縱橫兩方向受力，其設計較獨立墩柱式簡單，總體來講，托梁式樁板

25、結構形式相對來講要簡單，是典型的梁式結構，有利于設計和推廣。</p><p>　　武廣客運專線樁板結構擬采用托梁式，具體結構見圖2-1。承臺板為現澆鋼筋混凝土板，托梁為現澆鋼筋混凝土梁，樁基為鉆孔灌注樁，樁與托梁要固結，1#，4#托梁與承臺板搭接，2#，3#托梁與承臺板固接，通過構造縫措施減小了收縮徐變，溫度應力的影響。</p><p>　　考慮工程技術條件等因素，樁板結構采用三跨為一聯，

26、相鄰聯處共用托梁和樁基，從而避免了懸挑段易受列車荷載沖擊破壞的不利影響，相鄰聯的板間橫向預留2cm寬的伸縮縫，考慮到溫度應力，收縮徐變以及施工的難易（主要是模板的安置，拆除以及混凝土的澆注等）等因素，樁板結構跨度不易過大，參照鐵路橋板中最大板跨不易超過10m的原則，綜合考慮軌道結構的設計，伸縮縫設置以及方便施工等因素，跨度采用5m，</p><p>　　考慮雙線行車對板的動力作用問題，承臺板采用上下行線雙板分隔設

27、置，以降低橫向撓曲變形，減小單線過車對樁板結構整體使用性能的影響，承臺板的寬度模擬路肩寬度和軌道寬度等確定，其寬度采用2×4.99m（雙線），中間預留2.0cm構造縫，承臺板幾何尺寸主要是對承臺板高度的優(yōu)化，關于承臺板的高度，參照鐵路橋規(guī)中鋼筋混凝土簡支梁高度取值，造價較為合理的取0.8m</p><p>　　托梁的長度設計為10.4m，即再每隔板的外側加寬20cm；托梁的寬度設計為1.6m，當托梁高度

28、在0.7-1.2范圍內，造價經濟，為降低結構造價，從高度考慮，設計托梁高度選用1.0m.</p><p>　　樁基設計要包括：樁經，樁長和樁間距等，樁板結構樁間距確定為線間距，即5.0m，綜合考慮方便施工和經濟節(jié)約兩方面因素，樁徑設計為1.0m，樁長應考慮承載力和變形兩方面的要求，并通過技術經濟分析和施工能力考察最終確定。</p><p>　　2.2 深層攪拌法</p>&

29、lt;p><b>　?。?）概述</b></p><p>　　深層攪拌法[2]是用于加固飽和軟粘土地基的一種較新的地基處理方法。它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機械邊鉆邊往軟土中噴射漿液或霧狀粉體，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，使噴入軟土中的固化劑與軟土充分拌和在一起，由固化劑和軟土之間所產生的一系列物理——化學作用，形成抗壓強度比天然土強度

30、高得多，并具有整體性、水穩(wěn)性的水泥加固土樁柱體，由若干根這類加固土樁柱體和樁間土構成復合地基。</p><p>　　所謂“深層”攪拌法是相對“淺層”攪拌法而言的。最初的淺層攪拌加固法深度一般小于1～3m。后來隨著加固技術的發(fā)展，淺層攪拌法逐步發(fā)展成在含水量高得軟土地基中原位進行加固處理，處理深度一般為3～4m，對于處理深度小于2m的就稱為表層處理，是從路基穩(wěn)定方法中發(fā)展而來的，即先在軟土中散布石灰或水泥等粉體固結

31、材料，再將其卷入土中混合攪拌，而深層攪拌法用特制的攪拌機械，一般能使加固深度都大于5m，國外最大加固深度可達60m。</p><p>　　深層攪拌法適應于軟土地基的加固。如沿海一帶的海濱平原、河口三角洲、湖盆地周圍、山間谷地等沉積的河海相軟土，對在這類沉積厚度大、含水量高（一般在60﹪～80﹪，高者達100﹪～200﹪），孔隙比大于1.0，抗剪強度低，壓縮性高，滲透性差的軟土地區(qū)進行建筑時，通常都需要進行地基處理

32、。深層攪拌法是一種有效的地基處理方法，它具有成樁效率高、成本低、施工占地面積小、不使施工現場周圍遭受污染、并且施工過程中無振動、無噪音等特點，特別適合于建筑物較為密集的地域施工和加固，尤其對20m深度范圍內沒有理想持力層的軟土地基處理效果更為顯著。近二十年來，這種技術在世界各地得到了廣泛的應用。</p><p>　　（2）發(fā)展歷史與現狀</p><p>　　早在二次世界大戰(zhàn)后，美國就成功研

33、制水泥深層攪拌法，制成水泥土樁稱為就地攪拌樁（Mixing in-place Pile），即從不斷回轉的羅旋轉中空軸的端部向周圍已被較松的土中噴射水泥漿，經葉片的攪拌而形成水泥土樁，樁徑0.3～0.4m，長度10～12m。1953年日本從美國引進水泥深層攪拌法，繼而又開發(fā)出以螺旋鉆機為基本施工機械的CSL法和MR-D法。CSL法和MR-D法都是采用螺旋鉆桿上帶有特殊形狀的攪拌翼片，并通過鉆桿供給水泥漿，與土進行強制攪拌而成。到了本世紀6

34、0年代，日本和瑞典分別開發(fā)研制成功一種用于加固深層軟土的方法——深層攪拌法，可用來處理地下深部的河流沖積軟土、湖沼和海底極軟的沉積土，以及河道兩岸的超軟吹填土，甚至新近沉積的淤泥等。一般采用的固化劑均為水泥漿和石灰粉。1967年，瑞典BPA公司提出粉體噴射攪拌法（Dry Jet Mixing）加固軟土地基，即將生石灰與粘土原位攪拌以形成具有較高強度的石灰柱體，這標志著粉體噴攪技術的誕生。1971年瑞典的Lindent-Aliamt公司進

35、行了第一次石灰樁的試驗。1974年該技術正式獲得專利，并進入工程實踐。而同在1967年，</p><p>　　近十年來，深層攪拌法加固技術發(fā)展迅速。目前，按照固化材料的種類可分為水泥系深層攪拌（噴射水泥漿或霧狀水泥粉體）和石灰系深層攪拌（噴射霧狀石灰粉體）等；若按噴射材料的形態(tài)可分為漿液噴射深層攪拌（噴射水泥漿等）和粉體噴射深層攪拌（噴射霧狀石灰粉體或水泥粉體、石灰水泥混合粉體等）。</p><

36、;p>　　粉噴樁的歷史并不長，它是在攪拌樁的基礎上發(fā)展起來的。這兩種工法合在一起，有時被稱為深層攪拌法。這兩種方法的原理都是通過機械的原位攪拌，將原粘土的原狀結構破壞，再用石灰、水泥等粘結材料，以粉狀或漿狀噴入深層軟土，形成新的復合體，最終提高了基礎結構的整體強度。</p><p>　　粉噴樁主要應用于軟土地基的處理，粉噴樁在施工時常用的粘結材料有石灰、水泥等。隨著現代大型工程的增多，對地基要求不斷提高，粉

37、噴樁大部分采用水泥作為凝結材料。</p><p>　　深層攪拌法對于處理有機質土、粉質土和粘質土都有較好的處理效果，由于深層攪拌法施工速度快、無振動、無噪音、無地面隆起、不排污、不污染環(huán)境及對相鄰建筑物無不利影響等，所以粉噴樁在地基加固、基坑支擋結構等多方面得到廣泛的應用。近年來，隨著高速鐵路、公路的大量修建，在我國各省特別是沿海地區(qū)，粉噴樁已被廣泛地用于各種軟基處理中。實踐證明，噴粉攪拌樁加固軟土地基能夠有效地

38、減少和控制沉降量及工后沉降量，與其它軟基處理方法相比，具有無法替代的優(yōu)越性。然而，粉噴樁處理軟基在設計理論、施工技術及檢測方法等方面尚不完善，因此在一定程度上又限制了它的發(fā)展。</p><p>　　我國于20世紀70年代末致力于這項技術的開發(fā)并應用于工程實踐中。1977年由冶金部建筑研究總院和交通部水運規(guī)劃設計院進行了室內實驗和機械研制工作，1978年底制造出我國第一臺雙攪拌軸、中心管輸漿、陸上型的深層攪拌機，1

39、980年在上海軟土加固工程正式采用并獲得成功。1980年初，天津市機械化施工公司與交通部一航局科研所等單位引進開發(fā)成功單攪拌軸、葉片輸漿型深層攪拌機。1983年鐵道部第四勘察設計院開始進行噴石灰粉攪拌法研究，并獲得成功，不久應用于噴水泥粉深層攪拌。目前深層攪拌法可分為噴漿深層攪拌法合噴粉深層攪拌法兩種，其中噴漿深層攪拌法在建筑地基處理中應用較廣，而噴粉深層攪拌法則在道路工程中廣泛應用。</p><p><b

40、>　?。?）工程應用情況</b></p><p>　　深層攪拌水泥土樁問世以來，發(fā)展迅速，應用廣泛。</p><p>　　國外的深層攪拌機械采用了高新技術，實現了施工監(jiān)控的自動化，確保了施工質量，目前尚未見到失敗的工程例證。其工程應用中，設計方法比較保守，置換率高達40﹪～80﹪，樁體設計強度取值一般不超過0.6MPa。</p><p>　　深層攪

41、拌水泥土樁在我國應用10余年來，應用范圍不斷擴展，形成了我國的特色。深層攪拌樁率先用于10層綜合樓的地基處理，大量用于8層左右的多層建筑物地基處理以及道路工程中。根據我國國情開發(fā)的價格低、機型輕便的攪拌機械，在軟土地基加固中取得了顯著的社會效益和經濟效益。</p><p>　　90年代，我國的水泥土樁發(fā)展進入高潮，除西北、西南、東北邊遠地區(qū)以外，其它十幾個省、市、自治區(qū)，包括臺灣，都有應用的實例，尤其以浙江、上海

42、、江蘇、廣東等省市應用最多。冶金工業(yè)部、建設部以及專家、武漢、上海、福建、天津等先后頒布了行業(yè)規(guī)范及地區(qū)性規(guī)范（規(guī)定），成為當前深層攪拌水泥土樁設計和施工的依據。</p><p>　　目前，國內已有粉噴樁加固軟弱地基的設計與施工規(guī)范。鐵道部于1996年2月26發(fā)布，1996年4月1日實施的“四化建設噴攪法加固軟弱土層技術規(guī)范”（TB10113-96)，為鐵道部行業(yè)規(guī)范。上海市建設委員會于1994年12月頌布，19

43、95年4月1日實施的“上海市標準地基處理技術規(guī)范”中關于水泥土攪拌法章節(jié)，將攪拌樁分為“干法”和“濕法”.除施工不同外，其設計和質量檢測不予區(qū)別，這為上海地方規(guī)范。兩年后，即1997年4月28日，由上海市建設委員會發(fā)出“關于粉噴樁及探層攪拌樁在建筑工程地基處理中應用問題的通知”(滬建(97)第0372號)，規(guī)定于1997年5月1日起報監(jiān)的工程，一律暫停地基處理中使用粉噴樁，主要原因是粉噴樁的噴粉控制及施工質量有較多缺陷。后經過多方科研機

44、關與廠家聯合，粉噴控制問題已基本得到解決，如杭州森宇電控機械有限公司研制的FZ-1型噴粉記錄器，從現場實際情況來看巳基本趨于成熟。至于施工質量，加強管理和采取有效措施應該說也能夠得以解決。然而通過現場鉆取芯和靜載荷試驗及大量的工程實踐，對深部淤泥或淤泥質粘土，其粉噴樁加固的效果并不理想。盡管采取了有效的粉噴記錄和嚴格的施工管理</p><p>　　在工程實踐中，由于我國攪拌機械的性能及施工監(jiān)控系統比較落后，加上操

45、作不認真，設計理論不完善，工程中出現了不少事故，暴露了許多問題。當務之急是繼續(xù)完善和開發(fā)適合我國國情的攪拌機械，重點解決施工監(jiān)控系統裝置的研制。在設計理論上，雖然我國的科技人員進行了大量的工作，在水泥土的基本性質、臨界樁長、固結特性、樁體動測等方面取得了可喜的進展，但缺少系統的研究，沒有揭示水泥土樁復合地基的應力場和變形場，使設計水平停滯不前。當今水泥土樁應用繼續(xù)升溫，解決上述問題意義重大。</p><p>　　

46、現場施工過程中，現場監(jiān)理人員主要關心的只是計量及平面位置是否正確，這是遠遠不夠的。有很多影響粉噴樁施工質量的因素未被注意，如樁體的復攪深度，在噴灰過程中是否出現?；业?，無法被管理人員了解。在驗收階段一般采用壓樁頭的方法，這種方法只是一種事后的檢測方法，而且所檢驗的只是樁體上部的強度，對樁體下部強度分布及強度大小，無法做出估計。同時在時間上也無法對粉噴樁的施工質量進行實時控制。這樣粉噴樁的施工質量勢必會由施工人員的質量意識及施工經驗決定。

47、</p><p>　　要保證施工質量，必須注意工程的科學管理，嚴把質量監(jiān)督關，在質量控制上可以從兩方面入手：一是施工過程中的質量控制，即找到能控制施工期間的進尺速度與噴灰量的儀器，動態(tài)地監(jiān)控這些參數，保證噴灰均勻而連續(xù)，使噴灰質量符合設計要求。二是成樁后的質量檢測，一旦發(fā)現問題馬上進行處理，對施工過程中的控制結果及時反饋，確保施工質量滿足設計要求。</p><p>　?。?）深層攪拌法的特

48、點及適用性</p><p>　　深層攪拌法加固軟土技術，其獨特的優(yōu)點如下：</p><p>　?、?深層攪拌法由于將固化劑和原地基軟土就地攪拌混合，因而最大限度地利用了原土，無須開采原材料，大量節(jié)約資源。</p><p>　　② 針對擬加固土質和加固目的，可以自由選擇加固材料，包括水泥粉、水泥漿、石膏、礦渣、粉煤灰、砂或碎石粉末等，設計比較靈活。如果事先加以混合，可

49、以同時噴射兩種以上的混合加固材料。</p><p>　?、?可以自由選擇加固材料的噴入量，能適應于多種土質。</p><p>　?、?除機械擠土的夯實水泥土樁外，其施工工藝震動和噪音很小，減少了對環(huán)境和原有建筑物的影響，可以在市內密集建筑群中施工。</p><p>　?、?土體加固后重度 基本不變，對軟弱下臥層不致產生附加沉降。</p><p&g

50、t;　?、?與鋼筋混凝土樁基相比，節(jié)省了大量的鋼材，并降低了造價。</p><p>　?、?根據上部結構的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式。</p><p>　?、?施工速度快，國產的深層攪拌樁機每臺班（8h）可成樁100～150m。人工成孔夯實水泥土樁速度更快。</p><p>　?、?國產粉噴樁有一定的粉塵污染，采用水泥漿時亦有一些漿液污染。

51、日本等國采用了封閉的輸送供給系統，雨天也能施工，基本消除了環(huán)境污染。</p><p>　　深層攪拌法最適用于加固各種成因的飽和軟粘土。</p><p>　　國外使用深層攪拌法加固的土質有新吹填的超軟土、泥炭土和淤泥質土等飽和軟土。加固場所從陸地軟土到海底軟土，加固深度60m。國內目前采用深層交辦法加固的土質有淤泥、淤泥質土、地基承載力標準值不大于120kPa的粘性土和粉性土等地基（限于當前

52、攪拌機械攪拌能力的限制）。加固場所已從陸地發(fā)展到海底軟土，加固深度一般可以達到18m。</p><p>　　深層攪拌法可用于增加軟土地基的承載能力，減少沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性，多數適用于以下情況：</p><p>　?、?作為建筑物和構筑物的地基加固。</p><p>　?、?高速公路、鐵道和機場場道以及高填方路堤等。</p><p>　　

53、③ 進行大面積地基加固，以防止深基坑開挖時坍塌、坑底隆起和減少軟土中地下構筑物的沉降。</p><p>　?、?對深基坑開挖中的樁側背后的軟土加固，以增加側向承載能力；作為地下防滲墻，以阻止地下滲透水流。</p><p>　?。?）深層攪拌法的加固機理</p><p>　　深層攪拌法是用固化劑水泥漿和石灰與外加劑（石膏等）通過特制的深層攪拌機械輸入到軟土中并加以充分

54、拌和，固化劑和軟土之間所產生的一系列物理——化學作用，改變了原狀土的結果，使之硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥土和石灰土。由于土質不同，其固化機理也有不同。</p><p>　　粉噴樁處治軟基屬于深層攪拌法中的一種，它是利用壓縮空氣向軟弱土層中輸送石灰、水泥等粉狀加固料，使其與原位軟弱土混合、壓密，通過加固料與軟弱土之間的離子交換作用、凝聚作用、化學結合作用等一系列物理化學作用，使軟弱土硬結成具有整體性、

55、水穩(wěn)性和一定強度的柱狀加固土，它與原位軟弱土層組成復合地基，提高軟土地基承載力，減少地基沉降量。</p><p><b>　　粉噴樁的加固機理：</b></p><p>　?、?軟土與水泥的化學組成</p><p>　　土的化學成分因其成因的不同而有較大的區(qū)別。在我國沿海地區(qū)，特別是在河海、黃河、長江、珠江、閩江、錢塘江的入海口附近，土層大多屬

56、于近代沉積土層，在這些河流的下游流域，分布著含水量很高的軟粘土。習慣上，將淤泥、淤泥質土以及大然強度低、壓縮性高的一般粘性土等軟弱土層統稱為軟土(Soft Soil)，它是在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，經生物化學作用形成，天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1.0的粘性土。當天然孔隙比大于或等于1.0而小于1.5時為淤泥質土(Mucky Soil)；當天然孔隙比大于或等于1.5時為淤泥(Muck)。軟土廣泛分布在我國東南沿海、內陸平原

57、和山區(qū)，如廣東、上海、杭州、寧波、溫州、福州、廈門以及昆明和武漢地區(qū)。</p><p>　　軟土的一般特性是其有機含量較一般粘土高，以化學風化形成的次生礦物組成，并以蒙脫石為主要成分，顆粒粒徑非常微小，在電子顯微鏡下呈片狀或磷片狀；表面帶有負電荷，與水有很強的相互作用；表面能大，對于海相沉積的軟土，所含的水分中有大量的硫酸鹽。</p><p>　　粉噴樁施工中用到的水泥一般為普通硅酸鹽水泥

58、，它是由硅酸鹽水泥熟料、石膏及混合材料等組成。其中硅酸鹽水泥熟料對水泥的性能起決定性作用。硅酸鹽水泥熟料由多種礦物組成，其實際礦物組成是相當復雜的，是由多種礦物及中間物組成的聚合體 。硅酸鹽水泥熟料有代表性的組成礦物有下列四種:硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣及鐵鋁酸四鈣。此外，還含有少量的鈣礬石、玻璃相和游離的氧化鈣及氧化鎂 。</p><p>　　硅酸三鈣是硅酸盆水泥熟料的主要成分，其含量一般在15～65%左右。

59、硅酸三鈣是硅酸二鈣在1250℃以上時吸收游離的氧化鈣而形成的高溫化合物。當水泥熟料急冷時，硅酸三鈣來不及分解.而以一種亞穩(wěn)定態(tài)存在下來。因此，從熱力學角度來看，常溫下硅酸三鈣處于高能狀態(tài)，具有較高的化學活性。硅酸三鈣的水化速度較快，水化產物的強度較高，是水泥早、中期強度的主要組成成分，對總強度的貢獻也較大。另外，硅酸三鈣對水泥其它性質的影響也很大。</p><p>　　硅酸二鈣也是硅酸鹽水泥熟料的重要組成成分，其

60、含量一般在10～40%左右。硅酸二鈣晶格結構隨環(huán)境溫度的變化而不同，由于水泥熟料的急冷，常溫下，硅酸二鈣處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，具有較高的水化活性。但硅酸二鈣的水化速度較慢，對水泥的早期強度貢獻較小，其主要貢獻在水泥的中后期強度，水泥的最終強度在很大程度上取決于硅酸二鈣的含量和水化程度。</p><p>　　鋁酸三鈣在水泥熟料中含量一般在10%以下，但是鋁酸三鈣的水化速度非?？?，水化熱高，是水泥早期強度的主要貢獻者.但水

61、化鋁酸三鈣的耐腐蝕性較差，在環(huán)境中若存在硫酸鹽時，鋁酸三鈣可與硫酸鹽形成鈣礬石，產生非常大的體積膨脹。因此，當水泥中鋁酸三鈣的含量較大時，水泥強度受硫酸鹽的影響極大.抗硫酸鹽腐蝕的能力相當差。</p><p>　　鐵鋁酸四鈣的水化也是水泥早期強度的來源之一，它的水化速度非?？?，水化熱高，是水泥抗折強度的主要貢獻者。</p><p>　?、?水泥加固土的原理</p><p

62、>　　軟土與水泥采用機械深層攪拌加固的基本原理是基于水泥加固土（即水泥土）的物理化學反應過程。在水泥加固土中，由于水泥的摻量很少（僅僅占被加固土重的7﹪～20﹪），水泥水解和水化反應完全是在有一定活性的介質——土的圍繞下進行，土質條件對于攪拌樁樁身質量的影響主要有兩個方面：一是土體的物理力學性質對攪拌樁樁身水泥土攪拌均勻性的影響；二是土體的物理化學性質對樁身水泥土強度增加的影響。因此水泥土硬化速度緩慢且作用復雜，所以水泥加固土強度

63、增長的過程也比較緩慢。</p><p>　?、?水泥的水解和水化反應</p><p>　　普通硅酸鹽水泥主要是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成，由這些不同的氧化物分別組成了不同的水泥礦物：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。將水泥拌入軟土后，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應，生成氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣及水化鐵酸鈣等化合

64、物。</p><p>　　各自的反應過程如下：</p><p>　　a.硅酸三鈣：在水泥中含量最高（約占全重的50﹪左右），是決定強度的主要因素。</p><p>　　b.硅酸二鈣：在水泥中含量較高（占25﹪左右），它主要產生后期強度。</p><p>　　c.鋁酸三鈣：占水泥重量的10﹪，水化速度最快，促進早凝。</p>&l

65、t;p>　　d.鐵鋁酸四鈣：占水泥重量的10﹪左右，能促進早期強度。</p><p>　　e.硫酸鈣：僅占水泥重量的3﹪，它與鋁酸三鈣一起與水發(fā)生反應，生成一種被稱為“水泥桿菌”的化合物：</p><p>　　據X射線衍射分析可知，這種反應迅速，反應結果把大量的自由水以結晶水的形式固定下來，這對于高含水量的軟粘土的強度增長有特殊意義。</p><p>　　②

66、粘土顆粒與水泥水化物的作用</p><p>　　當水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架；有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應。</p><p>　　a.粒子交換和團粒化作用</p><p>　　水泥水化生成的凝膠粒子有強烈的吸附活性，能使較大的土團粒進一步結合起來，形成水泥土的團粒結構，并封閉各土團之間的空隙，形成堅固的聯結。從宏觀上看也

67、就是使水泥土的強度大大提高。</p><p><b>　　b.凝硬反應</b></p><p>　　這些反應生成的化合物在水中和空氣中逐漸硬化，增大了水泥土的強度。而且由于其結構比較致密，水分不易進入，從而使水泥土具有足夠的水穩(wěn)定性。</p><p><b>　　c.碳酸化作用</b></p><p&g

68、t;　　水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化反應，生成不容于水的碳酸鈣。</p><p>　　這種反應也能使水泥土增加強度，但增長的速度較慢，幅度也較小。</p><p>　　從水泥加固土的機理分析可見，水泥加固土的強度主要來自水泥水化物的膠結作用，在水泥水化物中水化硅酸鈣對強度的貢獻最大。另外對于軟土地基深層攪拌加固技術來說，由于機械的切削攪拌作用，在水泥土

69、中不可避免的會產生強度較大的和水穩(wěn)定性叫好的水泥石區(qū)和強度較低的圖快區(qū)，兩者在空間相互交替，從而形成一種獨特的水泥石結構。因此，水泥和土之間攪拌的越充分，土塊被粉碎的越小，水泥分布到土中越均勻，則水泥土的結構強度離散性越小，其宏觀的總體強度也越高。</p><p>　?、?樁體強度及其影響因索</p><p>　　由于土和水泥水化物之間的物理化學反應過程進行緩慢，因此水泥土柱體的強度隨時間

70、增加不斷增長。與普通混凝土相比，粉噴樁的樁體強度較低，一般設計樁體強度在1.0～4.OMPa之間，是普通混凝土的約1/10。</p><p>　　影響樁體強度的因素很多，但主要因素有:水泥摻合比、水泥標號、齡期、土的含水量、土中有機質含量、外摻劑及其土體圍壓等，其中以齡期、水泥摻合比、土的含水量影響最為顯著。</p><p>　　水泥摻合比對水泥上的強度影響較大，當水泥摻合比小于5%時，水

71、泥土固化反應很弱，水泥土比原狀土強度增長甚弱，因此加固效果不明顯，當摻合比超過20%時，水泥土強度增長隨摻合比增加幅度減緩，費用-效果比不合理，導致成本加大，或產生浪費。</p><p>　　另外，加固土含水量對水泥土的強度有明顯影響，含水量愈小，無側限抗壓強度愈大，反之，就愈小。當含水量達到一定值后，按規(guī)范推薦的最大摻合比已經不能保證達到設計強度要求，因此，從經濟、合理、有效的角度，在保證水泥土樁強度滿足規(guī)范要

72、求的前提下，對于含水量較小的軟土可適當降低摻合比，而對軟土含水量過大的軟土宜增加摻合比，最大摻合比可大于20%，具體摻合比的選用應根據試驗確定。</p><p>　?。?）深層攪拌法的加固效果</p><p><b>　?、?有硬殼層時</b></p><p>　　從加固效果看，當淺部存在硬殼層時，其復合地基效果較好，處理后建筑物變形較小，一般

73、可控制在10cm以內；而對于有些地區(qū)，由于淺部均存在較厚的吹填土，經深層攪拌法加固后，其復合地基效果相對較差，處理后建筑物變形一般較大。因此，在設計時，應盡量利用淺部的硬殼層，或采取一定措施后使淺部形成一個硬殼層，以提高深層攪拌樁復合地基的效果。</p><p><b>　?、?有機質含量高時</b></p><p>　　當有機質含量較高時，會阻礙水泥水化反應，影響水

74、泥土的強度增長。對有機質含量較高的明、暗濱填土及沖填土，在考慮采用深層攪拌法進行加固處理時，應予特別慎重對待。實踐表明，在這種情況下，即使在濱域內加大樁長，也仍然得不到理想的效果；但若采取提高置換率、增加水泥摻入量、長短樁結合等措施，往往可使加固效果得到較明顯的提高。</p><p>　　當用于處理泥炭土地基時，宜通過試驗確定其適用性。</p><p><b>　?、?有侵蝕性環(huán)

75、境時</b></p><p>　　在某些軟土地區(qū)，地下水中有大量的硫酸鹽(如沿海海水滲入地區(qū))，硫酸鹽與水泥發(fā)生反應，對混凝土具有結晶性侵蝕。使用普通水泥拌制的水泥土受硫酸鹽溶液侵蝕后會出現結晶性開裂、崩壞而喪失強度。如選用抗硫酸鹽的水泥，使水泥土中產生的結晶膨脹物質控制在一定數量范圍內，則可大大提高水泥土的抗蝕性能。</p><p>　?、?存在不同成分的礦物質時</p

76、><p>　　水泥加固土的室內試驗表明，有些軟土的加固效果較好，而有些不夠理想。一般認為，含有高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石等粘土礦物的軟土加固效果較好；而含有伊利石、抓化物和水鋁英石等礦物的粘性土，以及有機質含童較高、酸堿度(PH值)較低的粘性土加固效果較差。</p><p>　　2.3 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）</p><p><b>　?。?）概述&l

77、t;/b></p><p>　　水泥粉煤灰碎石樁[2]是由粉煤灰、碎石、石屑、砂石摻適量水泥加水拌和，用各種成樁機械在地基中制成的強度等級為C5～C25的高粘結強度的樁，簡稱為CFG樁(Cement Fly-ash Gravel)。該種處理方法是通過在碎石樁體中添加以水泥為主的膠結材料，添加粉煤灰是為增加混合料的和易性并有低標號水泥的作用，同時還添加適量的石屑以改善級配，使樁體獲得膠結強度，并從散體材料樁轉

78、化為具有某些柔性樁特點的高粘結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。</p><p>　　CFG樁復合地基成套技術，是在80年代由中國建筑科學研究院立題(建設部“七五”計劃課題)開始試驗研究，1992通過了部級鑒定，1994年被建設部列為全國重點推廣項目，1995年被國家科委列為國家級全國重點推廣項目。1997年被列為國家級工法，并制定了中國建筑科學研究院企業(yè)標準，現已列入國家行業(yè)標準《建筑地基處理技術規(guī)范》

79、。為了進一步推廣這項新技術，國家投資對施工設備和施工工藝進行了專門研究，并列入“九五”國家重點攻關項目，1999年12月通過了國家驗收。</p><p>　　CFG樁一般根據工程地質條件、地下水位等，采用錘擊、振動沖擊沉管灌注樁及干(濕)作業(yè)成孔灌注樁，就地灌注樁施工工藝、施工設備進行施工，CFG樁拌和料具有良好和易性、流動性及容易灌注等特點，因而施工速度快、工期短、質量容易控制、工程造價低廉。該技術已在全國23

80、個省、市廣泛推廣應用，據不完全統計，該技術已在1000多個工程中應用。近幾年來，CFG樁加固技術在高層、超高層建筑地基處理中也得到應用，就目前掌握的資料，CFG樁可加固從多層建筑到30層以下的高層建筑，從民用建筑到工業(yè)廠房均可使用。另外還可用于高速公路的過人涵洞、管道和橋臺后過渡段等的地基處理。</p><p>　　CFG樁復合地基與碎石樁復合地基相比較，碎石樁系散體材料樁，樁本身沒有粘結強度，主要靠周圍土體的約

81、束形成樁體強度，并和樁間土組成復合地基共同承擔上部建筑的垂直荷載。土越軟對樁的約束作用越差。樁體強度越小，樁傳遞垂直荷載的能力越差。根據眾多工程實踐和對現行的碎石樁的比較，得到結果如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 CFG樁復合地基與碎石樁復合地基的對比</p><p>　　在碎石樁體中，摻入適量石屑，粉煤灰和水泥加水拌和，制成一種粘結強度較高的樁，所形成的樁的剛度遠大于碎石

82、樁的剛度，但和剛性樁相比剛度相差較大，它是一種具有高粘結強度的柔性樁。CFG樁、樁間土、褥墊層一起形成柔性樁復合地基。CFG樁與素混凝土樁的區(qū)別僅在于樁體材料的構成不同，而在其變形和受力特性方面沒有太大的區(qū)別。</p><p>　　與樁基相比，由于CFG樁樁體材料可以摻人工業(yè)廢料粉煤灰不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，工程造價一般為樁基的1/3～1/2，還能減輕環(huán)境污染，經濟效益和社會效益非常顯著。隨著CFG樁

83、復合地基的推廣應用，CFG樁復合地基技術也得到了發(fā)展，新型的CFG樁復合地基，如夯實擴底CFG樁復合地基、帶承力盤的CFG樁復合地基等，以及與CFG樁復合地基聯合的地基加固技術，如強夯—CFG樁聯合加固復合地基、振動擠密碎石樁與CFG樁復合地基聯合應用處理地基、強夯置換CFG樁(墩)復合地基、鉆孔壓灌CFG樁復合地基、CFG樁—網復合地基等在工程實際中都得到了應用與實踐。</p><p>　　總之CFG樁復合地基

84、是一種新型的地基加固處理方法，和其它傳統地基處理方法相比，CFG樁具有顯著的樁體作用、明顯的擠密作用、應力集中與擴散作用，復合地基承載力提高幅度大，變形小沉降穩(wěn)定快等特點，能有效的調整樁體應力，充分發(fā)揮樁間土、樁體的承載力。</p><p>　?、?CFG樁的適用性</p><p>　　CFG樁復合地基既適用于條形基礎、獨立基礎、也適用于筏基、箱形基礎。就土性而言，適用于處理粘性土、粉土、

85、砂土、人工填土和淤泥質土地基。即可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土。當CFG樁用于擠密效果好的土時，承載力的提高既有擠密作用，又有置換作用；當CFG樁用于擠密效果差的土時，承載力的提高只與置換作用有關。CFG樁和其它復合地基的樁型相比，它的置換作用很突出，這是CFG樁的一個重要特征。</p><p>　?、?CFG樁各種施工方法的適用性</p><p>　　CFG樁常用的施工方法

86、有振動沉管成樁、螺旋鉆孔成樁、泥漿護壁鉆孔灌注成樁以及長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁等。</p><p>　　各種施工方法各自有其自身的優(yōu)點和適用性，長螺旋鉆孔灌注成樁適用于地下水位以上的粘性土、粉土和填土地基；泥漿護壁鉆孔灌注成樁適用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石及礫石類土和風化巖層分布的地基；長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁法，適用于粘性土、粉土、砂土分布的地質條件及對噪音和泥漿污染要求嚴格的場地；振動沉

87、管灌注成樁法，適用于粘性土、粉土、淤泥質土、人工填土及無密實厚砂層的地質條件。</p><p>　?。?）CFG樁的工作機理</p><p>　　CFG樁不同與碎石樁，是具有一定粘結強度的樁，在外荷載作用下，樁身不會像碎石樁那樣出現鼓脹破壞，并可全樁長發(fā)揮側摩阻力，樁落在好土層上具有明顯的端承力，樁承受的荷載通過樁周的摩阻力和樁端阻力傳到深層地基中，其復合地基承載力可大幅度提高。并且CFG

88、樁沒有像碎石樁那樣的臨界樁長，它可以像剛性樁一樣把外荷載傳遞到深層地基。</p><p>　　水泥、粉煤灰、水灰比、石屑率對CFG樁模量的影響:</p><p>　?、?模量與泥粉比成正比關系，但當泥粉比達到一定時，模量隨泥粉比增長不明顯。這說明在28天時，粉煤灰活性發(fā)揮作用，此時增加水泥用量效果不明顯。</p><p>　　② 模量與水灰比有關，在石屑率、水泥+粉

89、煤灰、泥粉比一定的條件下，只有當水灰比適中時模量才達到最大，泥粉比在1左右時，模量較高，水灰比在0.9～1.4之間，模量較大。</p><p>　?、?模量與石屑率有關，在水泥+粉煤灰、泥粉比一定的條件下，當石屑率在適當范圍內(28.6%)時混合料級配最好，強度最大，模量高。</p><p>　?。?）CFG樁加固機理</p><p>　　⑴ 褥墊層的加固作用<

90、;/p><p>　　CFG樁復合地基由樁、樁間土及褥墊層構成，褥墊層將上部基礎傳來的基底壓力(或水平力)通過適當的變形以一定的比例分配給樁及樁間土，使二者共同受力，形成了一個復合地基的受力整體，共同承擔上部基礎傳來的荷載。墊層是復合地基的重要組成部分，是高粘結強度樁形成復合地基的必要條件，復合地基的許多特性都與墊層有關，因此，墊層技術是CFG樁復合地基的一個核心技術。其主要作用有：保證樁、土共同承擔荷載；調整樁、土荷

91、載分擔比；減小基礎底面的應力集中。</p><p>　　① 保證樁和土共同承擔外荷載</p><p>　　對CFG樁復合地基來說，基礎是通過厚度為H的褥墊層與樁和樁間土聯系，如圖2-3所示。</p><p>　　在基礎和樁之間設置一定厚度的褥墊層。當基礎承受荷載時，樁和樁間土都要發(fā)生沉降變形，由于樁的模量遠比土的變形模量大，因而樁比土的變形小，由于基礎下面設置了一定

92、厚度的（h＞0）褥墊層，樁可以向上刺入，伴隨這一變化過程，墊層材料不斷調整補充到樁間土上，以保證基礎始終把一部分荷載傳到樁間土上，也就能保證在任一荷載作用下樁和樁間土始終參與工作。</p><p>　　圖2-3 褥墊層示意圖</p><p>　?、?調整樁和樁間土的荷載分擔比</p><p>　　a.調整樁和樁間土垂直荷載分擔比</p><p&

93、gt;　　復合地基樁、土垂直荷載分擔比可用樁、土應力比n表示</p><p>　　式中 ——CFG樁樁頂應力（kPa）；</p><p>　　——樁間土應力（kPa）。</p><p>　　CFG樁復合地基中樁、土應力比n多在10～14之間變化，在較軟的土中有的可達100左右，樁承擔的荷載占總荷載的百分比一般在40﹪～75﹪。需要注意的是：CFG樁復合地基樁土應力

94、具有很大的可調性，當樁的其它參數（樁徑、樁距等）不變時，減小樁長可減小單樁承載力，樁土應力比亦降低；同樣，增大樁長可使樁土應力比提高。當樁的其它參數（樁徑、樁距、樁長等）相同時，增加褥墊層的厚度可以使樁土應力比減小，減小褥墊層的厚度可以使樁土應力比增大，褥墊層厚度越大，樁土所承擔的荷載越趨均勻，樁土應力比越接近于1。</p><p>　　b.調整樁和樁間土水平荷載分擔</p><p>　　

95、CFG樁主要是用來傳遞垂直荷載的，而對于水平荷載而言，褥墊層厚度越達，樁頂水平位移越小，即樁頂所承受的水平荷載越小。大量試驗結果表明，只要褥墊層厚度不小于10cm，樁體就不會發(fā)生水平折斷，樁在復合地基中就不會失去工作能力。</p><p>　　③ 減小樁頂對基礎底面的應力集中</p><p>　　當褥墊層厚度h=0時，CFG樁對基礎的應力集中和鋼筋混凝土樁對承臺或樁上基礎的應力集中現象類似

96、，需要考慮樁對基礎的沖切破壞。</p><p>　　總之若在基礎下設置一定厚度的墊層(h>0)，即使樁端落在好的土層上，也能保證一部分荷載通過褥墊作用在樁間土上，使樁、土共同承擔荷載。樁土應力比n逐漸減小，樁對基礎底面產生的應力集中也顯著降低，水平傳力方式改為摩擦傳力，樁承擔的水平荷載較小。</p><p>　　但當墊層厚度過大時，會導致樁土應力比等于或接近1，此時樁承擔的荷載非常小

97、，復合地基中樁的設置己失去了意義，復合地基的承載力較天然地基不會有太大的提高，反而建筑物的變形會增大。根據大量的試驗研究、理論分析及數值計算分析，并結合大量的工程實踐，考慮到技術上可靠，經濟上合理，目前有一個共識，墊層的厚度一般取10cm～30cm為宜。</p><p>　　若基礎下面不設置墊層(h=0)，基礎直接與樁和樁間土接觸，在垂直荷載作用下承載特性和樁基差不多。由于樁的沉降很小，樁上的荷載向土上轉移數量很

98、小，樁間土承載力很少發(fā)揮，樁、土應力比很大，在軟土中n可以超過100，樁對基礎的應力集中很顯著，和樁基一樣，需要考慮樁對基礎的沖剪破壞，水平荷載作用下，水平傳力方式為接觸傳力，水平荷載主要由樁來承擔。</p><p>　?、?CFG樁工作機理</p><p>　　① CFG樁的剛性樁性狀</p><p>　　對于像砂樁和碎石樁那樣的散粒材料樁，它們主要是通過有限樁長

99、傳遞垂直荷載，當樁長大于某一數值后，樁傳遞荷載的作用已顯著減弱。CFG樁不同于碎石樁，是具有一定粘結強度的樁在外荷載作用下樁身不會像碎石樁那樣出現鼓脹破壞，并可全樁長發(fā)揮側摩阻力，樁落在好土層上具有明顯的端承力，樁承受的荷載通過樁周的摩阻力和樁端阻力傳到深層地基中，其復合地基承載力可大幅度提高。</p><p>　?、?單樁承載力的可調性</p><p>　　CFG樁的樁長可根據實際工程要

100、求和地質條件確定，從幾米到20多米，如前所說，CFG樁能像剛性樁那樣全樁長發(fā)揮樁的側摩阻力。據統計資料表明，樁承擔的荷載占總荷載的百分比可在35%～70%之間變化，有的工程這個比例更高，使得復合地基承載力提高幅度大并具有很大的可調性。這是因為當地地基承載力較高時，荷載又不很大，可將樁長設計得短些，荷載大時，樁長可設計得長些。特別是天然地基承載力較低而設計要求的地基承載力較高時，用柔性樁復合地基一般難以滿足設計要求，用CFG樁處理時，復合

101、地基承載力比較容易實現。</p><p>　　③ 樁體的排水作用 </p><p>　　CFG樁在處理飽和粉土和砂土地基的施工中，由于成樁過程中的沉管和拔管的振動作用，會使土體內產生較大的超靜孔隙水壓力。剛剛施工完的CFG樁將是一個良好的排水通道，特別是在較好透水層上面還有透水性差的土層覆蓋時，這種排水作用更加明顯，孔隙水沿著剛完工的樁體向上排出，直到CFG樁體結硬為止。這種

102、排水過程可延續(xù)幾個小時。人們曾擔心這樣的排水現象是否會影響樁體的強度，通過施工后分層鑿樁體解剖和靜載試驗，并沒有發(fā)現上述所擔心的問題發(fā)生。這種排水作用反過來對減小因孔壓消散太慢引起地面隆起和增加樁間土的密實度大為有利。</p><p><b>　?、?時間效應</b></p><p>　　利用振動沉管法施工工藝施工，由于其振動作用，將會對樁間土產生擾動，特別是對于高靈

103、敏度土，會使其結構強度喪失，強度降低。成樁結束后，隨著恢復期的增長，結構強度的逐漸恢復，新的結構強度的形成，樁間土承載力有所提高。</p><p>　?、?CFG樁復合地基承載特性</p><p>　　復合地基由于發(fā)揮了樁間土的承載力能力，在樁側產生一個較大的豎向增量，使得復合地基中樁的承載特性與自由單樁不同。對CFG樁復合地基，當基礎承受垂直荷載時，由于基礎下設置了褥墊層，樁可以向上刺入

104、，墊層材料不斷調整補充到樁間土上，使樁和樁間土始終參與工作。給定荷載下，樁和土的荷載分擔均為一常值，它不隨時間變化而改變。樁的荷載承擔比Pp/P隨荷載的變化規(guī)律為:復合地基上施加荷載P后，隨著時間</p><p>　　的延續(xù)，樁頂和樁間土頂面的平均接觸應力有一個調適過程，當P小于復合地基的承載力標準值人時，隨著時間的延續(xù)， Pp由上升趨勢逐漸趨于穩(wěn)定，而Ps開始表現為下降趨勢，這種現象說明，在復合地基受到荷載作用

105、的初期，樁間土承擔的荷載有向樁體轉移的現象，這種荷載向樁體轉移的現象與一般碎石樁復合地基的承載特性相似。當復合地基承擔的荷載Pp超過其標準承載力時，在施加荷載的短時間內，樁承擔的荷載略有向樁間土轉移的現象，但轉移量較小，時間較短，樁土應力比很快就達到穩(wěn)定，但隨著荷載的繼續(xù)增大，樁土應力比呈下降的趨勢，因此在復合地基中樁的承載能力和樁間土的承載能力不能夠同時完全發(fā)揮。</p><p>　　① 樁、土荷載分擔: CF

106、G樁復合地基，隨著荷載的增加，樁承擔的荷載占總荷載的百分比逐漸增加，土承擔的荷載占總荷載的百分比逐漸減小。荷載較小時，土承擔的荷載大于樁承擔的荷載，隨著荷載的增加，樁間土承擔的荷載占總荷載的百分比逐漸減少，樁承擔的荷載占總荷載的百分比逐漸增大。在荷載一定，其它條件相同時，樁承擔的荷載隨樁長、樁截面面積增加而增大；隨樁距減小而增大。 </p><p>　?、?樁傳遞軸向力的特征:樁基中樁與承臺剛性連接，在正常情況下

107、，受垂直荷載后樁頂的沉降、樁間土表面的沉降以及承臺的沉降都相等。樁頂以下樁各部位的位移都大于相應部位土的位移，樁側土體對樁產生與樁位移方向相反的側阻力，即正摩擦力，樁的最大軸力發(fā)生在樁的頂部。CFG樁復合地基在任一荷載下樁頂的沉降、樁間土表面的沉降以及基礎的沉降均不相同，在某一深度Z0范圍內，土的位移大于樁的位移，上對樁產生的摩擦力方向是與樁沉降方向一致的，即所謂的負摩擦力。Z0處樁的位移和土的位移相等，該斷面所處位置為中性點。當Z＞Z

108、0時，樁的位移大于土的位移，土對樁產生的是正摩阻力。在中性點以上，樁的軸向應力隨著深度的增加而增大，中性點以下樁的軸向應力隨著深度的增加而減小，樁的最大軸向應力就在中性點處。中性點位于樁頂下0.5～1.2m之間，隨著褥墊層厚度增加，樁身軸力相應降低。由于褥墊層的設置，無論樁端落在軟土層還是硬土層上，從加荷一開始樁就存在一個負摩擦區(qū)。CFG樁復合地基土對樁的負摩擦作用并非有害，它對提高樁間土的承載力、減少復合土層的變形起著有益的作用。&l