第7章 水泥粉煤灰碎石樁

1、7、水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)n7.1概述n7.2加固機(jī)理n7.3設(shè)計(jì)計(jì)算n7.4施工方法n7.5質(zhì)量檢驗(yàn)7.1 CFG樁概述 CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁(Cement Flyash Gravel Pile)的簡(jiǎn)稱，由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用振動(dòng)沉管打樁機(jī)或其它成樁機(jī)具制成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁。 樁體主體材料為碎石，石屑為中等粒徑骨料，可改善級(jí)配，粉煤灰具有細(xì)骨料和低標(biāo)號(hào)水泥作用。通過調(diào)整水泥摻量和配合比，樁體強(qiáng)度可在C5C20之間變化，一般為C5C10。 CFG樁是在碎石樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，屬?gòu)?fù)合地基剛性樁 。CFG樁與碎石樁的對(duì)比見課本P86（表7-1）。7.2

2、加固機(jī)理 CFG樁加固軟弱地基主要有三種作用：1、樁體作用；2、擠密作用；3、褥墊層作用。其中以樁體作用為主。當(dāng)CFG樁用于擠密效果好的土層時(shí)，既有樁體置換作用，又有擠密作用，當(dāng)用于擠密效果差的土層時(shí)，只有樁體置換作用。7.27.2.1 .1 樁體作用樁體作用 CFG樁復(fù)合地基在荷載作用下，復(fù)合地基的附加應(yīng)力隨地基的變形逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，復(fù)合地基的CFG樁起到樁體作用。南京造紙廠復(fù)合地基實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比n=31.435.2，即樁體起主要承載作用。7.27.2. .2 2 擠密作用擠密作用 CFG樁采用振動(dòng)沉管法施工，由于振動(dòng)和擠壓作用使樁間土得到擠密。成樁振動(dòng)

3、攪拌過程中也對(duì)樁周圍土體有擠密作用。7.27.2. .3 3 褥墊層作用褥墊層作用 CFG樁復(fù)合地基中褥墊層的作用如下： 1、保證樁、土共同承擔(dān)荷載； 2、減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中； 3、褥墊層厚度可以調(diào)整樁土荷載（豎向、水平）分擔(dān)比。v 保證樁、土共同承擔(dān)荷載 pps 褥墊由散體材料組成，可提供向上貫入的條件來(lái)調(diào)整樁土應(yīng)力比，實(shí)現(xiàn)樁土協(xié)調(diào)變形，共同承擔(dān)荷載。 v 減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中 根據(jù)實(shí)測(cè)的樁土應(yīng)力比與褥墊層厚度H的變化關(guān)系，當(dāng)褥層厚度很小時(shí)，樁對(duì)基礎(chǔ)底面產(chǎn)生應(yīng)力集中。但當(dāng)褥墊厚度大于10cm時(shí)，應(yīng)力集中明顯降低(樁土應(yīng)力比約為6)，當(dāng)褥墊層厚度為30cm時(shí)，樁土應(yīng)力比降為1.23。v

4、褥墊層厚度可以調(diào)整樁土荷載（豎向、水平）分擔(dān)比 有關(guān)試驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果，當(dāng)荷載一定時(shí)，褥墊越厚土承擔(dān)的荷載越多；褥墊厚度一定時(shí)，荷載越大，樁承擔(dān)的荷載所占比例增大。 有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，褥墊厚度越大，樁頂水平位移越小，當(dāng)褥墊厚度不小于10cm時(shí)，樁體不會(huì)發(fā)生水平折斷。7.3 設(shè)計(jì)計(jì)算7.3.1 設(shè)計(jì)思路：了解CFG復(fù)合地基承受豎向、水平荷載的受力過程。7.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù) CFG樁復(fù)合地基有5個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)包括樁徑、樁距、樁長(zhǎng)（含承載力計(jì)算）、褥墊厚度和沉降計(jì)算。 1、樁徑 一般樁徑為350600mm，由施工設(shè)備的樁管決定。CFG樁常采用振動(dòng)沉管法施工。 2、樁距 樁距（表7-4）的大小取決于設(shè)計(jì)要求的地基

5、承載力、布樁形式、土質(zhì)與施工機(jī)具等，但還要考慮到施工的可行性。 3、樁長(zhǎng)（復(fù)合地基承載力） CFG復(fù)合地基承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基荷載試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按下式估算： Ra單樁豎向承載力特征值（KN）； Ap樁的截面積（m2） ； 樁間土強(qiáng)度折減系數(shù)，無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)可取 =0.750.95。 skpaspkfmARmf)1 ( 單樁承載力 CFG樁單樁承載力可按以下方式確定： 由單樁靜載試驗(yàn)確定： Ra=Ru/K Ru單樁承載力極限值； 一般安全系數(shù) K取2； 計(jì)算確定，按下式估算： qsi、qp樁周第i層土的側(cè)阻力、樁端端阻力特征值 4、褥層厚度：一般取15030mm為宜。 ppisip

6、aqAlquR 5、沉降計(jì)算 一般CFG復(fù)合地基總沉降量分為三部分。加固區(qū)的變形S1，臥層變形S2和褥墊層變形S3。由于s3數(shù)量很小，一般忽略。則有 S=S1+S2 按分層總和法計(jì)算加固區(qū)和下臥層變形之和。 s沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，見表7-5； 模量提高系數(shù)， 121121ninniisiiisiishEphEpsssakspkffu長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁：非擠土成樁，適用于地下水位以上的粘性土、粉性土、素填土、中等密實(shí)以上砂土。u長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合灌注CFG樁：非擠土成樁，適用于粘性土、粉性土、砂土、以及對(duì)噪音污染控制嚴(yán)格的場(chǎng)地。u振動(dòng)沉管施工工藝：擠土成樁，適用于粉土、粘性土及素填土地基。u人工或機(jī)械洛陽(yáng)鏟成樁工藝u泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工工藝 7.4 施工方法 CFG樁由碎石、粉煤灰、水泥、石屑加水拌和形成。各種材料之間的配合比對(duì)混合料的強(qiáng)度及和易性有很大影響。一般水泥采用32.5Mpa普通水泥，碎石粒徑2050mm,石屑粒徑2.510mm,混合料密度2.12.2t/m3。 石屑摻量的影響 碎石料之間一般為點(diǎn)接觸，接觸比表面積小，樁體抗剪強(qiáng)度較低。在碎石料中摻入中等粒度的石屑后，可改善級(jí)配，增大接觸比表面積，提高樁體的抗剪強(qiáng)度。 石屑的摻量可用石屑率S來(lái)表示： G1、G2單位立方混合料中石屑和碎石的質(zhì)量。 211GGGS 水泥粉煤灰碎石樁地基檢驗(yàn)應(yīng)在施工結(jié)束28d后進(jìn)行。 1、