水泥粉煤灰碎石樁CFG講義講稿

第五章水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）概述加固機理設(shè)計計算施工質(zhì)量檢驗一.概述1.定義

水泥粉煤灰碎石樁法(cement-flyash-gravlepile):由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高粘結(jié)強度樁，并由樁、樁間土和褥墊層一起組成復(fù)合地基的地基處理方法。2.材料（1）粉煤灰：是燃煤發(fā)電廠排出的一種工業(yè)廢料，其主要化學(xué)成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO

等。其中粉煤灰的活性決定于各種粒度的SiO2和Al2O3的含量。（2）碎（卵）石、砂、石屑、水泥:CFG樁的骨料為碎石,砂和石屑為填充料,水泥一般采用普通硅酸鹽水泥。（3）材料的力學(xué)性能立方抗壓強度：28d養(yǎng)護，σc=6.3~7.3MPa，σc=6.7MPa;劈裂抗壓強度：80d養(yǎng)護，σ劈=0.5~0.59MPa，σ劈=0.54MPa;軸心抗壓強度：80d養(yǎng)護，σ=3.5~6.3MPa，σ=4.3MPa;靜彈模：E=8.4×103~9.8×103MPa，E=8.8×103MPa;（4）適用范圍

適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對淤泥質(zhì)土應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。（5）CFG樁法的優(yōu)點施工工藝簡單，無場地污染，振動影響??；僅需要少量水泥，便于就地取材；受力特點與水泥攪拌樁相似，由樁側(cè)阻力和樁端承載力組成，增加樁長可提高承載力。二加固機理1.樁體作用CFG樁是具有高粘結(jié)強度的樁體，在荷載作用下樁體的壓縮性明顯小于樁周土體，因此，基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力隨地基變形逐漸集中，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以復(fù)合地基中的CFG樁起到了樁體的作用。2.擠密作用采用振動沉管法施工，由于振動和擠壓作用使樁間土得到擠密。3.褥墊層作用由級配的砂石、粗砂、碎石組成的褥墊層有如下四方面的作用：保證樁土共同承擔(dān)荷載；減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中；褥墊層厚度可以調(diào)整樁、土豎向荷載分擔(dān)比；褥墊層厚度可以調(diào)整樁、土水平荷載分擔(dān)比。三設(shè)計計算1.處理范圍和樁徑d水泥粉煤灰碎石樁可只在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布置，樁徑宜取d=350～600mm。2.樁距S根據(jù)處理后的復(fù)合地基承載力fspk、土性、施工工藝確定，一般S=（3~5）d。3.褥墊層厚度和材料樁頂和基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)置褥墊層，褥墊層厚度宜取150～300mm，當(dāng)樁徑大或樁距大時褥墊層厚度宜取高值。褥墊層材料宜用中砂、粗砂、級配砂石或碎石等，最大粒徑不宜大30mm。4.水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基承載力特征值確定（1）通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定；（2）初步設(shè)計時也可按下式估算：fsp,k=m（Ra/Ap）+β（1-m）fsk式中fsk——處理后天然地基承載力特征值（kPa）,，宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，可取天然地基承載力特征值；m——面積置換率，m=Ap/A；Ap——樁的截面積(m2)；β——樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時可取0.75~0.95，天然地基承載力較高時取大值；

Ra——單樁承載力特征值（kN）。（4）單樁承載力特征值Ra的確定當(dāng)采用單樁載荷試驗時，應(yīng)將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2，即按下式計算：當(dāng)無單樁載荷試驗資料時，可按下式估算：Ra=Up∑qsi×Li+qp×Ap

式中Up——樁的周長，m；qsi——樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力特征值，kPa，按國家現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007有關(guān)規(guī)定確定取值；qp——樁的端阻力特征值，kPa，按國家現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007有關(guān)規(guī)定確定取值；Li——第i層土的厚度，m。

5.樁體試塊抗壓強度平均值應(yīng)滿足下式要求：式中fcu——樁體混合料試塊（邊長150mm立方體）標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28d立方體抗壓強度平均值（kPa）。6.變形計算CFG樁地基總沉降量S為：S=S1+S2+S3式中S1——復(fù)合地基沉降量，mm；S2——下臥土層沉降量，mm；S3——褥墊層沉降量，mm；因褥墊層厚度較小，其變形值更小，而且多在施工過程中完成，所以可忽略不計。所以上式可簡化為：S=S1+S2地基處理后的變形計算應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。復(fù)合土層的分層與天然地基相同，各復(fù)合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ξ倍，ξ值可按下式計算：

變形計算經(jīng)驗系數(shù)ψs根據(jù)當(dāng)?shù)爻两涤^測資料及經(jīng)驗確定，也可采用下表數(shù)值：沉降經(jīng)驗系數(shù)ψs（Mpa)2.54.07.015.020.0ψs1.11.00.70.40.2為變形計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值，應(yīng)該下式計算：式中Ai——第i層土附加應(yīng)力系數(shù)沿土層深度的積分值；Esi——基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量值（MPa），樁長范圍內(nèi)的復(fù)合土層按復(fù)合土層的壓縮模量取值。地基變形計算深度應(yīng)大于復(fù)合土層的厚度，并符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007中地基變形計算深度的有關(guān)規(guī)定。四施工1.水泥粉煤灰碎石樁的施工，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件選用下列施工工藝：(1)長螺旋鉆孔灌注成樁，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密實以上的砂土；(2)長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁，適用于粘性土、粉土、砂土以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地；(3)振動沉管灌注成樁，適用于粉土、粘性土及素填土地基。(4)取土成孔灌注成樁:適用于成孔(自穩(wěn)、套管護壁)的地基。取土成孔灌注成樁CFG樁施工現(xiàn)場取土成孔灌注成樁CFG樁施工料施工樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計樁頂標(biāo)高不少于0.5m。成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機械一天應(yīng)做一組（3塊）試塊（邊長為150mm的立方體），標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護，測定其立方體抗壓強度。冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應(yīng)采取保溫措施。清土和截樁時，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動樁間土。褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法，當(dāng)基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法，夯填度（夯實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）不得大于0.90。施工垂直度偏差不應(yīng)大于1%；對滿堂布樁基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑；對條形基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.25倍樁徑，對單排布樁樁位偏差不應(yīng)大于60mm。施工質(zhì)量檢驗主要應(yīng)檢查施工記錄、混合料坍落度、樁數(shù)、樁位偏差、褥墊層厚度、夯填度和樁體試塊抗壓強度等。水泥粉煤灰碎石樁地基竣工驗收時，承載力