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1、 概述概述加固原理加固原理设计与计算设计与计算施工工艺施工工艺效果检验效果检验主要内容主要内容第1页/共79页概述概述定义、性质定义、性质o水泥粉煤灰碎石桩是由水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂或砂加水拌和形成的加水拌和形成的高粘结强度桩高粘结强度桩，简称，简称CFG桩。桩。第2页/共79页 通过调整水泥掺量和配合比，桩体强度可在通过调整水泥掺量和配合比，桩体强度可在C5C5C20C20之间变化，一般为之间变化，一般为C5C5C10C10。CFGCFG桩是在碎石桩的基础上发展起来的，属复合地桩是在碎石桩的基础上发展起来的，属复合地基刚性桩基刚性桩 。概述概
2、述定义、性质定义、性质碎石粗骨料碎石粗骨料石屑中等粒径骨料，使得级配良好；石屑中等粒径骨料，使得级配良好；粉煤灰粉煤灰种种 类：类：干排灰干排灰 湿排灰湿排灰 主要成分：主要成分：SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3、FeFe2 2OO3 3、CaOCaO以及以及MgOMgO 活性成分：活性成分：SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3及及CaOCaO。细骨料和低标号水泥作用，提高桩体后期强度。细骨料和低标号水泥作用，提高桩体后期强度。水泥提高强度。水泥提高强度。第3页/共79页概述概述技术发展技术发展2020世纪世纪8080年代，中国建筑科学研究院立题开始试验研究；年代，中国建筑
3、科学研究院立题开始试验研究；19921992年，通过部级鉴定；年，通过部级鉴定；19941994年，被建设部列为全国推广项目；年，被建设部列为全国推广项目；19951995年，被国家科委列为国家级全国重点推广项目。年，被国家科委列为国家级全国重点推广项目。目前，目前，CFGCFG桩可加固多层建筑及桩可加固多层建筑及3030层以下高层建筑。从层以下高层建筑。从民用建筑到工业建筑均可使用。民用建筑到工业建筑均可使用。第4页/共79页概述概述与碎石桩比较与碎石桩比较多层和高层建筑地基 多层建筑地基 适用范围 应力应变曲线为直线关系，围压对应力应变曲线没有多大影响 应力应变曲线不呈直线关系。增加围压，
4、破坏主应力差增大 三轴应力应变曲线 增加桩长可有效地减少变形，总的变形量小 减少地基变形的幅度较小，总的变形量较大 变形 承裁力提高幅度有较大的可调性，可提高4倍或更高 加固粘性土地基承载力的提高辐度较小，一般为0.51倍 地基承载力 桩的承载力主要来自全桩长的摩阻力及桩端承载力，桩越长则承载力越高。以置换率10计，桩承担的荷载占总荷载的百分比为4075 桩的承载力主要靠桩顶以下有限长度范围内桩周土的侧向约束。当桩长大于有效桩长时，增加桩长对承载力的提高作用不大。以置换率10计，桩承担荷载占总荷载的百分比为1530 单桩承载力 CFGCFG桩桩碎石桩碎石桩第5页/共79页概述概述适用范围适用范
5、围 CFG CFG桩由于自身具有一定的粘结性，故可在全长桩由于自身具有一定的粘结性，故可在全长范围内受力，能充分发挥桩周摩阻力和端承力，桩范围内受力，能充分发挥桩周摩阻力和端承力，桩土应力比高一般为土应力比高一般为10104040。复合地基承载力的提高。复合地基承载力的提高幅度较大，并有沉降小，稳定快的特点。幅度较大，并有沉降小，稳定快的特点。CFGCFG桩可用于加固桩可用于加固填土、饱和及非饱和粘性土、填土、饱和及非饱和粘性土、松散的砂土、粉土等松散的砂土、粉土等。对塑性指数高的饱和软粘土。对塑性指数高的饱和软粘土使用要慎重。使用要慎重。第6页/共79页南京造纸厂地基采用南京造纸厂地基采用C
6、FGCFG桩加固，加固前后取土进行物理力学指标桩加固，加固前后取土进行物理力学指标概述概述适用范围适用范围 按照施工工艺不同，分为挤土和非挤土两类按照施工工艺不同，分为挤土和非挤土两类 振动沉管法施工挤土法振动沉管法施工挤土法 （泥浆护壁）螺旋钻孔施工非挤土法（泥浆护壁）螺旋钻孔施工非挤土法 第7页/共79页概述概述勘察要求勘察要求工程地质勘察内容：工程地质勘察内容：1 1、岩土、岩土埋藏条件及物理力学性质埋藏条件及物理力学性质。持力层、下卧层埋藏深。持力层、下卧层埋藏深度、厚度、性状、变化及应力历史；度、厚度、性状、变化及应力历史；2 2、查明、查明水文地质条件水文地质条件。地下水位埋藏（地
7、下水位线位置、。地下水位埋藏（地下水位线位置、流向、地下水类型）、地下水对混凝土的腐蚀作用；流向、地下水类型）、地下水对混凝土的腐蚀作用；3 3、查明、查明特殊土特殊土（膨胀土、湿陷性土或液化土层）的特性；（膨胀土、湿陷性土或液化土层）的特性；4 4、确定各层土的、确定各层土的f fakak，预测地基沉降及其均匀性；，预测地基沉降及其均匀性；5 5、提供采用、提供采用CFGCFG桩桩设计所需的岩土工程设计所需的岩土工程技术参数技术参数，确定和，确定和估算估算f fpkpk，并可提出并可提出CFGCFG桩桩长度长度和建议的和建议的施工方法施工方法。第8页/共79页概述概述勘察要求勘察要求勘探点布
8、置：勘探点布置：1 1、根据拟建建筑物的等级、体形、平面形状等布置；、根据拟建建筑物的等级、体形、平面形状等布置；2 2、勘探点的布置应能、勘探点的布置应能控制持力层层面坡度、厚度、性状变控制持力层层面坡度、厚度、性状变化；化；3 3、勘探点、勘探点间距间距可根据地基复杂程度等级确定。可根据地基复杂程度等级确定。持力层层面持力层层面高差较大时，间距应小些；高差较大时，间距应小些；4 4、应取勘探孔总数的、应取勘探孔总数的1/31/31/21/2作为控制性勘探孔作为控制性勘探孔；5 5、勘探点、勘探点深度应在桩尖以下深度应在桩尖以下，参见详勘阶段的控制性勘探，参见详勘阶段的控制性勘探孔深度。孔深
9、度。第9页/共79页室内试验：室内试验：1 1、土的物理力学常规试验项目；、土的物理力学常规试验项目；2 2、对、对基底以下土层做灵敏度试验基底以下土层做灵敏度试验为褥垫层施工提供依据为褥垫层施工提供依据对高灵敏度的土，褥垫层施工时应尽量避免桩间土扰动，对高灵敏度的土，褥垫层施工时应尽量避免桩间土扰动，以防止发生以防止发生“橡皮土橡皮土”现象；现象；概述概述勘察要求勘察要求第10页/共79页增加内容：增加内容：1 1、提供各土层的、提供各土层的桩侧摩阻力和桩端阻力桩侧摩阻力和桩端阻力桩侧摩阻力：一般按灌注桩施工工艺提供桩侧摩阻力：一般按灌注桩施工工艺提供桩端阻力：按灌注桩和打入桩分别提供桩端阻
10、力：按灌注桩和打入桩分别提供可按可按建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范有关规定确定也可参阅有关规定确定也可参阅CFGCFG桩复合地基技术规定桩复合地基技术规定（Q/JY06-1997Q/JY06-1997）附录）附录A A、B B；2 2、若有、若有填土填土，应说明填土的材料组成；，应说明填土的材料组成；概述概述勘察要求勘察要求第11页/共79页工作机理工作机理单桩单桩一、一、CFGCFG桩的刚性桩性状桩的刚性桩性状散体材料桩：主要通过有限桩长（一般为散体材料桩：主要通过有限桩长（一般为6 610d10d），传），传递竖向荷载。递竖向荷载。当当LL有效桩长（碎石桩：有效桩长（碎石桩：4d
11、4d），桩传递荷载的作用已明），桩传递荷载的作用已明显减弱。显减弱。CFGCFG桩不同于碎石桩，其桩身有一定的粘结强度。桩不同于碎石桩，其桩身有一定的粘结强度。在外荷载作用下，桩身不会发生鼓胀破坏，并可全桩长发在外荷载作用下，桩身不会发生鼓胀破坏，并可全桩长发挥侧摩阻力。桩端落在好的土层上具有明显的端承力。挥侧摩阻力。桩端落在好的土层上具有明显的端承力。即：桩承受的荷载通过桩的摩阻力和桩端阻力传递到深层即：桩承受的荷载通过桩的摩阻力和桩端阻力传递到深层地基中，地基中，f fspkspk可大幅度提高。可大幅度提高。第12页/共79页020406080s（mm）100 200 3006005004
12、00p（kPa）211 1、桩长、桩长L=15.5mL=15.5m，桩端落在淤泥质土中，单桩复合地基，桩端落在淤泥质土中，单桩复合地基载荷试验载荷试验f fspkspk=205kPa=205kPa。2 2、桩长、桩长L=15.5mL=15.5m，桩端落在较好土层中，单桩复合地基，桩端落在较好土层中，单桩复合地基载荷试验载荷试验f fspkspk=315kPa=315kPa。由此可见：由此可见：CFGCFG桩没有碎桩没有碎石桩那样的临界桩长，石桩那样的临界桩长，可像刚性桩那样把外荷可像刚性桩那样把外荷载传递到深层地基中，载传递到深层地基中，对上软下硬地质条件尤对上软下硬地质条件尤为适用。为适用。
13、工作机理工作机理单桩单桩第13页/共79页国棉四厂纺纱车间，基底在厚度为国棉四厂纺纱车间，基底在厚度为2.42.44.8m4.8m的粉的粉质粘土层上（质粘土层上（f fakak=90=90100kPa100kPa），要求：复合地基），要求：复合地基f fspkspk150kPa150kPa。原设计：采用碎石桩原设计：采用碎石桩d=400mmd=400mm，L=6mL=6m，l=1ml=1m，施工，施工试桩后检测试桩后检测f fspkspk=130kPa=130kPa.改用改用CFGCFG桩桩d=360mmd=360mm，L=7.5L=7.58m8m，l=1.3l=1.31.45m1.45m，桩
14、端落在坚硬土层上，桩端落在坚硬土层上，f fspkspk180kPa180kPa。工作机理工作机理单桩单桩第14页/共79页二、单桩承载力的可调性二、单桩承载力的可调性CFGCFG桩的桩长桩的桩长L L可根据工程要求和地质条件确定，可根据工程要求和地质条件确定，从几从几米到二十几米米到二十几米在在CFGCFG桩复合地基中桩体承担的荷载占总荷载的桩复合地基中桩体承担的荷载占总荷载的35%35%70%70%，有的工程比例更高，这使得复合地基承载力大幅，有的工程比例更高，这使得复合地基承载力大幅度提高，并具有很大的可调性。度提高，并具有很大的可调性。地基承载力较高，荷载又不是很大时，地基承载力较高，
15、荷载又不是很大时，L L可短些；可短些；地基承载力较低，荷载时，地基承载力较低，荷载时，L L可设计长些可设计长些工作机理工作机理单桩单桩第15页/共79页四、时间效应四、时间效应刚施工完的刚施工完的CFGCFG桩桩体桩桩体可作为良好的竖向排水通道帮助桩可作为良好的竖向排水通道帮助桩间土消散由于外界施工等荷载产生的超孔隙水压力，间土消散由于外界施工等荷载产生的超孔隙水压力，直直到桩体结硬为止到桩体结硬为止。这种排水过程可延续几小时这种排水过程可延续几小时。通过施工后分层凿开桩体和载荷试验，没有发现排水作通过施工后分层凿开桩体和载荷试验，没有发现排水作用会影响用会影响桩体强度桩体强度。反而这种排
16、水作用对桩间土的固结。反而这种排水作用对桩间土的固结和防止地面隆起有一定作用。和防止地面隆起有一定作用。三、桩体的排水作用三、桩体的排水作用桩体强度提高桩体强度提高桩与桩间土之间相互作用加强。桩与桩间土之间相互作用加强。工作机理工作机理单桩单桩第16页/共79页工作机理工作机理复合地基复合地基一、褥垫层的加固作用一、褥垫层的加固作用褥垫层不是基底下常做的褥垫层不是基底下常做的10cm10cm的素混凝土垫层。的素混凝土垫层。褥垫层是在褥垫层是在CFGCFG桩桩顶与混桩桩顶与混凝土垫层间的由粒状材料凝土垫层间的由粒状材料组成的散体材料垫层。组成的散体材料垫层。CFGCFG桩桩+桩间土桩间土+褥垫层
17、褥垫层=CFG=CFG状复合地基状复合地基褥垫层的加固作用褥垫层的加固作用第17页/共79页1 1、褥垫层保证桩与桩间土共同承担荷载、褥垫层保证桩与桩间土共同承担荷载H=0工作机理工作机理复合地基复合地基 褥垫层的加固作用褥垫层的加固作用第18页/共79页H0工作机理工作机理复合地基复合地基 褥垫层的加固作用褥垫层的加固作用第19页/共79页2 2、褥垫层调整桩、土荷载分担比、褥垫层调整桩、土荷载分担比1 1）、调整竖向桩、土荷载分担比）、调整竖向桩、土荷载分担比桩荷载分担比桩荷载分担比土荷载分担比土荷载分担比p p、s s与与m m、n n有关有关工作机理工作机理复合地基复合地基 褥垫层的加
18、固作用褥垫层的加固作用第20页/共79页当当d d、l l不变（不变（m m不变），不变），L L，n n，p p ；LL，n n，p p当当L L、d d、l l不变，垫层厚度不变，垫层厚度HH，nn；垫层厚度垫层厚度H H很大时很大时,n1,n1如如H=0H=0，n n很大，很大，p p 很大，就需要桩的强度很高，桩长很大，就需要桩的强度很高，桩长L L增增加，处理费用增加；加，处理费用增加；H H很大时，很大时，n 1n 1，p p m m工作机理工作机理复合地基复合地基 褥垫层的加固作用褥垫层的加固作用第21页/共79页2 2）、调整水平桩、土荷载分担比）、调整水平桩、土荷载分担比工作
19、机理工作机理复合地基复合地基 褥垫层的加固作用褥垫层的加固作用第22页/共79页根据叶书麟主编的根据叶书麟主编的地基处理工程实例应用手册地基处理工程实例应用手册中给出的复中给出的复合地基水平载荷试验的资料表明：合地基水平载荷试验的资料表明：褥垫层褥垫层H H越大，桩顶水平位移越大，桩顶水平位移越小。即桩顶承受的水平荷载越小。越小。即桩顶承受的水平荷载越小。大量工程实践和室内外试验结果表明：大量工程实践和室内外试验结果表明：只要褥垫层只要褥垫层H H不小于不小于10cm10cm，桩体就不会发生水平折断，桩在复合地基中就不会失去工作，桩体就不会发生水平折断，桩在复合地基中就不会失去工作能力。能力。
20、不同垫层厚度时不同垫层厚度时 -曲线曲线1)1)垫层厚垫层厚2cm2cm2)2)垫层厚垫层厚10cm10cm3)3)垫层厚垫层厚20cm20cm4)4)垫层厚垫层厚30cm30cm工作机理工作机理复合地基复合地基 褥垫层的加固作用褥垫层的加固作用第23页/共79页根据实测的桩土应力比与褥垫层厚度根据实测的桩土应力比与褥垫层厚度H H的变化关系：的变化关系：当褥层厚度很小时，桩对基础底面产生应力集中，当褥层厚度很小时，桩对基础底面产生应力集中，和桩和桩基础一样，需要考虑桩对桩基的冲切破坏；基础一样，需要考虑桩对桩基的冲切破坏；但当褥垫厚度大于但当褥垫厚度大于10cm10cm时，应力集中明显降低时
21、，应力集中明显降低(桩土应力桩土应力比约为比约为6)6)；当褥垫层厚度为当褥垫层厚度为30cm30cm时，桩土应力比降为时，桩土应力比降为1.231.23。3 3）、减少基础底面的应力集中）、减少基础底面的应力集中工作机理工作机理复合地基复合地基 褥垫层的加固作用褥垫层的加固作用第24页/共79页CFGCFG复合地基的设计原则：充分利用桩间土的垂复合地基的设计原则：充分利用桩间土的垂直和水平承载能力。直和水平承载能力。由于由于CFGCFG桩复合地基的置换率一般不大于桩复合地基的置换率一般不大于10%10%，其余不小，其余不小于于90%90%的基底面积为桩间土，总荷载扣除桩间土承担的荷的基底面积
22、为桩间土，总荷载扣除桩间土承担的荷载后就是载后就是CFGCFG桩应承担的荷载。桩应承担的荷载。显然，遵循这一设计原则，可大量减少桩的数量，再加显然，遵循这一设计原则，可大量减少桩的数量，再加上上CFGCFG桩不消耗钢筋，桩体利用工业废料和石屑作为掺合桩不消耗钢筋，桩体利用工业废料和石屑作为掺合料，水泥用量少，可大大降低工程造价。料，水泥用量少，可大大降低工程造价。二、设计思想二、设计思想CFGCFG桩不只是用于加固软弱地基；桩不只是用于加固软弱地基；对于较好的地基土，若建筑物荷载较大，天然地基承载对于较好的地基土，若建筑物荷载较大，天然地基承载力不够也可利用力不够也可利用CFGCFG桩补足。桩
23、补足。工作机理工作机理复合地基复合地基 设计思想设计思想第25页/共79页三、复合地基受力特性三、复合地基受力特性1 1、桩、土荷载分担作用、桩、土荷载分担作用p p、s s通常与通常与p p、L L、H H、土的性质有关、土的性质有关刚性基础下刚性基础下CFGCFG桩复合地基桩复合地基p p、s s随随p p的变化的变化L=1.2mL=2.0mL=3.2m工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基受力特性复合地基受力特性第26页/共79页p p较小时，土承担的荷载较小时，土承担的荷载 桩承担的荷载桩承担的荷载 p p，s s，p p 。当当p=pp=pk k时，时，s s=p p当当pppp
24、k k时，时，s s ss相应部位的土相应部位的土土对桩产生的侧摩阻力方向向上，为正摩阻力土对桩产生的侧摩阻力方向向上，为正摩阻力最大轴向力最大轴向力Nmax出现在桩的顶部。出现在桩的顶部。工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基受力特性复合地基受力特性第28页/共79页CFGCFG桩复合地基：桩复合地基：s s桩顶桩顶s s桩间土表面桩间土表面 s s基础底面基础底面zs0spz0sszN0z0Nmax工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基受力特性复合地基受力特性第29页/共79页负摩阻力作用：负摩阻力作用：桩基础中：桩基础中：（桩穿越欠固结土层、地下水位变化等情况）（桩穿越欠固结土层
25、、地下水位变化等情况）负摩阻力对桩的承载力有不利的影响。负摩阻力对桩的承载力有不利的影响。CFGCFG桩复合地基中：桩复合地基中：（褥垫层的存在）（褥垫层的存在）负摩阻力对桩的承载力有不利的影响。负摩阻力对桩的承载力有不利的影响。负摩阻力对桩间土的承载力有负摩阻力对桩间土的承载力有提高提高的的作用。作用。它对提高桩间土的承载力，减少复合地它对提高桩间土的承载力，减少复合地基的沉降变形起着有益的作用。基的沉降变形起着有益的作用。工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基受力特性复合地基受力特性第30页/共79页3 3、桩间土应力分布、桩间土应力分布刚性基础下，不同位置处桩间土的应力不同。刚性基础
26、下，不同位置处桩间土的应力不同。s1s1s1s1 s2s2,s1s1/s2s2=1.25=1.251.451.45工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基受力特性复合地基受力特性第31页/共79页四、复合地基变形特性四、复合地基变形特性1 1、CFGCFG桩复合地基变形模式桩复合地基变形模式P=0H0LP0Htsssp上上L 下下s ps s工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基变形特性复合地基变形特性第32页/共79页sp=sp（忽略桩身压缩量）（忽略桩身压缩量）上上=ss-sp下下=s p-s sL-L=s1（加固区沉降量）（加固区沉降量）s1=上上+下下=ss-sp+sp-sssp
27、=sps1=ss-s sss=s1+s2s3=H0-Hts=s1+s2+s3=ss+s3工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基变形特性复合地基变形特性第33页/共79页2 2、CFGCFG桩复合地基沉降影响因素桩复合地基沉降影响因素1 1）、）、p p、L L对对s s的影响的影响地质条件相同，地质条件相同，p p相同时，相同时，L L，上上和和下下。L，s2s1L，s S S随随LL而而s s1 1，s s2 2P P不变，不变，LLs s1 1/s/s ,s,s2 2/s/s。L L不变，不变，pps s1 1/s,s/s,s2 2/s/s 变化不大。变化不大。工作机理工作机理复合地基
28、复合地基 复合地基变形特性复合地基变形特性第34页/共79页2 2）、其他指标对）、其他指标对s s的影响的影响H H p 上上。下卧层较硬下卧层较硬 下下。s1=上上+下下s13 3）、基础尺寸对）、基础尺寸对s s的影响的影响天然地基：天然地基：p p相同，相同，bsbsbb压缩层厚度压缩层厚度复合地基：复合地基：p p、L L、m m相同，相同，bsbs1 1，s s2 2 s s综合考虑桩长综合考虑桩长L L和基础宽度和基础宽度b b两个因素，用两个因素，用L/bL/b作为参量作为参量P P、m m相同，相同，L/bsL/bsL/b=6L/b=6时，时，s s2 2/s/s已经很小已经
29、很小工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基变形特性复合地基变形特性第35页/共79页3 3、CFGCFG桩复合地基深层变形性状桩复合地基深层变形性状曲线曲线1 1：天然地基土，：天然地基土，p=119kPap=119kPa曲线曲线2 2：9 9桩复合地基，桩复合地基，p=320kPap=320kPa，s s=119kPa119kPalZlZl时，时，s s1 1slZl时，时，s s1 1ss2 2深层土深层土桩的设置使一部分荷载传入地桩的设置使一部分荷载传入地基深层基深层工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基变形特性复合地基变形特性第36页/共79页桩对桩间土变形的影响：桩对桩间土变
30、形的影响：桩对桩间土的侧向约束使得桩对桩间土的侧向约束使得s ss s，随着桩数量的增加随着桩数量的增加s ss s下降的程度越大下降的程度越大褥垫层的设置必然会存在褥垫层的设置必然会存在负摩阻力区负摩阻力区，桩对桩间土有向，桩对桩间土有向上的摩阻力影响，使得上的摩阻力影响，使得s ss s。荷载较小时荷载较小时，桩侧摩阻力起主要作用，端阻较小，桩侧摩阻力起主要作用，端阻较小 总应力面积之和为负，使得总应力面积之和为负，使得ss s。荷载较大时荷载较大时，端阻增加，负侧摩阻力区减小，端阻增加，负侧摩阻力区减小总应力面积之和为正，使得总应力面积之和为正，使得ss s。工作机理工作机理复合地基复合
31、地基 复合地基变形特性复合地基变形特性第37页/共79页4 4、CFGCFG桩复合地基桩变形性状桩复合地基桩变形性状1 1）刚性基础下，不同位置下）刚性基础下，不同位置下桩的沉降变形基本相等。桩的沉降变形基本相等。2 2）同一荷载作用下，群桩复合地基中桩的沉降同一荷载作用下，群桩复合地基中桩的沉降 单桩复合地基单桩复合地基中桩的沉降中桩的沉降，这是由于，这是由于群桩效应和负摩阻力区群桩效应和负摩阻力区的作用。复合地的作用。复合地基中桩的沉降基中桩的沉降 自由单桩的沉降。自由单桩的沉降。桩数越少这些影响越小。桩数越少这些影响越小。工作机理工作机理复合地基复合地基 复合地基变形特性复合地基变形特性
32、第38页/共79页设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计一、桩身材料及配比设计一、桩身材料及配比设计1 1、CFGCFG桩桩身材料桩桩身材料CFGCFG桩由桩由碎石、粉煤灰、水泥、石屑加水碎石、粉煤灰、水泥、石屑加水拌和形成。各种拌和形成。各种材料之间的配合比对混合料的强度及和易性有很大影响。材料之间的配合比对混合料的强度及和易性有很大影响。水泥：一般采用水泥：一般采用42.542.5级普通硅酸盐水泥级普通硅酸盐水泥碎石：粒径一般为碎石：粒径一般为202050mm50mm石屑：石屑：碎石料之间一般为点接触，接触比表面积小，桩体抗剪强碎石料之间一般为点接触，接触比表面积小，桩体抗剪
33、强度较低。在碎石料中掺入中等粒度的石屑后，可改善级配，增大接度较低。在碎石料中掺入中等粒度的石屑后，可改善级配，增大接触比表面积，提高桩体的抗剪强度。触比表面积，提高桩体的抗剪强度。有资料表明：在碎石含量和水泥掺量不变的情况下，掺入石屑有资料表明：在碎石含量和水泥掺量不变的情况下，掺入石屑后，桩体强度可提高后，桩体强度可提高50%50%。第39页/共79页设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计粉煤灰：粉煤灰：种种 类：干排灰类：干排灰 湿排灰湿排灰 湿灰活性低于干灰湿灰活性低于干灰 （部分活性组成先行水化）（部分活性组成先行水化）活性成分：活性成分：SiOSiO2 2、AlAl2
34、 2O O3 3及及CaOCaO。细度：粉煤灰细度：粉煤灰细度越大，球形颗粒越多细度越大，球形颗粒越多，其水化及接触面越多，容易发挥其活性。其水化及接触面越多，容易发挥其活性。烧失量（粉煤灰中未燃尽煤的含量）：烧失量（粉煤灰中未燃尽煤的含量）：烧失量过烧失量过大大，需增加用水量，这样会，需增加用水量，这样会影响粉煤灰的质量，影响粉煤灰的质量，降低混合料的强度。降低混合料的强度。第40页/共79页2 2、CFGCFG桩桩体配比桩桩体配比设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计1 1）、桩体配比设计）、桩体配比设计由于各种材料性质差异，很难给出一个统一的、精确度很高的由于各种材料性质差
35、异，很难给出一个统一的、精确度很高的配比。配比。下面给出的方法，曾经在工程中使用过，效果良好，供参考：下面给出的方法，曾经在工程中使用过，效果良好，供参考：石屑率：石屑率：单方混合料中碎石的用量单方混合料中碎石的用量（kg/mkg/m3 3）单方混合料中石屑的用量单方混合料中石屑的用量（kg/mkg/m3 3）据试验研究结果：据试验研究结果：取取0.25-0.330.25-0.33为合理石屑率。为合理石屑率。第41页/共79页混合料混合料28d28d强度与强度与水泥强度等级水泥强度等级及及灰水比灰水比之间的关系之间的关系设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计水泥强度等级（水泥强度
36、等级（kPakPa）单方混合料中水泥的用量（单方混合料中水泥的用量（kg/mkg/m3 3）单方混合料中水的用量（单方混合料中水的用量（kg/mkg/m3 3）混合料塌落度混合料塌落度T按按3cm控制，控制，水灰比水灰比w/c与与粉灰比粉灰比F/c的关系的关系单方混合料中粉煤灰的用量（单方混合料中粉煤灰的用量（kg/mkg/m3 3）第42页/共79页设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计混合料的混合料的密度密度一般为：一般为：2.12.12.2t/m2.2t/m3 3利用以上关系，利用以上关系，参考混凝土配比用水量，并加大参考混凝土配比用水量，并加大2%2%5%5%，进行配比设
37、计进行配比设计（1 1）单方用水量）单方用水量w w：参考混凝土控制坍落度参考混凝土控制坍落度T=3cmT=3cm时，单方用水量时，单方用水量（2 2）单方水泥用量）单方水泥用量c c：R Rc cb b为为42.542.5级普通水泥级普通水泥c=134.9kgw=189kg第43页/共79页（3 3）单方粉煤灰用量）单方粉煤灰用量F F：设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计c=134.9kgw=189kgF=207.1kg（4 4）单方石屑用量）单方石屑用量G G1 1和碎石用量和碎石用量G G2 2：混合料的密度取：混合料的密度取：2.2t/m2.2t/m3 3则：则：22
38、00kg 189kg 134.9kg 207.1kg第44页/共79页设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计取取=0.28=0.28则：则：可按上述配比试配，并按塌落度可按上述配比试配，并按塌落度T=3cmT=3cm调整用水量调整用水量第45页/共79页2 2）、桩体配比试验）、桩体配比试验设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计（1 1）不同石屑掺量）不同石屑掺量配比试验。配比试验。水灰比水灰比w/cw/c与与粉灰比粉灰比F/cF/c一定时，一定时，过小，则和易性差。过小，则和易性差。（混合料离析、泌水）混合料离析、泌水）过大，则过大，则混合料流动性小，混合料流动性
39、小，塌落度低塌落度低在在25%25%33%33%，塌落度出现峰值。为最佳石屑率，塌落度出现峰值。为最佳石屑率水灰比水灰比w/cw/c与与粉灰比粉灰比F/cF/c一定时，一定时，与与R R2828之间的关系与之间的关系与相似，其最佳石屑率与相似，其最佳石屑率与也相近。也相近。第46页/共79页设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计（2 2）不同水泥、粉煤灰掺量的配比试验。）不同水泥、粉煤灰掺量的配比试验。对某一石屑率，不同水泥、粉煤灰掺量得出的混合料的立对某一石屑率，不同水泥、粉煤灰掺量得出的混合料的立方抗压强度与水灰比方抗压强度与水灰比W/CW/C成反比。成反比。当石屑掺量为最佳
40、石屑率时，控制混合料坍落度为当石屑掺量为最佳石屑率时，控制混合料坍落度为3cm3cm，根据不同水泥、粉煤灰掺量的配合比实验，根据不同水泥、粉煤灰掺量的配合比实验，如果增加粉如果增加粉煤灰的掺量，为了保证煤灰的掺量，为了保证3cm3cm的坍落度，混合料的需水量得的坍落度，混合料的需水量得增加；反之，需水量得减小。增加；反之，需水量得减小。c/w0.2 0.4 0.60.10.2R28/Rcb第47页/共79页设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计（3 3）养护条件和龄期的配比试验。）养护条件和龄期的配比试验。试验结果显示：试验结果显示：无论水中养护，还是标准养护。混合料的后无论水中
41、养护，还是标准养护。混合料的后期强度仍有较大增长。期强度仍有较大增长。龄期超过半年，后期强度还在增长。龄期超过半年，后期强度还在增长。这是因为粉煤灰经过一段时间在水中溶解能较好地发挥其活这是因为粉煤灰经过一段时间在水中溶解能较好地发挥其活性。性。3 3、CFGCFG桩桩体材料强度与地基承载力间的关系桩桩体材料强度与地基承载力间的关系当桩体材料强度大于某值时，提高桩体强度对复合地基当桩体材料强度大于某值时，提高桩体强度对复合地基承载力不再有影响。承载力不再有影响。因此，复合地基设计时，不必把桩体强度标号取得过高，因此，复合地基设计时，不必把桩体强度标号取得过高，一般取一般取桩顶应力的桩顶应力的3
42、 3倍即可。倍即可。第48页/共79页 施工时，混合料要严格按设计配合比配备，施工时，混合料要严格按设计配合比配备，搅拌时间不少于搅拌时间不少于1min1min，碎石和石屑含杂质不超过碎石和石屑含杂质不超过5%5%。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为落度宜为160160200mm,200mm,振动沉管灌注桩施工的坍振动沉管灌注桩施工的坍落度宜为落度宜为303050mm50mm。设计计算设计计算桩身材料及配比设计桩身材料及配比设计第49页/共79页设计计算设计计算复合地基承载力设计复合地基承载力设计二、复合地基承载力设计二、复合地基承载力设计CF
43、GCFG桩复合地基地基承载力特征值，应通过现场桩复合地基地基承载力特征值，应通过现场复合地基复合地基载荷试验载荷试验确定，初步设计时也可按下式估算：确定，初步设计时也可按下式估算：第50页/共79页设计计算设计计算复合地基承载力设计复合地基承载力设计也可按下式估算：也可按下式估算：其中：其中：桩间土承载力折减系数，一般取桩间土承载力折减系数，一般取0.80.8；n n桩土应力比，一般取桩土应力比，一般取10141014；mm桩的置换率。桩的置换率。综合考虑综合考虑施工对桩间土的影响施工对桩间土的影响、桩对桩间土变形的影响桩对桩间土变形的影响、桩与桩间桩与桩间土承载力发挥的问题土承载力发挥的问题
44、、褥垫层对于桩间土承载力发挥的影响褥垫层对于桩间土承载力发挥的影响等因素等因素其中：其中：桩间土承载力发挥度，一般工程取桩间土承载力发挥度，一般工程取0.900.900.950.95，重要、变形要求较高的工程取重要、变形要求较高的工程取0.750.750.90.9；桩间土强度提高系数，按经验取值，桩间土强度提高系数，按经验取值，如无经验，一般粘性土取如无经验，一般粘性土取1.01.0；灵敏度高，施工速度快时；灵敏度高，施工速度快时1.01.0第51页/共79页单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值R Ra a的取值，应符合下列规定：的取值，应符合下列规定：当采用单桩载荷试验时：当采用单桩载荷
45、试验时：应将单桩竖向极限承载力除以安全系数应将单桩竖向极限承载力除以安全系数 2 2；当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：设计计算设计计算复合地基承载力设计复合地基承载力设计 Ra=Ru/k 第52页/共79页桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求：桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求：设计计算设计计算复合地基沉降设计复合地基沉降设计复合地基总沉降量分为加固区的沉降和未加固区的沉降复合地基总沉降量分为加固区的沉降和未加固区的沉降.未加固区的沉降未加固区的沉降 分层总和法分层总和法 加固区的沉降加固区的沉降 应力修正法应力修正法(沉降折减法沉降折减法)复合模
46、量法复合模量法 桩身压缩量法桩身压缩量法三、复合地基沉降设计三、复合地基沉降设计第53页/共79页设计计算设计计算复合地基设计参数复合地基设计参数四、复合地基设计参数四、复合地基设计参数桩径桩径 一般桩径为一般桩径为350350600mm600mm，由施工设备的桩管决定。，由施工设备的桩管决定。CFGCFG桩常采用振动沉管法施工。桩常采用振动沉管法施工。d d过小，施工质量不易保证；过小，施工质量不易保证；d d过大，需加大褥垫层厚度才能保证桩、土共同承担荷载。过大，需加大褥垫层厚度才能保证桩、土共同承担荷载。一般桩径设计为为一般桩径设计为为350350400mm400mm第54页/共79页（
47、2 2）桩距）桩距设计计算设计计算复合地基设计参数复合地基设计参数桩距可以按下表选用。选用时遵循以下原则：桩距可以按下表选用。选用时遵循以下原则：对挤密性好的土，如砂土、粉土和松散填土用小桩距；单、双排布桩的条形基础和面积小的独立基础用小桩距，对满堂布桩的 筏基础、箱基础以及多排布桩的条形基础、设备基础，桩距适当放大；地下水位高、地下水丰富的地基，桩距适当放大。挤密性好的土，如砂挤密性好的土，如砂土、粉土、松散填土土、粉土、松散填土 (d(d为桩径为桩径)可挤密土，如粉可挤密土，如粉质粘土、非饱和质粘土、非饱和粘土粘土(d(d为桩径为桩径)不可挤密土，如不可挤密土，如饱和粘土、淤泥饱和粘土、淤
48、泥(d(d为桩径为桩径)单、双排布桩单、双排布桩的条形基础的条形基础(35)d(35)d(3.55)d(3.55)d(45)d(45)d含含9 9根以下的根以下的独立基础独立基础(36)d(36)d(3.56)d(3.56)d(46)d(46)d满堂布桩基础满堂布桩基础(46)d(46)d(46)d(46)d(4.57)d(4.57)d第55页/共79页（3 3）桩长）桩长设计计算设计计算复合地基设计参数复合地基设计参数代入代入L桩顶应力桩顶应力桩顶承受的集中力桩顶承受的集中力桩顶承受的集中力推算桩长桩顶承受的集中力推算桩长第56页/共79页（4 4）褥垫层）褥垫层设计计算设计计算复合地基设计
49、参数复合地基设计参数桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜取桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜取 150150300mm300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于径不宜大于30mm30mm。不宜采用卵石。不宜采用卵石。铺设范围：大于基底面积，四周宽出部分不宜小于褥垫层铺设范围：大于基底面积，四周宽出部分不宜小于褥垫层厚度厚度（5 5）桩的布置）桩的布置CFGCFG桩可只在基础范围内布桩。桩可只在基础范围内布桩。桩的数量：桩的数量：实
50、际工程中，根据基实际工程中，根据基础大小、形状等，桩础大小、形状等，桩数有一定增减。数有一定增减。第57页/共79页振动沉管施工工艺振动沉管施工工艺长螺旋钻管内泵压长螺旋钻管内泵压CFGCFG桩施工工艺桩施工工艺长螺旋钻孔灌注桩施工工艺长螺旋钻孔灌注桩施工工艺人工或机械洛阳铲成桩工艺人工或机械洛阳铲成桩工艺泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺施工工艺施工工艺第58页/共79页振动沉管施工工艺振动沉管施工工艺施工工艺施工工艺第59页/共79页施工工艺施工工艺施工准备施工准备 施工前应具备的资料和条件施工前应具备的资料和条件:场地工程地质勘察报告场地工程地质勘察报告;CFGCFG桩