大学地基处理课件之换填与深层密实.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第3章 换填,3.1概述,3.2 换填法及其作用,3.3 垫层的分类及适用范围,3.4 垫层设计,3.5 施工及质量检验,3.6 其他垫层,3.1概述,地基处理从处理深度上可分为,浅层处理,和,深层处理,，浅层处理一般认为处理深度大致在地面以下5m深度以内。,浅层处理与深层处理相比，一般使用比较简便的工艺技术和施工设备，耗费较少量的材料。,换填法就是量大面广，简单、快速和经济的浅层处理方法。,工程实例,3.1概述,3.2 换填法及其作用,3.3 垫层的分类及适用范围,3.4 垫层设计,3.5 施工及质量检验,3.6 其他垫层,3.2 换填法及其作用,当软弱土地基的承载力和变形无法满足工程要求，且软弱土层的厚度不大时，将软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂石、素土等性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实的地基处理方法称为,换土填层法,。,换填法适用于浅层地基处理,，包括淤泥、杂填土、等地基处理以及暗塘、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。,还适用于一些地域性特殊土的处理,：用于消除膨胀土地基的胀缩作用，可消除湿陷性黄土的湿陷性。,换填法的六大作用,提高地基承载力：,浅基础地基承载力与基础下土层的抗剪强度有关。换填法以抗剪强度较高的砂或其他填筑材料代替较软弱的土。,减少沉降量,：一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例较大的。,条形基础在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量的,50%,左右。采用换填法可减少这部分的沉降量。此外垫层对应力的扩散作用，也会减小下卧土层的沉降量。,加速软弱土层的排水固结,：建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，不利于地基中水的排出。换填用的垫层透水性强，能加速基础下面的孔隙水压力消散。,防止冻胀,：垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。,消除膨胀土的胀缩作用。,消除湿陷性黄土的湿陷作用。,3.1概述,3.2 换填法及其作用,3.3 垫层的分类及适用范围,3.4 垫层设计,3.5 施工及质量检验,3.6 其他垫层,3.3 垫层的分类及适用范围,按回填材料的不同，垫层可分为砂垫层、砂石垫层、灰土和素土垫层、碎石和矿渣垫层等。其适用范围如下：,垫层分类,适用范围,砂(砂石、碎石)垫层,多用于中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部处理，适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理,素土垫层,适用于中小型工程及大面积回填、湿陷性黄土地基的处理,灰土垫层,适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基的处理,粉煤灰垫层,适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面积填筑。,矿渣垫层,适用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的地基处理和场地平整。但对于受酸性或碱性废水影响的地基不得采用矿渣垫层。,3.1概述,3.2 换填法及其作用,3.3 垫层的分类及适用范围,3.4 垫层设计,3.5 施工及质量检验,3.6 其他垫层,3.4 砂和砂石垫层设计,垫层材料,因地制宜、中粗砂、去杂质。,垫层厚度,要求垫层底面处自重应力与荷载作用下产生的附加应力之和不大于同一标高处的地基承载力标准值，一般0.53m。,铺设范围,满足基底应力扩散要求，垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm或按经验从垫层底面两侧向上放坡,。,地基沉降计算,一般仅考虑下卧层沉降。,砂垫层设计实例,3.1概述,3.2 换填法及其作用,3.3 垫层的分类及适用范围,3.4 垫层设计,3.5 施工及质量检验,3.6 其他垫层,3.5 施工及质量检验,3.5.1 垫层的施工方法,碾压法,顾名思义，用机械自重把松散土地基压实加固。常用于地下水位以上大面积填土压实及一般非饱和粘性土和杂填土地基的浅层处理。,振动压实法,用振动压实机械在地基表面施加振动力以振实浅层松散地基处理方法。使地基土的颗粒受振动，移动至稳固位置，减小土的孔隙而压实。实践证明：用振动压实法处理砂土地基以及碎石、矿渣等渗透性较好无粘土为主的松散填土地基效果良好。振密后的地基是有较强的抗震能力。,重锤夯实法,将重锤提到一定高度，用自由落下的冲击能来夯实浅层地基。经过多次重复提起、落下，地基表面形成一层较为均匀密实的硬壳层，从而提高了地基强度。经过重锤夯实的地基承载力可通过静荷载试验确定，一般可达,100,150kPa,。,3.5.2 垫层施工注意事项,基坑保持无积水。,铺筑垫层材料之前，应先验槽。,施工中必须避免扰动软弱下卧层的结构，防止降低土的强度、增加沉降。,如采用碎石或卵石垫层，宜先铺一层,15,20cm,的砂垫层作底面，用木夯夯实，以免坑底软弱土发生局部破坏。,垫层底面应等高。,人工级配砂石垫层，应先拌和均匀，再铺填捣实。,垫层每层虚铺,200,300mm,，均匀、平整，严格掌握。,垫层材料应采用最优含水率。,施工机械应根据不同垫层材料进行选择，如素填土宜用平碾或羊足碾。,进行质量检验。,3.5.3 垫层的质量检验,干密度,一般中砂 不小于1.60g/cm,3,；,灰土 不小于1.55g/cm,3,；,卵石 不小于1.90g/cm,3。,压实系数 =/,一般要求 为0.930.97之间。,垫层材料施工要求达到的干密度，g/cm3,垫层材料能够压密的最大干密度，由击实试验测定，g/cm3,3.1概述,3.2 换填法及其作用,3.3 垫层的分类及适用范围,3.4 垫层设计,3.5 施工及质量检验,3.6 其他垫层,3.6 其他垫层,灰土和素土垫层,碎石和矿渣垫层,粉煤灰垫层,第四章 深层密实,深层密实(Deep Compaction),是指采用爆破、夯击、挤压和振动等方法对松软地基土进行振密和挤密。它与浅层加固(如机械碾压和重锤夯实等)方法的不同点，不但在于其所用的施工机具不同更为重要的是它可使地基土在较大深度范围内得以密实。深层密实法也是当代地基处理工程的重大发展之一。,4.1 强夯,4.2 碎（砂）石桩,4.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）,4.4 石灰桩与土桩,4.1 强夯,强夯,又称动力固结法或动力压实，即反复将重锤提到一定高度使其自由落下给地基以冲击和振动能量进行强力夯实，从而提高地基的强度并降低其压缩性。,夯锤重一般为10t至30t，最大可达200t，落距大约在8m至30m，最大可达40m。,4.1.1概述,强夯法处理地基是20世纪60年代末70年代初由法国Menard（梅纳）技术公司首创。,我国于1975年左右引进强夯技术。,强夯法具有施工机具简便、施工快捷、经济性好等优点，尤其是大面积的地基处理强夯法被广泛应用。例如杭州萧山国际机场飞行区一期工程。,强夯工程举例,强夯法具有以下特点,适用各类土层,：,建筑地基处理技术规范,中指出：强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土和黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。,应用范围广泛,：可应用于各种工程的地基加固。,处理效果明显,：经强夯处理后，可明显提高地基土性能，增加场地均匀性，消除湿陷性，膨胀性，防止振动液化。,有效加固深度大,：一般能量强夯处理深度在,6,8m,，但单层,8000kNm,高能级强夯处理深度可达,12m,，多层强夯处理深度可达,24,54m,。,施工机具简单，且施工快捷,。,工程造价低,：由于强夯工艺无需建筑材料，节省了材料费，仅需消耗少量油料，且施工快捷，因此成本低。,4.1.2 强夯的加固机理,强夯加固的机理非常复杂，关于强夯法加固地基的机理，国内外的不同研究者都从不同角度进行了大量的研究，但目前看法还不一致，也还没有形成一套完整的理论和设计体系。,目前，强夯法加固地基的加固机理主要有,动力密实、动力固结,和,动力置换,，具体取决于地基土的类别和施工工艺。,一、动力密实,采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的概念，即用冲击型动力荷载使土体中的孔隙体积减小、土体变得密实，从而提高地基土的强度。,非饱和土的夯实过程，就是土中空气被挤出的过程，夯实变形主要是由土颗粒的相对位移引起。,在夯锤夯实时，地面立即出现沉降，一般夯击一遍后，夯坑的深度可达0.61.0m，夯坑底部形成一层超压密的硬壳层，承载力比夯前提高23倍。,二、动力固结,用强夯法处理细颗粒饱和土时，是借助于动力固结的理论，即巨大的冲击能量下，土体中产生很大的应力波，破坏了土体原有结构，使土体局部液化并产生许多裂隙，增大了排水通道，使水快速顺利排除，孔隙水压力消散，土体产生固结，土体强度得以提高。,强夯法加固地基创始人menard（1974）根据饱和粘土经强夯后瞬时产生数十厘米沉降这一事实，认为饱和土是可以压缩的，并提出了一个新的不同于传统固结理论模型的动力固结模型，如下图表所示。,静力固结模型（旧）动力固结模型（新）,静力固结理论,动力固结理论,可压缩的液体,固结时液体排出，所通过的小孔孔径不变,弹簧刚度是常数,活塞无摩阻力,含有少量气体的可压缩的气体,固结时液体排出，所通过的小孔孔径变化,弹簧刚度为变数,活塞有摩阻力,强夯时的动力固结主要表现为以下四点：,1、饱和土体的压缩性,强夯时，气体体积压缩，孔隙水压力增大产生超孔隙水压力。随后气体有所膨胀，孔隙水排出，孔隙水压力减少，固相体积始终不变。这样，每夯击一遍，液相体积就有所减少，气相体积也有所减少。但在冲击力作用下，含有空气的孔隙水不能立即排出而具有滞后现象，同时土颗粒周围的吸着水，由于振动或温度上升而变作自由水，其结果使土颗粒间的内聚力削弱，土体强度降低。,2、土体液化,重复夯击作用下，施加在土体的夯击能量，使气体逐渐受到压缩，因此，土体沉降与夯击能成正比，当夯击能达到一定程度，即当气体的体积百分比接近于零时，土体具有不可压缩性，此夯击能界限值称为“饱和能”。夯击能达到饱和能时，土体产生液化，吸着水变成自由水，土的强度下降到最小值。,须注意的是，一旦达到饱和能量，就不能再多夯，否则对土体固结不利。,3、渗透性变化,当夯击能增大到饱和能时，孔隙水压力上升到与竖向应力相等，夯击停止后，孔隙水压力迅速消散。如果仍使用夯击前土的渗透系数，就无法解释孔隙水压力的迅速消散。,menard认为，在强大夯击能作用下，土中出现很大的应力和冲击波，致使地基内部出现裂隙形成树枝状排水网路，从而增加土体渗透性。强夯时土体局部液化，即这一瞬间的孔隙水压等于总压力所产生的超孔隙水压力，使土颗粒之间出现裂隙，形成排水通道，土的渗透系数陡增。当孔隙水压力消散，达到小于土颗粒之间的横向压力时，裂隙闭合，土中水的运动又恢复常态。,4、触变恢复,夯实时，土的抗剪强度明显降低，当土体液化或接近液化时，抗剪强度降为零或最小，吸附水变成自由水。当孔隙水压力消散，土的抗剪强度和变形模量大幅度增长，土体颗粒间的接触更加紧密，新的吸附水层逐渐固定，自由水重新被土颗粒所吸附变成吸着水。这就是土的触变特性。,触变性与土质种类有很大关系，有的恢复得快，有的恢复得非常缓慢。,三、动力置换,动力置换可分为,整式置换,和,桩式置换,。,整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。,桩式置换是通过强夯将碎石填筑土体中，部分碎石桩间隔的夯入软土中，形成桩式的碎石桩。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩，它主要是靠内摩擦角和桩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与桩间土起复合地基的作用。,4.1.3 设计计算,对于强夯设计没有公认和成熟的设计计算方法。常规的做法具体分以下几步：,（1）首先查明场地地质情况和周围环境，以及工程规模的大小及重要性；,（2）根据已查明的资料、加固用途及承载力与变形要求，初步计算夯击能量，确定加固深度，然后选择施工参数如锤重、落距、夯间距、夯击数等；,（,3）根据己确定的施工参数，制订施工计划，进行强夯布点设计及施工要求说明；,（4）施工前进行试夯，并进行加固效果的检验测试，通过对加固效果测试资料的分析，确定是否需要修改原强夯设计方案。,设计计算的相应参数概念,1.,有效加固深度,：,Menard曾提出下式来估算有效加固深度,H,：,式中 M夯锤重量（t）；,h落距（m）；,实际上影响有效加固深度的因素很多，除了锤重和落距以外，夯击次数、锤底单位压力、地基土性质、不同土层的厚度、地下水位等都与加固深度有着密切的关系。,有人建议对Menard公式进行修正如下：,式中,小于1的修正系数，范围为0.350.7，对黏性土可取0.5。对砂性土取0.7，对黄土可取0.350.5。,我国建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）中规定：强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。,2.,夯击能量的确定,夯击能过小，则难以达到预期的加固效果；若夯击能过大，不仅浪费能源，对饱和粘性土来说，有可能反而会降低强度。,（1）单击夯击能,单击夯击能为夯锤重,M,与落距,h,的乘积。即：,式中 E单击夯击能（kNm）；,M锤重（t）；,g重力加速度；,h落距（m）,。,（2）最佳夯击能,强夯时，使地基中出现的孔隙水压力达到土的上覆压力时的夯击能称为最佳夯击能。,（3）夯击点布置及间距,夯击点间距的确定，一般根据地基土性质和要求加固深度而定。对于细颗粒土，为便于超静孔隙水压力的消散，夯点间距不宜过小。,我国目前工程中常用夯距312m。实践证明，间隔夯击比连夯好。间夯对深层加固有利。,（4）夯击击数和遍数,夯击击数与地基加固要求有关。国内外一般每夯击点夯520击，根据土的性质和土层的厚薄不同，夯击击数也不同。,目前夯击次数一般通过现场试夯确定，常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则。,根据我国工程实践，大多数工程可采用夯击遍数23遍，最后再以低能量满夯一遍，一般均能取得较好的夯击效果。对于渗透性弱的细颗粒土地基，必要时夯击遍数可适当增加。,（5）,两遍夯击间歇时间,两遍夯击之间应有一定的间歇时间，以利于土中超静孔隙水压力的消散，所以间歇时间取决于超静孔隙水压力的消散时间。,国内有的工程在粘性土地基中埋设了袋装砂井或者打设塑料排水板，以便加速孔隙水压力的消散，缩短时间间隔，起到了较好加固效果。,（6）垫层铺设,强夯施工前，要求场地铺设垫层形成一层稍硬的表层，以便能支承起重设备，并便于夯击产生的夯击能的扩散，同时也可加大地下水位与地表的距离,。,4.1.4 施工及质量检验,1、施工机具与设备,强夯施工的施工机具和设备主要有：夯锤、起重设备和脱钩装置等。,强夯脱钩装置,2、施工步骤,强夯施工可按下列步骤进行：,清理并平整施工场地；,铺设垫层；,标出第一遍夯击点位置并测量场地高程；,起重机就位，使夯锤对准夯击点位置，测量夯前锤顶标高；,将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程；,重复步骤,5,，按设计规定的夯击次数和控制标准完成一个点的夯击；,重复步骤,2,6,，完成第一遍全部夯击点的夯击；,用推土机填平夯坑，测量场地高程，停歇规定的间歇时间；,按上述步骤逐遍完成夯击遍数，再用低能量满夯一遍，将场地表层土夯实，测量夯后场地高程。,3、施工要点：,由于强夯法的许多设计参数还具有经验性，影响因素又较多，因而在正式施工前应进行试夯，以校正各设计、施工参数，编制正式施工方案并指导施工。,强夯前应查明场地范围内地下构筑物、管线和其他设施的位置及标高等参数，并采取必要的措施，以免因施工而引起破坏。,当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害影响时，应设监测点，并采取挖隔振沟等隔振或者防振措施。等等,4、施工监测,为了保证强夯效果，施工过程中的监测尤为重要。因此强夯施工除了严格遵照施工步骤进行外，还应有专人负责施工过程中的监测工作。,5.质量检验,强夯施工完成后，必须对施工效果检验和评价，了解强夯后的地基土是否达到上部结构设计所需的地基承载力和压缩模量等性能指标。,4.1 强夯,4.2 碎（砂）石桩,4.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）,4.4 石灰桩与土桩,4.2 碎（砂）石桩,碎石桩、砂桩和砂石桩总称为,碎（砂）石桩,，又称粗颗粒土桩。,碎（砂）石桩法是指利用振动、冲击或水冲等方式地基中成孔后，再填入砂、砾石、卵石、碎石等材料并将其挤压已成的孔中，形成砂石所构成的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。,4.2.1 作用机理,1、对松散砂土地基中的加固原理,碎石桩和砂桩挤密法加固砂性土和粉土地基的主要目的是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性，其加固机理主要有三方面的作用。,挤密作用,排水减压作用,抗液化作用砂基预振效应,2、对粘性土加固机理,粘性土结构为蜂窝状或絮状结构颗粒之间的分子吸引力较强，渗透系数小，特别是对于饱和粘性土地基，碎（砂）石桩的主要作用有两个。,置换作用,排水固结作用,总之，碎（砂）石桩作为复合地基的加固作用，除了提高地基承载力、减少地基的沉降量外，还町用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的抗滑稳定性。,不论是对疏松砂性土或软弱粘性土，碎（砂）石桩的加固作用都有挤密、置换、排水、垫层和加筋的五种。,4.2.2 设计计算,1、一般设计原则,加固范围,：加固范围应根据建筑物的重要性和场地条件及基础形式而定，通常都大于基底面积。,桩位布置,：对大面积满堂处理，桩位宜用等边三角形布置；对独立或条形基础，桩位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置；对于圆形或环形基础（如油罐基础）宜用放射形布置，如图所示。,处理深度（桩长）的确定,1,）当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬层埋藏深度确定；,2,）当相对硬层的埋藏深度较大时，复合地基变形不超过建筑物地基容许变形值；,3,）对按稳定性控制的工程，加固深度应不小于最危险滑动面以下,2m,的深度；,4,）在可液化地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定；,5,）桩长不宜小于,4m,。,桩身直径选择,桩体填料选择,垫层设置,：碎（砂）石桩施工完毕后，桩顶,1.0m,左右长度的部分应应挖除，或者采取碾压或夯实等方法使之密实，然后再铺设垫层，垫层厚度,200,500mm,，垫层应分层压实。另外在不能保证施工机械正常行驶和操作的软弱土层上，应铺设施工用临时性垫层。,2、砂性土的设计计算,桩间距估算,正三角形布置桩时，桩间距S：,正方形布置桩时，桩间距S：,地基处理前砂土的孔隙比,地基挤密后要求达到的孔隙比。,式中：s 碎（砂）石桩间距（m）;,d 碎（砂）石桩直径（m）;,3、粘性土的设计计算,承载力计算,：粘性土和碎（砂）石桩所构成的复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值按下式估算,沉降计算,：碎（砂）石桩的沉降计算主要包括复台地基加固区的沉降和加固区下卧层的沉降。加固区下卧层的沉降可按国家标准建筑地基基础设计规范(GB500072002)计算。,4.2.3 施工及质量检验,1、振冲法,碎石桩的主要施工方法之一，所谓“振冲”就是边振动边水冲的意思。,施工的主要机具与设备为振冲器、起吊机械、排污系统、填料机械、电控系统和维修机具等。,振冲器,：利用自激振动配合高压水冲击进行作业的工具，是振冲施工的核心设备。其构造见右图,电控系统,：振冲施工的主要设备体系之一，担负着整个场地的施工供电。还具有控制施工质量的功能，主要由电控柜、起动柜和保护装置三部分组成。,振冲器构造图,给水设备,：由于振冲作业需用大量水冲，而且水压较高，故振冲施工中一般采用二级供水系统，一级为水源至施工用水箱，二级为由水箱至振冲器。一级供水采用潜水泵，二级供水采用多段清水泵。,装载机,：主要用于制桩填料，一般斗容量为,1.02.0m,3,。,30kW,振冲器可配,0.5m,3,以上的装载机，,75kW,振冲器可配,1.0m,3,以上的装载机。孔口填料除装载机外宜辅以上人工下料。,排污系统：,振冲作业产生大量污水，影响周围环境和施工场地。为满足环保要求与文明施工，必须在施工设计中安排好排污系统，满足环保要求。,2、沉管法,沉管法过去主要用于砂桩，近年来也开始用于制作碎石桩，是一种干法施工。,沉管法包括振动成桩法和冲击成桩法两种。对饱和松散的砂性土，一般选用振动成桩法；而对于软弱粘性土，则选用冲击成桩法，也可以采用振动成桩法。,振动成桩法的主要设备,有振动沉拔桩机、下端装有活瓣桩靴的桩管和加料设备。,锤击成桩法的主要设备,有蒸汽打桩机或柴油打桩机、桩管、加料漏斗和加料设备。,3、质量检验和工程验收,碎石（砂）桩处理效果的质量检验和工程验收按建筑地基处理技术规范JGJ792002和建筑地基基础工程施工质量验收规范GB502022002有关要求进行。,碎（砂）石桩施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间方可进行质量检验。对粘性土地基，间隔时间可取34周，对粉土地基可取23周。,关于施工质量检验，常用的方法有单桩载荷试验和动力触探试验。关于加固效果检验，常用的方法有单桩复合地基和多桩复合地基大型载荷试验。,单桩载荷试验，检验数量为桩数的,0.5,，但总数不得少于,3,根。对砂土或粉土层中碎（砂）石桩，除用单桩载荷试验检验外，也可用标准贯入试验、静力触探等试验对桩间土进行处理前后的对比试验。对砂桩还可采用标准贯入或动力触探等方法检测桩的挤密质量。,对大型的、重要的或场地复杂的碎（砂）石桩工程应进行复合地基的处理效果检验。检验点数量可按处理面积大小取,2,4,组。,4.2.4 工程实例,4.1 强夯,4.2 碎（砂）石桩,4.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）,4.4 石灰桩与土桩,4.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）,水泥粉煤灰碎石桩（Cement Fly-ash Gravel Pile）简称CFG桩,，是在碎石桩基础上加入适量石屑、粉煤灰和水泥，加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩，与周围地基土体形成复合地基，它比一般碎石桩复合地基的承载力高、变形量小。,桩,型,对,比,值,CFG桩,碎石桩,单桩承载力,桩的承载力主要来自全长的摩擦阻力及桩承载力，桩越长则承载力越高。,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在。,复合地基承载力,承载力提高幅度有较大的可调性，可提高4倍或更高,加固粘土复合地基承载力的提高幅度较小一般为,0.5,1.0倍,变形,增加桩长可有效地减小变形量，总的变形量小,减少地基变形的幅度较小，总的变形量较大,三轴应力,应变曲线,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，增加围压破坏主应力差增大。,适用范围,多层和高层建筑,多层建筑,CFG桩与碎石桩的对比,CFG桩的作用机理,CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基。其加固软弱地基主要有三种作用：,桩体作用,和,挤密作用,及,褥垫层作用,。,CFG桩的设计,1、设计参数,桩位布置、桩距,桩长：选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层。桩长应满足,l/d40,桩径：宜取,350600mm,，桩径过小，施工质量不容 易控制；桩径过大，需加大褥垫层厚度才能保证桩土共同承担上部结构传来的荷载。,桩体材料配比,褥垫层：视情况而定一般取,150300mm,。,2、复合地基承载力,应通过现场复合地基载荷试验确定。初步设计时可按第二章所述复合地基承载力特征值来估算。,3、沉降计算,一般情况CFG桩复合地基沉降由三部分组成。其一为加固深度范围内土的压缩变形s1；其二为下卧层变形s,2,；其三为褥垫层变形s,3,；由于s,3,数量很小可以忽略不计，则有,s=s,1,+s,2,工程实例,4.1 强夯,4.2 碎（砂）石桩,4.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）,4.4 石灰桩与土桩,4.4 石灰桩与土桩,4.4.1石灰桩,利用生石灰打入饱合土中成桩，生石灰吸水变成熟石灰的过程中，吸走土中水份，并与土粒产生硬化作用，从而加固土体的方法。,石灰桩的加固原理,可从桩间土、桩身和复合地基三方面进行分析。,桩间土,：成孔挤密；膨胀挤密；脱水挤密；胶凝作用,桩身,：生石灰作原料的石灰桩，当生石灰水化后，石灰桩的直径可胀到原来所填的生石灰块屑体积的一倍，如充填密实和纯氧化钙的含量很高，则生石灰密度可达1.11.2t/m,3,。,复合地基,：由于石灰桩桩体具有较桩间土更大的强度，在与桩间土形成复合地基中具有桩体作用。当承受荷载时，桩上将产生应力集中现象。,4.4.2 土桩、灰土桩,土桩与灰土桩挤密法是,属于柔性桩,，主要用于地下水以上的湿陷性黄土、粘性土、素填土和杂填土等。其处理深度为515m,。,加固机理,挤密作用,：土（或灰土）桩挤压成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内的土层密实度提高。,灰土性质作用,：灰土桩是石灰和土按体积比例拌合，并在桩孔内夯实加密后形成的桩，这种材料在化学性能上具有气硬性和水硬性。,桩体作用,：灰土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量，荷载向桩上产生应力集中，从而降低了基础底面以下一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素。,设计计算,桩孔布置原则,：桩孔间距应以保证桩间土挤密后达到要求的密实度和消除湿陷性为原则。,桩径,：桩孔直径宜为,300450mm,，并根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。,桩距和排距,：宜按等边三角形布置，桩孔之间的中心距离，可为桩孔直径的,2.02.5,倍。,处理范围,：大于基础或建筑物底层平面的面积。,填料和压实系数,：填料应根据工程要求或处理地基的目的确定，桩体的夯实质量宜用平均压实系数控制。当桩孔内用灰土或素土分层同填、分层夯实时，桩体内的平均压实系数值，均不应小于,0.96,。,承载力和变形模量,：用载荷试验方法确定或参照工程经验确定。,