地基处理技术挤密桩法讲座.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,*,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,*,河南理工大学土木工程学院,地基处理技术,挤密桩法,compaction pile,Technical of Soil Improvement,第,5,章 挤密桩法,5.1,砂石桩法,5.2,石灰桩法,5.3,土挤密桩法和灰土挤密桩法,5.4,夯实水泥土法,5.5,水泥粉煤灰碎石桩法,5.4,夯实水泥土桩法,5.4.1,概述,5.4.2,加固机理,5.4.3,设计计算,5.4.4.,施工,5.4.5,质量检验,一,.,概述,夯实水泥土桩地基处理技术是近年来在北京等地旧城区危改小区工程中开发的地基处理新技术。,将,水泥和素土按照一定比例拌和均匀,，夯填到桩孔内形成具有一定强度的夯实水泥土桩，与被挤密的桩间土形成的人工地基称为夯实水泥土桩复合地基。,目前，由于施工机械的限制，夯实水泥土桩法适用于,地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。处理深度不宜大于,10m,.,由于夯实水泥土的强度等级一般小于等于,C5,，因此处理的深度应加以限制。当采用成孔时，宜小于,6m,，当处理深度大于,6m,时，此时由于施工艺艺所限，效率太低，因此不宜采用。,夯实水泥土桩法和水泥搅拌桩的区别,1,）夯实水泥土桩是将,水泥和土料在孔外充分拌和,，其桩体在桩长范围内基本是均匀的。现场强度和相同水泥掺量室内试样强度，在夯实密实度条件是相等的。,2,）由于成桩是将孔外拌和的水泥土混合料回填孔内并,进行夯实，桩体强度有很大的增量,。这一增量既有水泥的胶结强度，又有水泥土密度增加产生的密实强度。,相同,水泥掺量的夯实水泥土桩的桩体强度高于水泥搅拌桩的,2-10,倍,，由于桩体强度较高，可以将荷载通过桩体转至下卧层较好的土层。工程实践表明，夯实水泥土复合地基可以满足多层及小高层房屋的使用要求，同时施工速度快，无环境污染，造价低，质量容易控制的优点。,1.,桩体作用：,桩土混合料的含水量可以调整，从而使桩体有较高的密实度。夯实水泥土桩的压缩性比周围软土小，出现应力集中作用。,2.,挤密作用,：成孔方式为挤土夯实水泥土桩和排土夯实水泥土桩两种。不论哪一种，都对桩间土有侧向挤压深层加固的作用。,3.,褥垫层作用,a),桩土通过,褥垫层的变形协调,共同承担上部荷载。,b),调整桩，土水平荷载分担,;,c),增加桩顶围压，提高竖向承载力：,二,.,夯实水泥土桩的加固机理,(4),胶结作用,水泥与土体搅拌时，水泥颗粒表面的矿物很快与,土体中的水发生水解和水化反应,，生成氢氧化铁、含水硅酸钙，含水铝酸钙等各种水化物，这些水化物有的自身继续硬化，形成水泥石骨架；有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒反应，通过,Na+,、,K+,、,h2+,之间的交换，使较小的、离散的黏土颗粒互相靠拢胶结，形成较大的土的团粒，,另一方面，水泥水化反应生成的凝胶粒子比表面较原来的水泥颗粒大,100,多倍，因而产生很大的表面能，使之具有强烈的吸附活性，能把较大的土的团粒进一步胶结，形成水泥土的团粒结构，使水泥土的强度提高，此即水泥土的胶结强度。,3.,施工要点：,1,）成孔和孔内回填夯实的顺序,:,整片处理是，宜从内向外；局部处理时，宜从外向内施工；软土间隔成桩。,2,）向孔内填料前孔底必须夯实,。桩顶夯填高度应大于设计桩顶标高,200,300mm,，垫层施工时应将多余桩体凿除，桩顶面应水平。,3,）垫层材料应级配良好,，不含植物残体、垃圾等杂质。垫层铺设时应压（夯）密实，夯填度不得大于,0.9,。采用的施工方法应严禁使基底土层扰动。,4,）雨期或冬期施工时,，应采取防雨。防冻措施，防止土料和水泥受雨水淋湿或冻结。,5,）施工过程中,，应有专人监测成孔及回填夯实的质量，并作好施工记录。如发现地基土质与勘察资料不符时，应查明情况，采取有效处理措施。,五,.,质量检验：,1.,施工过程中，对夯实水泥土桩的成桩质量，应及时进行抽样检验。,抽样检验的数量不应少于总桩数的,2%,。,2.,对一般工程，可检查桩的干密度和施工记录。,干密度的检验方法,可在,24h,内采用取,土样测定,或,采用轻型动力触探击数,与,现场试验确定的干密度进行对比,以判断桩身质量。,3.,夯实水泥上桩地基竣工验收时,，承载力检验应采用单桩复合地基载荷试验。对重要或大型工程，尚应进行多桩复合地基载荷试验。,4.,夯实水泥土桩地基检验数量应为总桩数的,0.5%,l%,，,且每个单体工程不应少于,3,点。,5.5,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。,桩体主体材料为碎石，石屑为中等粒径骨料，可改善级配，粉煤灰具有细骨料和低标号水泥作用。通过调整水泥掺量和配合比，桩体强度可在,C5,C20,之间变化，一般为,C5,C10,。,一,.,概述,CFG,桩与碎石桩的对比,二,.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,。,1.,桩体作用：,在荷载作用下,CFG,桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的,CFG,桩起到了桩体作用。,2.,挤密作用：,由于振动和挤压作用使,桩间土得到挤密,。经验证明，,CFG加固后地基土的含水量，孔隙比，压缩系数均有减小，重度，压缩模量均有增加。,3.,褥垫层作用,：,a),保证桩，土共同承担荷载,。,b),减少基础地面的应力集中,：通过褥垫层的厚度可有效地调整桩，土荷载的分担比，减小基础底面的压力集中，当褥垫层越小时，桩承担的垂直荷载和水平荷载的比例越大。合理厚度为,100-300mm.,c),褥垫层可以调整桩，土水平荷载分担比,：褥垫层越大，桩顶水平位移越小，即桩顶受的水平荷载越小。,【,例题,-1】CFG,桩法适用于处理以下哪些地基土,?,(A),淤泥,(B),淤泥质土,(C),粘性土,(D),粉土,(E),砂土,【,例题,-2】CFG,桩复合地基由以下几个部分组成,?,(A)CFG,桩,(B),桩间土,(C),素混凝土垫层,(D),褥垫层,【,例题,-3】CFG,桩褥垫层的作用有,:,(A),保证桩、土共同承担荷载,(B),减少基础底面的应力集中,(C),调整桩土荷载分担比,(D),调整桩、土水平荷载分担比,【,例题,-4】CFG,桩加固软弱地基主要作用有：,(A),桩体作用,(B),挤密作用,(C),排水作用,(D),褥垫层作用,C,D,E,；,A,B,D,；,A,B,C,D;,A,B,D,三,.CFG,桩的设计,1.,思路设计,CFG,桩桩体强度较高时，具有刚性桩的性质，但承担水平荷载方面与,传统的桩基础有明显的区别,。,CFG,桩通过褥垫层把,桩和承台断开，改变了过分以来桩承担垂直荷载和水平荷载的设计思想。,1.,可通过,褥垫层的厚度调整桩，土 水平荷载分担比,。,2.,复合地基的,水平承载力比俺早桩基础有相当大的增值,。,3.,疏桩理论：,调动桩间土的承载能力而形成的新的设计思想,。,2.,设计参数,桩位布置、桩距,：桩距的大小取决于设计要求的地基承载力、布桩形式、土质与施工机具等，但还要考虑到施工的可行性。,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,350-600mm,，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,150-300mm,。,CFG,桩桩距选用参考值,2),竖向复合地基承载力特征值,：复合地基容许承载力特征值,(kPa),：桩间天然地基土容许承载力,(kPa),；,：桩土面积置换率；,：桩间土承载力折减系数。当桩端为软土时,可取,0.5-1.0,；当桩端为硬土时，可取,0.1-0.4,：单桩竖向承载力特征值,(kPa),：桩的截面积（,m,2,）,单桩容许承载力,：单桩容许承载力,(kN),；,：桩的截面积,(m,2,),：桩的周长,(m),；,：桩周第,i,层土的容许摩阻力。对淤泥可取,5-8kPa,；,对淤泥质土可取,8-12kPa,；对粘性土可取,1215kPa,：桩周第,i,层土的厚度,(m),；,：桩端天然地基土的承载力,(kPa),；,3.,桩身材料,桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求,：单桩容许承载力,(kN),；,：水泥土,90d,龄期的抗压强度平均值,(kPa),；,：桩的截面积,(m,2,),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，,某高层住宅楼，设计,地上,26,28,层，地下,2,层,，设计要求地基承载力特征值,(,不做深度修正,),为,465kPa,，建筑物的,绝对沉降量小于等于,60mm,，差异沉降量符合国家现行规范要求。基础底面以下各土层的物理力学指标见下表。,孔隙比,液性指数,压缩模量,地基承载力特征值,地基处理方案采用,CFG,桩复合地基，,CFG,桩桩径,400mm,，,桩长,16.5m,，正方形布桩，桩距,1.55m,，设计桩身强度等级,C20,。此外，该工程在基坑开挖结束，验槽时发现,地基土表面有一层软弱土夹层。补勘得到其相应物理力学指标为：,粉质粘土层，孔隙比,0.85,，液性指数,0.78,，压缩模量,5.5MPa,，,侧阻力特征值,18kPa,地基承载力特征值,110kPa,，土层厚度,1.1m,。,试求,1.,该,CFG,桩复合地基的置换率,?,2.CFG,桩的单桩承载力特征值,?,3.,该,CFG,桩复合地基承载力特征值,?,地基处理方案,由于有软弱夹层存在，如果不采用辅助处理措施，则,CFG,桩设计时，,桩间土的承载力特征值只能取,110kPa,，明显造成浪费,。因此应先进行一定的辅助处理，使软弱夹层的承载力特征值达到或接近,土的,180kPa,，再作,CFG,桩复合地基设计。,辅助地基处理,措施选用人工成孔的,夯实水泥土桩复合地基,，桩径,350mm,，为便于布桩，桩距采用,CFG,桩的设计桩距,1.55m,，使每相邻,CFG,桩桩间土中布置一根夯实水泥土桩,。也就是说，每水泥土桩要补足,1.55m1.55m,面积内,软弱夹层土的承载力,.,夯实水泥土桩需要,单桩承载力特征值,Ra,等于：,1.CFG,桩设计,基底下第一层细中砂层的桩端端阻力特征值可取,700kPa,，设水泥土桩进入细中砂层长度为，则有：,确定桩长,L,解得水泥土桩桩长,1.97m,，取为,2.0m,，则水泥土桩总桩长为,L=1.1+1.3+2=4.4m,。,经过辅助地基处理措施对软弱夹层进行加固，浅层夯实水泥土桩复合地基的承载力特征值达到层土的,180kPa,，则,CFG,桩复合地基设计时，,桩间土的承载力特征值按,180kPa,计算,。,CFG,桩单桩承载力特征值为：,2CFG桩复合地基验算,CFG,桩混合料材料强度（,C20),等级验算：,1.CFG桩置换率,：,2.CFG,桩复合地基估算承载力特征值为,:,三,.CFG,桩的施工,水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据现场条件选用下列施工工艺：,1),长螺旋钻孔灌注成桩,，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土；,2),长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩,，适用于粘性土、粉土、砂土以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地；,3),振动沉管灌注成桩,，适用于粉土、粘性土及素填土地基。,1.,成桩,长螺旋钻孔、,管内泵压混合料灌注成桩施工,和振动沉管灌注成桩施工除应执行同家现行有关规定外，应符合下列要求：,a),施工前应按设计要求由,试验室进行配合比试验,施工时,按配合比配制混合料。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的,坍落度宜为,160,200mm,，振动沉管灌注成桩施工的坍落度宜,为,30,50mm,，振动沉管灌注成桩后,桩顶浮浆厚度不宜超过,200mm,；,b),长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间,，,混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵侍料,；,沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在,1.2,1.5m/min,左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢；,c),施工垂直度偏差不应大于,1%,；对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于,0.4,倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于,0.25,倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应大于,60mm,。,d),施工桩顶标高宜高出,设计桩顶标高,0.5m,；,e),成桩过程中，抽样做混合料试块，,每台机械一天应做一组（,3,块）试块（边长为,150mm,的立方体,），标准养护，测定其立方体抗压强度。,f),冬期施工时混合料入孔温度不得低于,5,，对桩头和桩间土应采取保温措施。,连续施打可能造成桩径被挤扁或缩颈,。在软土中，桩距较大可采用,隔桩跳打,；在,饱和松散粉土中施打,，,如桩距较小，不宜采用隔桩跳打方案,；满堂红布桩，无论桩距大小，均,不宜从四周向内推进施工,。施打新桩是与以打桩间隔,不应小于,7d,.,2),施工顺序,3),桩头处理,清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。,4),褥垫铺设,褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。,【,例题,-5】,水泥粉煤灰碎石桩的成桩方法有：,(A),长螺旋钻孔灌注成桩,(B),长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩,(C),振动沉管灌注成桩,(D),人工成孔灌注成桩,【,例题,-6】,下列成桩方法中，哪些是属于挤土成桩工艺,?,(A),长螺旋钻孔灌注成桩,(B),长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩,(C),振动沉管灌注成桩,(D),人工成孔灌注成桩,四,.,质量检验,1),施工质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。,2),水泥粉煤灰碎石桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。,3),水泥粉煤灰碎石桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束,28d,后进行。试验数量宜为总桩数的,0.5%,1%,，且每个单体工程的试验数量不应少于,3,点。,4),应抽取不少于总桩数的,10%,的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性。,【,例题,-7】,某,CFG,桩工程，桩径为,400mm,，等边三角形布置，桩距为,1.4m,，需进行单桩复合地基静载荷试验，其圆形载荷板的直径最接近下列哪个值,?,(A)1.128m (B)1.400m (C)1.470m,（,D)1.582m,根据,建筑地基处理技术规范,(JGJ79-2002),，单桩复合地基载荷试验的荷载板面积,按一根桩所承担的处理面积确定,。对等边三角形布桩，,一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径为：,