低强度混凝土桩.doc

低强度混凝土桩概述低强度混凝土桩是近10多年来发展起来的一种新型桩，通常指用水泥，石子及其它掺合料（如沙，粉煤灰，石灰等）加水拌和，以各种成桩机械在地基中制成的强度等级C5—C25的胶结材料桩，桩身强度和刚度比一般水泥土桩大，常因地制宜采用当地材料配制各种强度的低强度混凝土桩低强度混凝土桩介于碎石桩和钢筋混凝土桩之间与碎石桩相比，低强度混凝土桩桩身具有一定的刚度，不属于散体材料桩其桩体承载力取决于桩侧摩擦力和桩端端承力之和或桩体材料强度当桩间土不能提供较大侧限力时，低强度混凝土桩复合地基承载力高于碎石桩复合地基与钢筋混凝土桩相比，桩体强度和刚度比一般混凝土桩小得多这样有利于充分发挥桩体材料的潜力，降低地基处理费用低强度混凝土桩复合地基法可以较充分发挥桩体材料的潜力，又可充分利用天然地基承载力，并能因地制宜，利用地方材料，因此具有较好的经济效益和社会效益低强度混凝土桩复合地基法具有良好的发展前景与一般的碎石桩相比，碎石桩系散体材料桩，桩本身没有粘结强度，主要靠周围土的约束形成桩体强度，并和桩间土组成复合地基共同承担上部建筑的垂直荷载土越软对桩的约束作用越差，桩体强度越小，桩传递垂直荷载的能力越差，碎石桩和CFG桩加固效果见表所示。

碎石桩和CFG桩的对比 桩型对比碎石桩CFG桩单桩承载力桩的承载力主要靠桩顶以下有限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15%～30%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，桩承担荷载占总荷载的百分比为40%～75%复合地基承载力加固粘性土复合地基承载力的提高幅度较小，一般为0.5～1.0倍承载力的提高幅度有较大的可调性，可提高4倍或更高变形减小地基变形的幅度较小，总的变形较大增加桩长可有效的减小变形，总的变形量小三轴应力应变曲线应力应变曲线不是直线关系，增加围压，破坏主应力差增大应力应变曲线是直线关系，围压对应力应变曲线没有多大的影响适用范围多层建筑地基多层和高层建筑地基通常在碎石桩桩顶2～3倍桩直径范围为高应力区，4倍直径为碎石桩的临界桩长，当桩长超过其临界桩长，大于6～10倍桩径后，轴向力的传递收敛很快，当桩长大于2.5倍基础宽度后，即便桩端落在较好的土层上，桩的端阻力也很小刚性桩与散体材料桩不同，一般情况下，不仅可全桩长发挥桩的侧摩阻力，桩端落在好的土层上也可较好的发挥端阻作用，若将碎石桩加以改进，使其具有刚性桩的某些性状，则桩的作用大大增强。

复合地基承载力会大大增加这样就在碎石桩体中，掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩，所形成的桩的刚度远大于碎石桩的刚度，但和刚性桩相比刚度相差较大，它是一种具由高粘结强度的柔性桩CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成柔性桩复合地基CFG桩与素混凝土桩的区别仅在于桩体材料的构成不同，而在其变形和受力特性方面没有太大的区别 CFG桩处理软弱地基，应以提高地基承载力和减少地基沉降量为主要加固目的其途径是发挥CFG桩的桩体作用对松散砂性土地基，可考虑施工时的挤密效应，但若以挤密松散砂土为其主要加固目的，则采用CFG桩是不经济的设计方法（一） 桩径dCFG桩常采用振动沉管法施工，其桩径d应根据桩管大小而定，常用的振动沉管打桩机的管径为mm，一般桩径设计为350～400mm二） 桩距桩距的大小取决于设计要求的复合地基承载力、土性和施工机具，所以选用桩距需考虑承载力的提高幅度应能满足设计要求、施工方便、桩作用的发挥、场地地质条件以及造价等因素试验表明，其他条件相同，桩距越小复合地基承载力越大，当桩距小于4倍桩径后，随着桩距的减小，复合地基承载力的增长明显下降，从桩、土作用的发挥考虑，桩距大于4倍桩径为宜。

基础形式也是值得注意的一个因素桩距的选择应综合多种因素进行设计，一般桩距=3～4d或参考表7·3·3表7·3·3给出是振动沉管机施工桩距的选用表，供设计时参考桩距选用表 表7·3·3土质桩距布桩形式挤密性好的土、如砂土、粉土、松散填土等可挤密性土、如粉质粘土、非饱和型粘土等不可挤密性土如饱和粘土、淤泥质土等单、双排布桩的条基3～4d3.5～5d4～5d含9根以下的独立基础3～6d3.5～6d4～6d满堂布桩4～6d4—6d4.5～7d注：d为桩径，实际桩径（三） 桩长L由式(7·3·6)可解得Rk= (7.3.13)在进行复合地基设计时，天然地基承载力fk是已知的，设计要求的复合地基承载力fsp也为已知的桩径d和桩距l设定后，置换率m和桩的断面积AP均为已知桩间土强度提高系数和桩间土强度发挥度的取值同式(7·3·6)将以上各数值代入(7·3·13)式后，则可求得Rk再将 Rk值代入式(7·3·9)，根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)中的qsi和qp就能算出所需的桩长L四） 桩体强度由RK和桩断面面积AP，可计算桩顶应力为： 根据桩体强度和承载力的关系分析可知，桩体强度一般取3倍桩顶应力即可。

R28 褥垫层的设计1、褥垫层材料褥垫层的材料多用碎石、级配砂石（限制最大粒径一般不超过3cm）、粗砂、中砂等2、褥垫层的铺设范围褥垫层的加固范围要比基底面积大，其四周宽出基底的部分不宜小于褥垫的厚度3、褥垫层的厚度经过大量的工程实践，既考虑到技术上的可靠又考虑到经济上的合理，褥垫层的厚度取10～30cm为宜（五） 桩的布置 对可液化地基或有必要时，可在基础外某一范围设置护桩，通常情况下，桩都布置在基础范围内桩的数量按下是确定： 式中 m——面积置换率；A——基础面积(m2)；AP——桩断面面积(m2)；np——面积为A时的理论布桩数实际布桩时受基础尺寸大小及形状等影响，布桩数会有一定的增减对独立基础、箱型基础、筏基，基础边缘到桩的中心距一般为桩径或基础边缘的最小距离不小于150mm，对条形基础不小于75mm 施工工艺在进行CFG桩设计时，要了解施工可能出现的问题，以及如何防止这些问题的发生与施工时采用什么样的设备和施工工艺要根据场地土的性质、设计要求的承载力、变形以及拟建场地周围环境等情况综合考虑施工设备及施工工艺和控制施工质量措施。

一、 施工设备目前常用的施工设备及施工方法有：（一）振动沉管灌注成桩就目前国内情况，振动沉管灌注成桩用的比较多，这主要是由于振动打桩机施工效率高，造价相对较低这种施工方法是用于无坚硬土层和密实砂层的地层条件，以及对振动噪音限制不严格的场地当遇到坚硬粘土层时，振动沉管会发生困难，此时可考虑用长螺旋钻预引孔，再用振动沉管机成孔制桩二）长螺旋钻孔灌注成桩这种施工方法是用于地下水位埋藏较深的粘性土、粉土、填土等，成孔时不会发生坍孔现象，并适用于对周围环境要求如噪音、泥浆污染比较严格的场地三）泥浆护壁钻孔灌注成桩 这种成桩方法适用于有砂层的地质条件，以防砂层塌孔并适用于对振动噪音要求严格的场地四）长螺旋钻孔泵压混合料成桩这种方法适用于分布有砂层的地质条件，以及对噪音和泥浆污染要求严格的场地这种成桩方法在施工时，首先用长螺旋钻孔到达设计的预定深度，然后提升钻杆，同时用高压泵将桩体混合料通过高压管路的长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩这一工艺具有低噪音、无泥浆污染的优点，是一种很有发展前途的施工方法CFG桩多用振动沉管机施工，也可用螺旋钻机，有时是振动沉管和螺旋钻机联合使用二、施工程序实际工程振动沉管机成桩用的比较多，这里将振动沉管机施工做一介绍。

一）施工准备1、设计布桩图及说明2、场地地下结构物及障碍物等调查资料3、具备“三通一平”条件4、确定施工机具及配套设备5、材料供应计划，标明所用材料的规格、技术要求和数量6、试成孔应不少于两个，以复核地质资料以及设备、工艺是否适宜，核定选用的技术参数7、复核测量基线，水准点及桩位、CFG桩得轴线定位点，检查施工场地所设的水准点是否回收施工影响二）施工前的工艺试验施工前的工艺试验主要是考查设计的施打顺序和桩距能否保证桩身质量工艺试验也可结合工程桩施工进行，需要作如下两种观测：1、新打桩对未结硬的已打桩的影响 在已打桩桩顶表面埋设标杆，在施打新桩时两侧已打桩桩顶的上升量，以估算桩径缩小的数值，待已打桩结硬后开挖检查其桩身质量并量测桩径2、新打桩对结硬的已打桩的影响在已打桩尚未结硬时，将标杆埋置在桩顶部的混合料中，待桩体结硬后，观测打新桩时已打桩桩顶的位移情况对挤密效果好的土，比如饱和松散的粉土，打桩振动会引起地表的下沉，桩顶一般不会上升，断桩可能性少，当发现桩顶向上的位移过大时，桩可能发生断开若向上的位移不超过1cm，断桩的可能性很小三）CFG桩施工1、桩机进入现场，根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。

2、桩及就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%3、启动马达沉管到预定标高，停机4、沉管过程中做好记录，每沉1m记录电流表的电流一次，并对土层变化予以说明5、停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平混合料按设计配比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得少于1min，如粉煤灰用量较多，搅拌时间还要适当放长加水量按坍落3～5cm控制，成桩后浮浆厚度已不超过20cm为宜6、启动马达，留振5～10s开始拔管，拔管速率一般为1.2～1.5m/min（拔管速度为线速度，不是平均速度），如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率还可放慢拔管过程中不允许反插如上料不足，需在拔管过程中空中投料，以保证成桩后桩顶标高达到要求成桩后桩顶标高应考虑计入保护桩长7、沉管拔出地面，确认成桩复合要求后，用粒状材料或湿粘性土封顶，然后移机进行下一根的施工8、施工过程中，抽样做混合料试验，一般一个台班做一组（3块），试块尺寸为15cm×15cm×15cm，并测定28d抗压强度9、施工过程中，应随时做好施工记录10、在成桩过程中，随时观察地面升降和桩顶的上升四）施工顺序选择在设计桩的施打顺序时，主要考虑新打桩对已打桩的影响施打顺序大体可分为两种类型，一是连续施打，从1号桩开始，依次是2号、3号……，连续打下去，二是间隔跳打，可以隔一根桩也可以隔多根桩，，先打1、3、5……，后打2、4、6……。

连续施打造成桩的缺陷是桩径被挤扁或缩径如果桩距不太小，混合料尚未初凝，连打一般较少发生桩完全断开隔桩跳打，先打桩的桩径较少发生缩小或缩径现象，但土质较硬时在已打桩中间补打新桩时，已打的桩可能产生被震裂或震断施打顺序和土性与桩距有关，在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打，在饱和的松散粉土中施工，如果桩距较小不宜采用隔桩跳打的方案因为松散粉土振密效果较好，先打桩施工完后，土体密度会有明显增加，而且打的桩越多，土的密度越大，桩越难打在补打新桩时，一是加大了沉管的难度，二是非常容易造成已打桩断桩对满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周转。