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　　[硕士]CFG桩在平顶山地区软土地基处理中的应用研究
　　硕士
地基处理 复合地基 CFG桩 承载力 褥挚层厚度
　　
本文为华中科技大学硕士学位论文（日）
　　
作者：雷颖占
　　
导师：王雪峰
　　随着土木工程建设的迅速发展，工程建设规模日益扩大，设计和施工的难度不断提高，工程建设对地基的要求越来越高。在天然地基不能满足工程建设的要求时，地基处理问题就成为关系到工程建设质量与投资的关键。而如何做到技术经济、安全可靠就成为地基处理方案设计与施工的重点问题。
　　本文在总结有关文献及大量工程实践的基础上，以CFG桩复合地基进行软土地基处理的设计与应用为主线，系统地阐述了CFG桩复合地基的基本理论，分析了褥垫层的作用机理和承载力与变形的计算方法。对设计方法、施工工艺及质量控制进行了探讨。
　　论文重点对CFG桩复合地基的褥垫层的厚度进行了系统的分析和研究：首先，通过对不同厚度的褥垫层进行的对比性静荷载试验，定性分析了褥垫层对CFG桩复合地基承载能力的影响；其次，根据地基竖向变形协调方程，推导出了褥挚层厚度的理论计算方法。
　　最后，以平项山沁园小区高层住宅群采用的CFG桩复合地基处理为例，分析研究了软土地基处理情况下，如何选择地基处理方案，如何进行设计、施工和检测；对可能出现的工程质量问题，提出了解决的方案和方法，并对加固的效果作出了评价。
　　
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CFG桩软基处理实例(图文兼有)
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你可能喜欢浅谈宁杭铁路客运专线路基软基处理CFG桩施工要点
摘要：随着我国高速铁路建设的迅速发展，软土问题成为影响工程质量和建设工期的关键因素之一。如果对工程建设中出现的软土地基不进行有效地处治，就会导致路基不均匀沉陷，路面开裂等病害的发生，对道路的稳定性、安全性影响较大，本文结合宁杭客运专线工程软
摘要：随着我国高速的迅速发展，软土问题成为影响质量和工期的关键因素之一。如果对中出现的软土地基不进行有效地处治，就会导致路基不均匀沉陷，路面开裂等病害的发生，对道路的稳定性、性影响较大，本文结合宁杭专线软基处理的方法，对CFG桩在软基处理中的要点进行了详细论述。
铁路论文网 　　关键词：宁杭铁路客运专线；软基处理；施工要点
　　Abstract: with the rapid development of high-speed railway construction in China, the problem of soft soil become one of the key factors of engineering quality and construction period. If for engineering construction in soft soil foundation is not effectively is located in the cure, will result in the uneven settlement of the subgrade, pavement, cracking and other diseases in the stability and safety of road, Hangzhou passenger railway engineering, this paper soft foundation treatment of construction method, points of CFG pile in soft foundation treatment in construction is discussed in detail.
　　Key words: Hangzhou railway pass Soft
Construction points
　　中图分类号：U213.1+4文献标识码：A文章编号：13)
　　1、概述
　　1.1工程概况
　　宁杭铁路客运专线是铁道部、江苏省、浙江省为满足长江三角洲城际轨道交通网的快速形成，而修建的一条高速铁路，是国家战略性重大交通工程。正线设计为双线客运专线铁路，设计速度350km/h，线路总长248.96km，为地势较为开阔平缓，全线松软、浸水地段多，其中DK89+542 ~DK96+201段路基基底处理大多采用CFG桩加固。
本文来自铁路论文网 　　1.2地质条件
　　地形地貌：剥蚀孤丘及丘间谷地，剥蚀孤丘山体自然坡25~30°，坡面之辈发育，丘间谷地，地势较为开阔平缓，最大相对高差约10m，多辟为农田，种植水稻，附近水田零星分布。
　　水文地质条件：丘坡地下水主要为基岩裂隙水，不发育。谷地地下水主要为第四系孔隙潜水，埋身约1~2m，不发育。地下水无化学侵蚀性。
　　2、CFG桩施工要求
　　2.1工艺要求
　　CFG桩施工采用长螺旋钻进成孔芯管内泵送混合料成桩工艺。桩体质量检验应在成桩28天后进行，CFG桩施工质量采用无损检测进行检验，加固效果检测采用载荷试验检验。
　　2.2材料要求
　　混合料由水、水泥、粉煤灰、碎石、河砂组成，桩体强度25MPa。
　　水泥标号选用P.O42.5，粉煤灰的细度（0.045mm方孔筛筛余百分比）不大于45%，等级选用Ⅲ级粉煤灰。碎石选用5~20mm连续级配碎石，河沙选用表观密度2630kg/m3,细度模数为2.5。
　　2.3主要技术指标
　　本段CFG桩桩径0.4~0.5m，桩长10~23m，桩间距1.7~1.8m，按正方形布置。
　　3、施工方案
　　3.1施工准备
　　平整施工场地,清除地表腐殖土及障碍物,以保证钻机作业时重心稳定,钻杆垂直并顺利移位。
　　CFG桩状体混合料由水泥、卵石(或碎石)、砂、粉煤灰(必要时加适量泵送剂)、加水在搅拌机中强制搅拌而成.选择合格的原材料,复验合格后进行室内配合比试验,选择合适的配合比,桩体强度等级桩径0.4m为C20、桩径0.5m为C15,坍落度以16～20cm为宜。
铁路论文网 　　施工前先进行CFG桩试验桩的施工(不少于2根),以确定合格的施工工艺和参数(混合物配合比、塌落度、拌合时间、投料量、提钻速率）。
　　确定施工顺序，按施工图CFG桩的布桩位置，施工时从路基线中心向两侧顺序推进或跳打施工。
　　3.2桩位测量放样
　　（1）根据设计图纸确定的施工区域及桩位平面布置形式进行桩位放样，并在非加固区域埋设护桩，以便在施工时随时复核桩位的准确性。
　　（2）过渡段桩位放样，在加固区域内沿线路方向两端不小于10m范围内设加固区与非加固区过渡段，采用平面桩间纵、横间距逐级递增0.1m桩长方式过渡。
　　3.3螺旋钻机就位
　　（1）设备就位前根据轴线、护桩的位置仔细复核需施工的桩位，保证桩位准确；
　　（2）设备就位后测量钻杆长度是否满足设计深度并做好标记，用经纬仪或吊线锤检测钻杆垂直度，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。
　　3.4钻进成孔
　　（1）成孔过程中随时检测土样，并对土样变化处予说明，如发现钻杆摇晃或难钻时应放慢进尺，直至达到设计深度。
　　（2）钻进过程中利用钻机塔身的前后和左右垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，桩位容许偏差不大于50mm。
　　（3）钻进成孔采用先慢后快的方法进行，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔偏差，以便及时纠正。
本文来自铁路论文网 　　3.5混合料拌制
　　（1）根据设计桩长、配合比计算投料量，按试验桩确定塌落度、拌和时间拌制混合料；
　　（2）搅拌机上料顺序为先装碎石，再加水泥、粉煤灰和泵送剂，最后加砂使水泥、粉煤灰和泵送剂夹在砂、石之间，不易飞扬和粘附在筒壁上，也易于搅拌均匀。在泵送前混凝土泵送斗、搅拌机搅拌桶应备好熟料；
　　（3）混合料的拌合时间不得少于1min；
　　（4）钻机每台班做1组（3块）试块。塌落度检测每台班不少于3次。
　　3.6拌合料入管
　　CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料。
　　3.7提钻
　　当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，长螺旋钻机采用静止提拔，拔管速率宜按试验桩确定的参数控制，拔管速率应控制在1.2~1.5m/min，施工中保证匀速连续提拔，应避免因后台供料慢而导致停机待料，严禁出现超速拔管，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度适当放慢。
　　3.8 成桩
　　（1）桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于50cm。
　　（2）成桩后桩顶采用水泥袋封顶，进行保护。
　　（3）施工桩顶高程宜与设计桩顶标高持平，桩长允许偏差不大于10cm，桩径允许偏差不小于设计值。
　　3.9 弃土清运
　　CFG桩施工完毕在其混合料初凝后，进行打桩弃土清运，清运时不可对扩大桩头一下的桩身造成伤害；不可扰动桩间土；不可破坏面施工的桩位。清运完毕后人工开挖其下50cm保护土层，清运保护土层时不得扰动基底土，防止形成橡皮土。施工时严格控制标高，不得超挖。
本文来自铁路论文网 　　3.10桩帽施工保护土层消除后，截除桩顶设计标高以下50cm桩头，截桩时在同一水平面按同一角度对称放置2或4个钢钎，用大锤同时击打将桩头截断，最好采用截桩机截桩。桩头截断后，用钢钎、用手将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高以下50cm，桩顶允许偏差0~20mm。如果在基槽开挖和截桩头时造成桩体断至桩顶设计标高以下过多，必须接桩至做完设计桩顶标高，剔平凿毛桩顶，用于桩体材料，配合比相同的混合料接桩，并超出庄周200mm。截桩头完成后，桩顶用土做出桩扩大头土模型，用C20混凝土浇筑桩顶扩大头。
4、质量控制与安全控制
　　4.1 质量控制要点
　　（1）根据地质条件及设计资料选用合理的施工机械设备时确保CFG桩复合地基质量的有效途径之一。
　　（2）确定合理的施工工艺，对确保CFG桩复合地基的质量至关重要。
　　（3）做好成孔、搅拌、投料、提钻各道工序的密切配合，提钻速率应与混凝土泵送量相匹配，严格掌握混凝土的输入量大于提钻产生的空孔体积，使混凝土面经常保持在钻头以上1m，以免在混凝土中形成冲水的孔洞。
　　（4）设置保护桩长。使桩在加料时，比设计桩长多加0.5m。
　　（5）加强施工过程中的监测。在施工过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施，有效控制成桩质量。
铁路论文网 　　4.2 安全控制要点
　　（1）施工前检查原地面承载力，避免因地面不均匀下沉引起的钻机倾覆事故。
　　（2）CFG桩成桩后，如桩顶离地面有“空洞”，则应采取覆盖措施，防止人员意外踏空受伤。
　　（3）灌注混凝土时，应有专人察看泵送情况。如遇堵塞情况，应立即停止泵送，并及时清管；避免爆管伤人。
　　5、常见异常问题及预防措施
　　5.1 堵管
　　堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率，增加工人的劳动强度，还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时，使已搅拌拌的CFG桩混合料失水或结硬，增加了再次堵管的几率，给施工带来很多困难。产生堵管的原因有以下几点：
　　（1）混合料配合比不合理。当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料和易性不好，常发生堵管。因此，要注意混合料的配合比，尤其要注意将粉煤灰掺量控制在70kg/m³～90kg/m³的范围内，塌落度应控制在160mm～200mm之间。
　　（2）混合料搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中，混合料有混凝土泵通过刚性管、高强柔性管弯头，最后达到钻杆芯杆内，混合料在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。塌落度太大的混合料，易产生泌水、离析，泵压作用下，骨料与砂浆分离，摩擦力加剧，导致堵管。塌落度太小，混合料在输送管内流动性差，也容易造成堵管。
铁路论文网 　　（3）施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排除，待钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续时提钻。若提钻时间较晚，在泵送压力下钻头内的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵塞。
　　（4）设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接，否则也会造成堵管。混合料输送管要定期清洗，否则管路内有混合料的结硬块，还会造成管路的堵塞。
　　5.2 窜孔
　　 在饱和粉土、粉细沙层中成桩经常会遇到这种情况，打完X桩号后，在施工相邻的Y桩时，发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落，当Y号桩泵混合料时，X号桩的桩顶开始回升，此种现象称谓窜孔。发现窜孔的条件有如下三条：1)被加固的土层中有松散饱和粉土、粉细砂；2)钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动；3)土体受剪切扰动能量的积累，足以使土体发生液化。由于窜孔对成桩质量的影响,施工中采取的预控措施:
　　(1)采取隔桩、隔排跳打方法;
　　(2)设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰动;
　　(3)减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累;
　　(4)合理提高钻头钻进速度.
　　5.3 桩头空心
　　主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致.钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排除,若排气阀堵塞,不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空心.为避免桩头空心,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清理.
铁路论文网 　　5.4 桩端不饱满
　　主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致.这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水侵入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力.为杜绝这种情况,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。
　　6、质量检验
　　6.1低应变检测
　　CFG桩属底下隐蔽工程其质量控制应贯穿在施工的全过程中,施工检查应符合下表规定.成桩28天后进行桩身、质量、完整性检验。
　　检验数量:总桩数的10%;检验方法:低应变检测。
　　CFG桩允许偏差表
　　6.2复合地基承载力、变形模量检验
　　检验数量:总桩数的0.2%,且每检验批不少于3根； 检验方法:平板静荷载试验。
　　参考文献
　　[1]《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[号）；[2]《铁路路基施工规范》（TB）；
　　[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79 -2002）；
　　[4]《客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2007]85号）；
　　作者简介：张国金，男，（1977-09），助理工程师，中水四局三分局宁杭部生产副经理。
(责任编辑：铁路吧)
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