CFG桩施工技术课件详解

软基础处理中CFG桩施工课件软土地基处理—概述在建筑工程和土木工程中经常会遇到软土地基，由于高速铁路的发展，对地基的承载能力要求越来越高，天然的软土地基远远不能满足对地基承载力的要求。施工之前如果地基不够坚固，为防止建筑后地基下沉拉裂造成建筑物不稳定等事故，需要对软地基进行处理，使其沉降变得足够坚固,提高软地基的固结度和稳定性至设计的要求，这个过程叫做软基处理，又叫软地基处理。据历史记载早在二千多年前就己采用了在软土中夯入碎石等压密土层的夯实方法；灰土和三合土的垫换法也是传统的建筑技术之一。在地基处理中经常会遇到这样的问题，就是对软土的特性认识不足，或是选择处理方法不当，技术控制不严，那么结构和基础在施工过程中就会出现地基失稳，并会产生较大的沉降和不均匀沉降，以及较大的延续长久的工后沉降。因此，合理有效的处理软土地基己成为工程建设中的一个关键问题。软土地基处理—概述我国对软土地基的处理按时间顺序分为几个不同的阶段，在20世纪70年代以前；受技术发展不成熟、经济条件贫乏的限制，大多是在设计中有意识地避开软土地段进行建设,以免加大工程投资，又给建筑物的使用带来不良后果；20世纪80～90年代，由于人口膨胀土地资源日益紧张，同时软土地基加固的技术也有了长足的发展，经济条件有所改善，各种软土加固理论得到了充分的应用与验证，软基加固技术也得到长足发展，在不同的领域里均有涉猎；到20世纪90年代以后,各种各样的软基处理技术已广泛地应用在各种建筑工程与土木工程中。软土地基下沉的一个主要原因是软土地基的沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。根据沉降标准，按我国现行的有关规定，用容许工后沉降——路面设计使用年限内的剩余沉降来控制。软土地基处理—概述《新建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》铁建设140号规定：工后沉降—有碴轨道基础设施竣工铺轨工程（包括铺碴）开始时的沉降量与最终形成的总沉降量之差。工后沉降控制标准设计速度（km/h）一般地段工后沉降（mm）路桥过渡段工后沉降（mm）沉降速率（mm）V=2001508040/年200V≤2501005030/年软土地基处理—概述《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》铁建设285号规定：工后沉降控制标准设计速度（km/h）一般地段工后沉降（mm）路桥过渡段工后沉降（mm）沉降速率（mm）V=2001508040/年软土地基处理—概述《新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定》铁建设47号规定：工后沉降—有砟轨道基础设施竣工铺轨工程（包括铺砟）开始时的沉降量与最终形成的总沉降量之差。无砟轨道在铺轨工程完成以后，基础设施产生的沉降量。工后沉降控制标准设计速度（300~350km/h）一般地段工后沉降（mm）路桥过渡段工后沉降（mm）沉降速率（mm）有砟轨道503020/年无砟轨道不应超过扣件允许的沉降跳高量15mm，在有足够资料证明、沉降比较均匀，长度大于20m的路基，允许的最大工后沉降量为30mm。软土地基处理—概述《铁路路基设计规范》TB10001规定：工后沉降—路基竣工铺轨开始后产生的沉降量。工后沉降控制标准设计速度（km/h）一般地段工后沉降（mm）路桥过渡段工后沉降（mm）沉降速率（mm）V=20020010050/年200V≤250300300——软土地基处理—概述《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》工后沉降道路等级桥台与路堤相邻处（mm）涵洞或箱型通道处（mm）一般路段（mm）高速公路、一级公路100200300二级公路（采用高级路面）200300500软土地基处理—概述一、一般而言，软土是指近代水下沉积的饱和粘性土，是淤泥、淤泥质粘土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称，广泛分布在我国沿海内陆平原或山间盆地。不同地域软土的成因、结构和形态各不相同，但都具有基本相同的物理力学特征:天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，可呈灵敏性结构。具体该如何定义软土，各行业部门如建筑、铁路、公路、港工等，根据行业特点和习惯，给出的定义或判定条件不尽相同。概而言之，工程界通常口语称呼的软土指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的土。我国建设部规定凡符合以下三项特征即为软土:①外观以灰色为主的细粘土；②天然含水量大于或等于液限；③天然孔隙比大于或等于1.00。《铁路工程地质勘察规范》TB10012-2007中规定：对于在静水或缓慢流水环境中沉积形成的粉土、黏性土，具有含水率大（≥WL）、孔隙比大（e≥1.0）、压缩性高（a0.1~0.2≥0.5MPa-1）等特点，其他虽不具备上述指标，但其基本承载力低、沉降不能满足工程要求的土。软土地基处理—概述二、软土地基工程特性较差。在软土地基上修筑路堤，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷等病害。填筑在软土地基上的路堤失稳破坏方式一般分为以下两种：a、刺入破坏软土地基处理—概述二、软土地基工程特性较差。在软土地基上修筑路堤，如不采取有效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷等病害。填筑在软土地基上的路堤失稳破坏方式一般分为以下两种：圆弧滑动破坏：此类破坏是目前软基破坏的主要形式，它是部分路堤和地基土沿着破裂面发生位移的结果，其破裂面形式因地基的力学性质而异。A）路堤中无牵引裂隙的圆弧滑动；b）路堤中有牵引裂隙的圆弧滑动软土地基处理—概述三、路堤的沉降问题与路堤稳定性的快速破坏相反，路堤沉降是软土地基在上覆填土重力作用下的长期缓慢变形的结果。路堤沉降可以因路堤中心竖直陷入软土引起，也可是软基的垂直下陷与侧向位移联合的结果（如下图）。沉降量通常达数十厘米，对于很软的厚度大的软基，沉降量可达数米，而且路堤中心的沉降比两侧大，垂直变形壁水平变形也要大得多，二者的比值取决于安全系数、路堤的几何尺寸及软土的厚度，然而也有水平变形达数十厘米的情况发生。沉降的速率与软土的性质、厚度及是否存在排水层有关，一些竣工后十余年的路堤，测得的剩余沉降达5~10cm的情况，并不少见。软基的沉降和侧向位移软土地基处理—概述三、常见软基处理方法：软基处理广泛地应用在我国沿海及内地。例如：天津、连云港、上海、杭州、宁波、温州、福州、厦门、湛江，广州等沿海地区，以及昆明、武汉、南京等内地地区。特别是填海的一些地区，一般建筑前都需要进行勘测，然后进行软基处理，否则存在很大的风险和后患。随着社会的不断发展进步，人类的生存空间也在不断扩大。从陆地到海洋、从海洋到太空，依靠勤劳和智慧人们想方设法把一些不适合居住的地方变得适宜居住，而在软弱的土地上建造房屋、码头等更是体现了人类的一种不屈不挠的精神。据历史记载早在二千多年前就己采用了在软土中夯入碎石等压密土层的夯实方法；灰土和三合土的垫换法也是传统的建筑技术之一。在地基处理中经常会遇到这样的问题，就是对软土的特性认识不足，或是选择处理方法不当，技术控制不严，那么结构和基础在施工过程中就会出现地基失稳，并会产生较大的沉降和不均匀沉降，以及较大的延续长久的工后沉降。因此，合理有效的处理软土地基己成为工程建设中的一个关键问题。软土地基处理—概述三、常见软基处理方法：软基处理常用工法及其特点1、复合地基法：水泥土搅拌桩、粉喷桩、碎石桩等；缺点：造价较高2、排水固结法（1）竖向排水体+联合堆载：工期长，效果不理想（2）竖向排水体+联合真空预压：工期90天以后，效果容易控制，成本低3、强夯法：缺点：质量不可控，易形成“弹簧土”。4、无排水砂垫层真空预压：新型工法，工期短造价低成本比塑料排水板联合真空预压节约三分之一，效果可靠软土地基处理—概述三、常见软基处理方法：软基处理的一般原则对于新建工程，原则上首先应考虑利用天然地基，对于淤泥和淤泥质土利用其上覆较好土层作为地基持力层，当上覆土层较薄，应注意避免施工时对淤泥和淤泥质土的扰动；对于冲填、杂填建筑垃圾和性能稳定的工业废科，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为地基。若地基软弱不能满足要求，则需进行处理，根据工程情况及地基土质条件或组成的不同，处理的目的可以是:提高土的抗剪强度，使地基保持稳定；降低土的压缩性，使地基的沉降和不均匀沉降至允许范围内；降低土的渗透性或渗流的水力梯度。防止或减少水的渗漏，避免渗流造成地基破坏；地基处理的目的改善土的动力性能、防止地基产生震陷变形或因土的震动液化而丧失稳定性；消除或减少土的沉陷性或胀缩性引起的地基变形，避免建筑物玻坏或影响其正常使用。软土地基处理—概述四、软基处理各方法的优缺点软土地基处理的分类方法很多，如按处理深度可分为浅层软基处理复合地基法高压喷射注浆法CFG桩碎石桩砂桩深层搅拌桩打入桩软土地基处理—概述软土地基处理—概述和深层软基处理；按处理时间可分为临时软基处理和永久软基处理；按处理方式又可分为化学处理和物理处理等。软土地基处理—客运专线常用软基处理方法水泥粉煤灰碎石（CFG）桩形成半刚性桩体浇筑按配比拌和水泥、粉煤灰、石子成孔软土地基处理—客运专线常用软基处理方法CFG桩加固机理软土地基处理—客运专线常用软基处理方法水泥粉煤灰碎石（CFG）桩软土地基处理—客运专线常用软基处理方法水泥粉煤灰碎石（CFG）桩1、CFG桩控制要点1）CFG桩施工宜配置长螺旋钻机或振动沉管桩机、高压混凝土泵、混凝土泵管等设备。2）CFG桩可以根据设计结合现场地质情况，选择振动沉管灌注或长螺旋钻管内泵压混合料灌注等适宜的方法施工。3）采用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行抽样检验。4）按设计要求进行室内配合比试验，选定混合料配合比。5）施工前选择具有代表性地段进行成桩工艺性试验，工艺试验桩经检验满足设计和质量要求后，方可进行大面积施工。①②③④CFG桩施工宜配置长螺旋钻机或振动沉管桩机、高压混凝土泵、混凝土泵管等设备。CFG桩可以根据设计结合现场地质情况，选择振动沉管灌注或长螺旋钻管内泵压混合料灌注等适宜的方法施工。采用的水泥、粉煤灰、碎石及外加剂等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行抽样检验。按设计要求进行室内配合比试验，选定混合料配合比。软土地基处理—客运专线常用软基处理方法三、水泥粉煤灰碎石（CFG）桩施工前选择具有代表性地段进行成桩工艺性试验，工艺试验桩经检验满足设计和质量要求后，方可进行大面积施工。⑤软土地基处理—客运专线常用软基处理方法三、水泥粉煤灰碎石（CFG）桩-振动沉管灌注施工2、振动沉管灌注法流程图软土地基处理—客运专线常用软基处理方法三、水泥粉煤灰碎石（CFG）桩-振动沉管灌注施工3、振动沉管灌注施工应符合下列规定：1振动沉管过程中每沉1m应记录电流表一次，并对土层沿桩长变化情况。2在钻进过程中，应严格控制钻机沉管垂直度偏差，钻杆偏差不大于1%。3水泥、粉煤灰、碎石混合料应用搅拌机拌合。坍落度、拌合时间应按工艺性试验确定的参数进行控制，且拌合时间不得少于1min。4沉管至设计深度后应向管内一次投放混合料，投料后留振5～10s方可上提沉管。5拔管速率应按试桩确定参数控制，如遇淤泥或淤泥质土，放慢拔管速度。拔管过程中不允许反插，如上料不足，在拔管过程中加料。6机械移位不得挤压已施工桩，混合料初凝后，人工将桩顶松散部分和浮浆挖除，将桩顶挖平至设计标高。软土地基处理—客运专线常用软基处理方法三、水泥粉煤灰碎石（CFG）桩-长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工2、长螺旋钻管内泵压混合料灌注法流程图软土地基处理—客运专线常用软基处理方法三、水泥粉煤灰碎石（CFG）桩-长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工3、长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工应符合下列规定：1）在钻进过程中，应严格控制钻机钻杆垂直度偏差，钻杆偏差不大于1%。2）钻孔一般应先慢后快，当出现钻杆晃动幅度较大或钻进困难时，应降低钻速，以免孔身严重偏斜。3）混合料的泵送量按试桩确定的数量进行，每根桩的投料量不得少于设计灌注量，泵料时不得停泵待料。4）混合料充满泵送管路后方可提钻，钻头应始终埋入混凝土内1m左右，以防断桩。软土地基处理—客运专线常用软基处理方法三、水泥粉煤灰碎石（CFG）桩软土地基处理—客