CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩).ppt
《CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩).ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩).ppt(79页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩),概述加固原理设计与计算施工工艺效果检验,主要内容,概述,定义、性质,水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,简称CFG桩。,通过调整水泥掺量和配合比,桩体强度可在C5C20之间变化,一般为C5C10。CFG桩是在碎石桩的基础上发展起来的,属复合地基刚性桩。,概述,定义、性质,碎石粗骨料石屑中等粒径骨料,使得级配良好;粉煤灰种 类:干排灰 湿排灰 主要成分:SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO以及MgO 活性成分:SiO2、Al2O3及CaO。细骨料和低标号水泥作用,提高桩体后期强度。水泥提高强度。,概述,技术发展,20世纪8
2、0年代,中国建筑科学研究院立题开始试验研究;1992年,通过部级鉴定;1994年,被建设部列为全国推广项目;1995年,被国家科委列为国家级全国重点推广项目。目前,CFG桩可加固多层建筑及30层以下高层建筑。从民用建筑到工业建筑均可使用。,概述,与碎石桩比较,多层和高层建筑地基,多层建筑地基,适用范围,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,三轴应力应变曲线,增加桩长可有效地减少变形,总的变形量小,减少地基变形的幅度较小,总的变形量较大,变形,承裁力提高幅度有较大的可调性,可提高4倍或更高,加固粘性土地基承载力的提高辐度较小
3、,一般为0.51倍,地基承载力,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,桩承担的荷载占总荷载的百分比为4075,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大。以置换率10计,桩承担荷载占总荷载的百分比为1530,单桩承载力,CFG桩,碎石桩,概述,适用范围,CFG桩由于自身具有一定的粘结性,故可在全长范围内受力,能充分发挥桩周摩阻力和端承力,桩土应力比高一般为1040。复合地基承载力的提高幅度较大,并有沉降小,稳定快的特点。CFG桩可用于加固填土、饱和及非饱和粘性土、松散的砂土、粉土等。对
4、塑性指数高的饱和软粘土使用要慎重。,南京造纸厂地基采用CFG桩加固,加固前后取土进行物理力学指标,概述,适用范围,按照施工工艺不同,分为挤土和非挤土两类 振动沉管法施工挤土法(泥浆护壁)螺旋钻孔施工非挤土法,概述,勘察要求,工程地质勘察内容:1、岩土埋藏条件及物理力学性质。持力层、下卧层埋藏深度、厚度、性状、变化及应力历史;2、查明水文地质条件。地下水位埋藏(地下水位线位置、流向、地下水类型)、地下水对混凝土的腐蚀作用;3、查明特殊土(膨胀土、湿陷性土或液化土层)的特性;4、确定各层土的fak,预测地基沉降及其均匀性;5、提供采用CFG桩设计所需的岩土工程技术参数,确定和估算fpk,并可提出C
5、FG桩长度和建议的施工方法。,概述,勘察要求,勘探点布置:1、根据拟建建筑物的等级、体形、平面形状等布置;2、勘探点的布置应能控制持力层层面坡度、厚度、性状变化;3、勘探点间距可根据地基复杂程度等级确定。持力层层面高差较大时,间距应小些;4、应取勘探孔总数的1/31/2作为控制性勘探孔;5、勘探点深度应在桩尖以下,参见详勘阶段的控制性勘探孔深度。,室内试验:1、土的物理力学常规试验项目;2、对基底以下土层做灵敏度试验为褥垫层施工提供依据对高灵敏度的土,褥垫层施工时应尽量避免桩间土扰动,以防止发生“橡皮土”现象;,概述,勘察要求,增加内容:1、提供各土层的桩侧摩阻力和桩端阻力桩侧摩阻力:一般按灌
6、注桩施工工艺提供桩端阻力:按灌注桩和打入桩分别提供可按建筑地基基础设计规范有关规定确定也可参阅CFG桩复合地基技术规定(Q/JY06-1997)附录A、B;2、若有填土,应说明填土的材料组成;,概述,勘察要求,工作机理,单桩,一、CFG桩的刚性桩性状,散体材料桩:主要通过有限桩长(一般为610d),传递竖向荷载。当L有效桩长(碎石桩:4d),桩传递荷载的作用已明显减弱。,CFG桩不同于碎石桩,其桩身有一定的粘结强度。在外荷载作用下,桩身不会发生鼓胀破坏,并可全桩长发挥侧摩阻力。桩端落在好的土层上具有明显的端承力。即:桩承受的荷载通过桩的摩阻力和桩端阻力传递到深层地基中,fspk可大幅度提高。,
7、1、桩长L=15.5m,桩端落在淤泥质土中,单桩复合地基载荷试验fspk=205kPa。,2、桩长L=15.5m,桩端落在较好土层中,单桩复合地基载荷试验fspk=315kPa。,由此可见:CFG桩没有碎石桩那样的临界桩长,可像刚性桩那样把外荷载传递到深层地基中,对上软下硬地质条件尤为适用。,工作机理,单桩,国棉四厂纺纱车间,基底在厚度为2.44.8m的粉质粘土层上(fak=90100kPa),要求:复合地基fspk150kPa。原设计:采用碎石桩d=400mm,L=6m,l=1m,施工试桩后检测fspk=130kPa.改用CFG桩d=360mm,L=7.58m,l=1.31.45m,桩端落在
8、坚硬土层上,fspk180kPa。,工作机理,单桩,二、单桩承载力的可调性,CFG桩的桩长L可根据工程要求和地质条件确定,从几米到二十几米在CFG桩复合地基中桩体承担的荷载占总荷载的35%70%,有的工程比例更高,这使得复合地基承载力大幅度提高,并具有很大的可调性。地基承载力较高,荷载又不是很大时,L可短些;地基承载力较低,荷载时,L可设计长些,工作机理,单桩,四、时间效应,刚施工完的CFG桩桩体可作为良好的竖向排水通道帮助桩间土消散由于外界施工等荷载产生的超孔隙水压力,直到桩体结硬为止。这种排水过程可延续几小时。通过施工后分层凿开桩体和载荷试验,没有发现排水作用会影响桩体强度。反而这种排水作
9、用对桩间土的固结和防止地面隆起有一定作用。,三、桩体的排水作用,桩体强度提高桩与桩间土之间相互作用加强。,工作机理,单桩,工作机理,复合地基,一、褥垫层的加固作用,褥垫层不是基底下常做的10cm的素混凝土垫层。,褥垫层是在CFG桩桩顶与混凝土垫层间的由粒状材料组成的散体材料垫层。,CFG桩+桩间土+褥垫层=CFG状复合地基,褥垫层的加固作用,1、褥垫层保证桩与桩间土共同承担荷载,H=0,工作机理,复合地基,褥垫层的加固作用,H0,工作机理,复合地基,褥垫层的加固作用,2、褥垫层调整桩、土荷载分担比,1)、调整竖向桩、土荷载分担比,桩荷载分担比,土荷载分担比,p、s与m、n有关,工作机理,复合地
10、基,褥垫层的加固作用,当d、l不变(m不变),L,n,p;L,n,p当L、d、l不变,垫层厚度H,n;垫层厚度H很大时,n1如H=0,n很大,p 很大,就需要桩的强度很高,桩长L增加,处理费用增加;H很大时,n 1,p m,工作机理,复合地基,褥垫层的加固作用,2)、调整水平桩、土荷载分担比,工作机理,复合地基,褥垫层的加固作用,根据叶书麟主编的地基处理工程实例应用手册中给出的复合地基水平载荷试验的资料表明:褥垫层H越大,桩顶水平位移越小。即桩顶承受的水平荷载越小。大量工程实践和室内外试验结果表明:只要褥垫层H不小于10cm,桩体就不会发生水平折断,桩在复合地基中就不会失去工作能力。,不同垫层
11、厚度时-曲线,1)垫层厚2cm2)垫层厚10cm3)垫层厚20cm4)垫层厚30cm,工作机理,复合地基,褥垫层的加固作用,根据实测的桩土应力比与褥垫层厚度H的变化关系:当褥层厚度很小时,桩对基础底面产生应力集中,和桩基础一样,需要考虑桩对桩基的冲切破坏;但当褥垫厚度大于10cm时,应力集中明显降低(桩土应力比约为6);当褥垫层厚度为30cm时,桩土应力比降为1.23。,3)、减少基础底面的应力集中,工作机理,复合地基,褥垫层的加固作用,CFG复合地基的设计原则:充分利用桩间土的垂直和水平承载能力。由于CFG桩复合地基的置换率一般不大于10%,其余不小于90%的基底面积为桩间土,总荷载扣除桩间
12、土承担的荷载后就是CFG桩应承担的荷载。显然,遵循这一设计原则,可大量减少桩的数量,再加上CFG桩不消耗钢筋,桩体利用工业废料和石屑作为掺合料,水泥用量少,可大大降低工程造价。,二、设计思想,CFG桩不只是用于加固软弱地基;对于较好的地基土,若建筑物荷载较大,天然地基承载力不够也可利用CFG桩补足。,工作机理,复合地基,设计思想,三、复合地基受力特性,1、桩、土荷载分担作用,p、s通常与p、L、H、土的性质有关,刚性基础下CFG桩复合地基p、s随p的变化,L=1.2m,L=2.0m,L=3.2m,工作机理,复合地基,复合地基受力特性,p较小时,土承担的荷载桩承担的荷载 p,s,p。当p=pk时
13、,s=p当ppk时,spP一定,当其他条件相同时,p 随L而,p随m而,土强度越低,褥垫层H越薄,荷载向桩体集中现象越严重。p越大,工作机理,复合地基,复合地基受力特性,2、桩传递轴向力的特征,桩基础:s桩顶=s土表面=s承台,s桩顶以下桩s相应部位的土,土对桩产生的侧摩阻力方向向上,为正摩阻力,最大轴向力Nmax出现在桩的顶部。,工作机理,复合地基,复合地基受力特性,CFG桩复合地基:s桩顶s桩间土表面 s基础底面,Nmax,工作机理,复合地基,复合地基受力特性,负摩阻力作用:,桩基础中:(桩穿越欠固结土层、地下水位变化等情况),负摩阻力对桩的承载力有不利的影响。,CFG桩复合地基中:(褥垫
14、层的存在),负摩阻力对桩的承载力有不利的影响。,负摩阻力对桩间土的承载力有提高的作用。,它对提高桩间土的承载力,减少复合地基的沉降变形起着有益的作用。,工作机理,复合地基,复合地基受力特性,3、桩间土应力分布,刚性基础下,不同位置处桩间土的应力不同。,s1,s1s2,s1/s2=1.251.45,工作机理,复合地基,复合地基受力特性,四、复合地基变形特性,1、CFG桩复合地基变形模式,P=0,H0,L,Ht,ss,sp,上,L,下,sp,ss,工作机理,复合地基,复合地基变形特性,sp=sp(忽略桩身压缩量),上=ss-sp,下=sp-ss,L-L=s1(加固区沉降量),s1=上+下=ss-s
15、p+sp-ss,sp=sp,s1=ss-ss,ss=s1+s2,s3=H0-Ht,s=s1+s2+s3=ss+s3,工作机理,复合地基,复合地基变形特性,2、CFG桩复合地基沉降影响因素,1)、p、L对s的影响,地质条件相同,p相同时,L,上和下。,L,s2,s1,L,s,S随L而,s1,,s2,P不变,Ls1/s,s2/s。,L不变,ps1/s,s2/s 变化不大。,工作机理,复合地基,复合地基变形特性,2)、其他指标对s的影响,H p 上。,下卧层较硬 下。,s1=上+下,s1,3)、基础尺寸对s的影响,天然地基:p相同,bs,b压缩层厚度,复合地基:p、L、m相同,bs1,s2 s,综合
16、考虑桩长L和基础宽度b两个因素,用L/b作为参量,P、m相同,L/bs,L/b=6时,s2/s已经很小,工作机理,复合地基,复合地基变形特性,3、CFG桩复合地基深层变形性状,曲线1:天然地基土,p=119kPa,曲线2:9桩复合地基,p=320kPa,s=119kPa,Zl时,s1s2,浅层土,Zl时,s1s2,深层土,桩的设置使一部分荷载传入地基深层,工作机理,复合地基,复合地基变形特性,桩对桩间土变形的影响:,桩对桩间土的侧向约束使得ss,随着桩数量的增加ss下降的程度越大,褥垫层的设置必然会存在负摩阻力区,桩对桩间土有向上的摩阻力影响,使得ss。,荷载较小时,桩侧摩阻力起主要作用,端阻
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- CFG 水泥 粉煤 碎石

链接地址:https://www.31ppt.com/p-5421145.html