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水泥粉煤灰碎石桩地基

水泥粉煤灰碎石桩地基
水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash Gravel Pile),简称CFG桩,是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法。

它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌合后制成具有一定强度的桩体。

其骨料仍为碎石,用掺入石屑来改善颗粒级配;掺入粉煤灰来改善混合料的和易性,并利用其活性减少水泥用量;掺入少量水泥使具一定粘结强度。

它不同于碎石桩,碎石桩是由松散的碎石组成,在荷载作用下将会产生鼓胀变形,当桩周土为强度较低的软粘土时,桩体易产生鼓胀破坏;并且碎石桩仅在上部约3倍桩径长度的范围内传递荷载,超过此长度,增加桩长,承载力提高不显著,故此碎石桩加固粘性土地基,承载力提高幅度不大(约20%~60%)。

而CFG桩是一种低强度混凝土桩,可充分利用桩间土的承载力,共同作用,并可传递荷载到深层地基中去,具有较好的技术性能和经济效果。

1.特点及适用范围
CFG桩的特点是:改变桩长、桩径、桩距等设计参数,可使承载力在较大范围内调整;有较高的承载力,承载力提高幅度在250%~300%,对软土地基承载力提高更大;沉降量小,变形稳定快,如将CFG桩落在较硬的土层上,可较严格地控制地基沉降量(在10mm以内);工艺性好,由于大量采用粉煤灰,桩体材料具有良好的流动性与和易性,灌筑方便,易于控制施工质量;可节约大量水泥、钢材,利用工业废料,消耗大量粉煤灰,降低工程费用,与预制钢筋混凝土桩加固相比,可节省投资30%~40%。

CFG桩适于多层和高层建筑地基,如砂土、粉土、松散填土、粉质粘土、粘土、淤泥质粘土等的处理。

2.构造要求
(1)桩径
根据振动沉桩机的管径大小而定,一般为350~400mm。

(2)桩距根据土质、布桩形式、场地情况,可按表7-12选用。

桩距选用表表7-12
注:d——桩径,以成桩后桩的实际桩径为准。

(3)桩长
根据需挤密加固深度而定,一般为6~12m。

3.机具设备
CFG桩成孔、灌筑一般采用振动式沉管打桩机架,配DZJ90型变矩式振动锤,主要技术参数为:电动机功率:90kW;激振力:0~747kN;质量:6700kg。

也可根据现场土质情况和设计要求的桩长、桩径,选用其他类型的振动锤。

亦可采用履带式起重机、走管式或轨道式打桩机,配有挺杆、桩管。

桩音外径分φ325mm和φ377mm两种。

此外配备混凝土搅拌机及电动气焊设备及手推车、吊斗等机具。

4.材料要求及配合比
(1)碎石
粒径20~50mm,松散密度1.39t/m3,杂质含量小于5%。

(2)石屑
粒径2.5~10mm,松散密度1.47t/m3,杂质含量小于5%。

(3)粉煤灰
用III级粉煤灰。

(4)水泥
用强度等级32.5普通硅酸盐水泥,新鲜无结块。

(5)混合料配合比
根据拟加固场地的土质情况及加固后要求达到的承载力而定。

水泥、粉煤灰、碎石混合料的配合比相当于抗压强度为C1.2~C7的低强度等级混凝土,密度大于2.0t/m3。

掺加最佳石屑率(石屑量与碎石和石屑总重量之比)约为25%左右情况下,当w/c(水与水泥用量之比)为1.01~1.47,F/c(粉煤灰与水泥重量之比)为1.02~1.65,混凝土抗压强度约为8.8~1.42MPa。

5.施工工艺方法要点
(1)CFG桩施工工艺如图7-16所示。

图7-16 水泥粉煤灰碎石桩工艺流程
(a)打入桩管;(b)、(c)灌水泥、粉煤灰、碎石振动拔管;(d)成桩
1-桩管;2-水泥、粉煤灰、碎石桩
(2)桩施工程序为:桩机就位→沉管至设计深度→停振下料→振动捣实后拔管→留振10s→振动拔管、复打。

应考虑隔排隔桩跳打,新打桩与已打桩间隔时间不应少于7d。

(3)桩机就位须平整、稳固,沉管与地面保持垂直,垂直度偏差不大于1.5%;如带预制混凝土桩尖,需埋入地面以下300mm。

(4)在沉管过程中用料斗在空中向桩管内投料,待沉管至设计标高后须尽快投料,直至混合料与钢管上部投料口齐平。

如上料量不够,可在拔管过程中继续投料,以保证成桩标高、密实度要求。

混合料应按设计配合比配制,投入搅拌机加水拌合,搅拌时间不少于2min,加水量由混合料坍落度控制,一般坍落度为30~50mm;成桩后桩顶浮浆厚度一般不超过200mm。

(5)当混合料加至钢管投料口齐平后,沉管在原地留振10s左右,即可边振动边拔管,拔管速度控制在1.2~1.5m/min左右,每提升1.5~2.0m,留振20s。

桩管拔出地面确认成桩符合设计要求后,用粒状材料或粘土封顶。

(6)桩体经7d达到一定强度后,始可进行基槽开挖;如桩顶离地面在1.5m 以内,宜用人工开挖;如大于1.5m,下部700mm亦宜用人工开挖,以避免损坏桩头部分。

为使桩与桩间土更好地共同工作,在基础下宜铺一层150~300mm厚的碎石或灰土垫层。

6.质量控制
(1)施工前应对水泥、粉煤灰、砂及碎石等原材料进行检验。

(2)施工中应检查桩身混合料的配合比、坍落度、提拔杆速度(或提套管速度)、成孔深度、混合料灌人量等。

(3)施工结束后应对桩顶标高、桩位、桩体强度及完整性、复合地基承载力以及褥垫层的质量进行检查。

(4)水泥粉煤灰碎石桩复合地基的质量检验标准见表7-13。

水泥粉煤灰碎石桩复合地基质量检验标准表7-13
注:1.夯填度指夯实后的褥垫层厚度与虚体厚度的比值。

2.桩径允许偏差负值是指个别断面。

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