（岩土工程专业论文）cfg桩复合地基承载特性及工程应用研究.pdf

唆， 0影毳翳u一p。誓l ad i s s e r t a t i o ni ns t r u c t u r ee n g i n e e r i n g r e s e a r c ho nb e a r i n gc h a r a c t e r a n d e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o no f c f gp i l ec o m p o s i t eg r o u n d b yz h a n g h u i l e s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rl i u b i n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 0 8 r ， llii吟。i r-l泣“o氛， ，-、， 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的 研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的 研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：裂勤、 日期： 7 口口善，9 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。) 学位论文作者签名：磷毽甜、 导师签名：别啾 签字日期：y 。l f 丘缈 签字日期：沙呼t 厂尸 矗 j j j l c f g 桩复合地基承载特性及工程应用研究 摘要 c f g 桩复合地基是一项比较新的地基处理技术，工程应用广泛，但理论研究还不充 分。本课题结合c f g 桩本身的特点，着重从理论上研究了c f g 桩的承载力、沉降、成孔 稳定性问题，并结合工程实例加以验证，通过数值模拟进行对比分析。 依据c f g 桩复合地基等沉面的特殊性，创新的提出c f g 桩复合地基的“双剪切破坏 模型 ，这将有助于进一步完善复合地基破坏理论本身的研究，也将对涉及到破坏理论 的相关研究产生影响；结合新模型，全面研究了中性点理论、褥垫层厚度确定、中性点 处桩体轴向应力、“双剪切破坏模型 上下两部分承载力理论推导，以及承载力计算的 新方法，并结合实例验证了模型的可靠性和正确性。 概述了常用沉降计算方法解析法、数值法和经验公式，探讨了c f g 桩复合地基 沉降计算经验公式，对几种常用方法进行对比分析从c f g 桩复合地基沉降变形模式出 发，推导出一种考虑桩一土一垫层相互作用的沉降计算方法以及桩、土应力比公式 利用室内三轴试验，给出了获取饱和土体孔隙压力系数的计算方法，然后利用毛细 现象的特点，理论上得出了计算孔隙压力系数的公式；讨论了c f g 桩干成孔稳定性， 计算出于成孔时的最大钻孔深度，然后分析了泥浆护壁下的孔壁稳定性，最后利用前面 得出的饱和土孔隙压力系数计算方法，进行c f g 桩钻孔时效稳定性分析 采用a n s y s 中所提供的d m c k e r - p r a g e r 弹塑性模型，结合c f g 桩特点建模，基于 有限元方法计算c f g 桩复合地基沉降、承载力问题，与理论研究进行对比。 结合沈车新厂办公楼建设，新厂场地地质条件复杂，办公楼修建在天然地基上承载 力不足，需要进行处理，并初步提出七种方案，通过经济、技术等方面的比选，建议采 用方案五：桩端放在第层粗砂上的c f g 桩复合地基和独立基础。 关键词：c f g 桩复合地基；承载力；沉降；稳定性；有限元 n i 一 东北大学硕士论文 a b s t r a c t ：r e s e a r c ho nb e a r i n gc h a r a c t e ra n d e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n o fc f gp i l ec o m p o s i t e g r o u n d a b s t r a c t c f gp i l ec o m p o s i t eg r o u n di san e wf o u n d a t i o nt r e a t m e n tt e c h n i c i ti se x t e n s i v eu s e d , b u tt h et h e o r yi s n tf u l l yr e s e a r c h e d t h i sa s s i g n m e n ta p p r o a c h e sc f gp i l e sb e a r i n gc a p a c i t y , s e t t l e m e n ta n dp o r e f o r m i n gs t a b i l i t yf r o mt h e o r y i ti sp r o v e db yi n s t a n c ea n dc o m p a r i s e d w i t hn u m e r i c a lm o d e l i n g a c c o r d i n gt ot h ep a r t i c u l a r i t ya b o u te q u a ls e t t l e m e n ts u r f a c eo fc f gp i l e ，t h et w os h e a r f a i l u r em o d e li sf i r s tb r o u g h to u t i tw i l lm a k ec o m p o s i t eg r o u n df a i l u r et h e o r yp e r f e c t c o m b i n i n gw i t hn e wm o d e l ，o v e rs t u d y i n gs t a rp o i n tt h e o r y , c u s h i o nt h i c k n e s s ，a x i a ls t r e s s n e a rs t a rp o i n t ，a n dn e wm e t h o da b o u tb e a r i n gc a p a c i t y t h en e wm o d e l sr e l i a b i l i t ya n d t r u e n e s sa r ep r o v e db yi n s t a n c e s t h i sa s s i g n m e n ti n t r o d u c e st h es t a n d a r ds e t t l e m e n tc o m p u t i n gm e t h o d sw h i c ha r e a n a l y s i s ，n u m e r i c a la n de m p i r i c a l f o r m u l a i td i s c u s s e se m p i r i c a lf o r m u l ao fc f gp i l e c o m p o s i t eg r o u n d ，a n dc o n t r a s t e st h e s em e t h o d s t h e c a l c u l a t i o nm e t h o da n dt h ef o r m u l a so f p i l e s o i ls t r e s sr a t i oc o n s i d e r i n gt h ei n t e r a c t i o no fp i l e s o i l - c u s h i o na r ed e d u c e d t h e ya r e b a s e do nt h es e t t l e m e n tm o d e lo fc f gp i l ec o m p o s i t eg r o u n d a t t a i nt l l i si m p o r t a n tc o e f f i c i e n tu s i n gn o r m a lt r i a x i a lc o n s o l i d a t i o nu n d r a i n e dt e s ta n d m e a s u r i n gp o r ep r e s s u r e u t i l i z i n gc a p i l l a r yp h e n o m e n o na n de q u i l i b r i u mr u l e ，t h ep a p e r d e d u c e dc o m p u t a t i o nf o r m u l af o rp o r ep r e s s u r ec o e f f i c i e n to fs a t u r a t e ds o i l t h i sa s s i g n m e n t d i s c u s s e st h ed i r e c tp o r e f o r m i n gs t a b i l i t yo fc f gp i l e ，a n dc a l c u l a t e sm a x i m a ld r i l l i n gd e p t h w h e nd r i l l i n g t h e ni ta n a l y s e ss t a b i l i t ya b o u tw a l lo fh o l eb ym u d d yw a t e rp r o t e c t i o n , a n d r e s e a r c h e st h ea g i n gs t a b i l i t yw h e nd r i l l i n gb yu s i n gt h ef o r m u l af o rp o r ep r e s s u r ec o e f f i c i e n t o fs a t u r a t e ds o i l u s i n gt h ed r u c k e r - p r a g e re l a s t i c - p l a s t i cm o d e lw h i c hi s o f f e r e db ya n s y s ，t h i s a s s i g n m e n tb u i l d sm o d e lw i t hc f gp i l e sf e a t u r e s ，c a l c u l a t e st h ec f g p i l e sb e a r i n gc a p a c i t y a n ds e t t l e m e n tb yf i n i t ee l e m e n tm e t h o d ，t h er e s u l tc a nc o m p a r ew i t ht h e o r y t h en e ws h e ny a n gt r a i nc a r r i a g ew o r k si sb u i l d d m g g e o l o g i c a lc o n d i t i o n so fn e w f a c t o r ya l ec o m p l e x b e a r i n gc a p a c i t yo fn a t u r a lf o u n d a t i o ni sn o te n o u g h ，i tn e e dd i s p o s e d s e v e np r o j e c t sa l eb r o u g h tf o r w a r d a c c o r d i n gt oc o m p a r i n gw i t he c o n o m ya n dt e c h n i c ，t h e i 东北大学硕士论文 b e s tf o u n d a t i o nt r e a t m e n tw h i c hi sc f gp i l ec o m p o s i t eg r o u n di ss e l e c t e df r o mt h ef i r s t e l e c t i n gp r o g r a m m e s k e yw o r d s ：c f gp i l ec o m p o s i t eg r o u n d ；b e a r i n gc a p a c i t y ；s e t t l e m e n t ；s t a b i l i t y ；f i n i t e i v 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要 a b s t r a c t i i i 第一章绪论l 1 1 课题研究背景及问题提出1 1 1 1 研究的背景1 1 1 2 问题的提出：1 1 2 研究的目的和意义4 r 2 1 研究的目的4 1 2 2 研究的意义5 1 3 研究现状与评述1 5 1 3 1 研究现状5 1 3 2 研究现状评述。8 1 4 主要研究内容。9 第二章c f g 桩复合地基1 0 2 1 引言1 0 2 2 刚性桩类型的确定1 0 2 3 桩体材料和配比一l1 2 3 1 振动沉管成桩工艺桩体材料的性状l l 2 3 2 长螺旋钻管内泵压灌注成桩工艺桩体材料的性状1 2 2 4c f g 桩复合地基的工程特性1 3 2 4 1c f g 桩的承载力提高幅度大，可调性强1 3 2 4 2c f g 桩的适用范围广一l3 2 4 3c f g 桩的桩体的排水作用1 4 2 4 4c f g 桩的时间效应1 4 2 5c f g 桩复合地基褥垫层1 4 2 5 1 褥垫层的作用1 4 东北大学硕士学位论文 目录 2 5 2c f g 桩复合地基褥垫层的合理厚度1 5 2 6 垂直荷载下c f g 桩复合地基性状。1 6 2 6 1 桩土受力时程曲线16 2 6 2 桩、土荷载分担16 2 6 3 不同部位桩的受力1 7 2 6 4 桩传递轴向力的特征1 7 2 6 5 桩间土应力分布1 9 2 7 承载力影响因素分析1 9 2 7 1 桩长1 9 2 7 2 桩径、桩间距1 9 2 7 3 桩体刚度、强度2 0 2 7 4 褥垫层2 0 2 7 5 成桩工艺2 1 2 7 6 布桩方式2 1 2 7 7 边载效应21 2 7 8 桩间土、桩端土的性质2 2 2 7 9 基础宽度和埋深2 2 2 8 本章小结2 3 第三章c f g 桩复合地基承载力计算2 4 3 1 引言2 4 3 2 常用承载力计算公式。2 4 3 3 承载力计算新方法。2 5 3 3 1c f g 桩复合地基竖向承载特性2 6 3 3 2 中性点理论2 6 3 3 3c f g 桩复合地基承载力新模型2 7 3 3 4 褥垫层厚度的确定2 8 3 3 5 中性点处桩体轴向应力的确定2 9 3 3 6 复合地基承载力的计算3 0 3 4 “双剪切破坏 _ 一上部太沙基破坏模型承载力理论解推导3 l v 东北大学硕士学位论文 目录 3 4 1 基本假定3 1 3 4 2 凝聚力、基础两侧土超载引起的极限承载力。3 2 3 4 3 土的自重厂所引起的地基承载力3 5 3 4 4 上部太沙基破坏模型承载力计算3 6 3 5 “双剪切破坏_ - 下部迈耶霍夫破坏模型承载力理论解推导3 6 3 5 1 基本假定3 6 3 5 2 凝聚力、基础两侧土超载引起的极限承载力3 6 3 5 3 土的自重y 所引起的地基承载力4 2 3 5 4 下部迈耶霍夫破坏模型承载力计算。4 3 3 6 简化公式4 4 3 7 实例验证4 4 3 8 本章小结4 6 第四章c f g 桩复合地基变形分析4 7 4 1 引言4 7 4 2 复合地基变形计算基本方法4 7 4 2 1 解析法4 7 4 2 2 数值解法4 8 4 2 3 复合地基变形计算经验公式4 8 4 2 4c f g 桩复合地基变形计算经验公式的探讨。5 l 4 3 几种常用变形计算方法的对比分析5 3 4 4c f g 桩复合地基变形计算5 4 4 5 考虑桩土垫层相互作用的沉降计算方法5 6 4 5 1 变形模式5 7 4 5 2 基本假定5 7 4 5 3 公式推导5 7 4 5 4 参数值的确定5 9 4 6 本章小结6 0 第五章孔隙压力系数及孔壁稳定性探讨6 1 v t 东北大学硕士学位论文 目录 5 1 引言6 1 5 2 孔隙压力系数的理论推导6 1 5 2 1 各向等压作用下孔隙压力系数b 6 2 5 2 2 偏压应力作用下孔隙压力系数彳6 2 5 2 3 考虑中主应力的孔隙压力系数。6 3 5 3 饱和孔隙压力系数的确定6 3 5 3 1 室内三轴试验确定孔隙压力系数彳和b 6 3 5 3 2 毛细现象作用下的有效应力6 4 5 3 3 利用毛细现象确定孔隙压力系数6 5 5 4 非饱和土的研究。6 7 5 4 1 非饱和土有效应力的发展与现状6 7 5 4 2 非饱和土孔隙压力系数：7 0 5 5 桩孔稳定性分析7 l 5 5 1 干成孔孔壁稳定性一7 l 5 5 2 泥浆护壁下孔壁稳定性分析7 2 5 5 3c f g 桩钻孔时效稳定性分析7 5 5 6 本章小结7 7 第六章c f g 桩复合地基有限元分析及对比7 9 6 1 引言7 9 6 2 有限元软件a n s y s 简介7 9 6 3 有限元分析的计算条件和简化处理8 0 6 3 1 有限元分析的基本计算条件8 0 6 3 2 有限元分析的简化处理8 2 6 4c f g 桩复合地基有限元分析8 2 6 4 1c f g 桩模型计算方案一8 2 6 4 2 建模及单元划分8 2 6 4 3 位移云图分析8 3 6 4 4 桩的间距和桩的长短对应力和沉降的影响8 5 6 5 本章小结一9 3 v i l 东北大学硕士学位论文 目录 第七章地基处理方案的比选9 4 7 1 引言9 4 7 2 常用地基处理方法的适用条件9 4 7 3 地基处理设计的依据与原则9 6 7 3 1 地基处理设计的依据一9 6 7 3 2 地基处理设计原则9 6 7 4 地基处理设计流程9 6 7 5 工程实例( 以沈车新厂建设为背景) 9 7 7 5 1 企业概述9 7 7 5 2 场地工程地质及水文地质条件。9 8 7 5 3 场地土层承载特性9 9 7 5 4 岩土工程分析1 0 0 7 6 沈车新厂办公楼地基处理方案比选。1 0 1 7 6 1 基础底面荷载估算1 0 1 7 6 2 方案比选考虑因素1 0 1 ， 7 6 3 地基处理方案初选1 0 2 7 6 4 各方案材料用量、挖土方量估算1 1 0 7 6 5 各方案经济比较。11 3 7 7 本章小结1 1 6 第八章结论1 1 7 参考文献1 1 8 致谢1 2 3 作者简介。1 2 4 攻读硕士学位期间发表论文及科研1 2 5 v 1 i i 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景及问题提出 1 1 1 研究的背景 沈阳机车车辆有限责任公司( 以后简称“沈车 ) 是隶属于中国北方机车车辆工业 公司的国有大中型企业，现地处沈阳市皇姑区，是沈阳市商业、服务、旅游的黄金地段。 随着沈阳市城市不断的发展，它极大的限制了沈阳城区改造和沈阳市建设总体规划的实 施。另外，沈车成立已8 0 多年，旧厂房维修、旧设备更新所需经费庞大，新的生产技 术需要引进，为满足本身经济发展要求，必须走可持续性发展道路。沈阳市人民政府对 沈阳机车车辆有限责任公司搬迁高度重视，在2 0 0 5 年，沈阳市人民政府正式提出了沈 阳机车车辆有限责任公司整体搬迁的议向。 2 0 0 6 年4 月2 7 日，沈阳市人民政府召开市长会议，对沈阳机车车辆责任有限公司 的搬迁改造及主辅分离工作做出了具体安排，下达了关于沈阳机车车辆责任有限公司 搬迁改造及主辅分离工作会议纪要2 0 0 6 年5 月1 7 日，中国北方机车车辆工业公司 与沈阳市人民政府正式签署了沈阳机车车辆有限责任公司搬迁协议书。 沈阳机车车辆有限责任公司将利用本次搬迁改造的机遇，以位置换资金，以资金换 空间，进而求得技术创新和发展。新工厂建设将围绕资源整合、要素重组、流程优化、 企业再生、节能降耗、防止污染和提高劳动生产率这一中心，以产品为龙头、以市场为 向导、以效益为目的，调整产品结构和产业结构，采用“先进、成熟、可靠、经济、适 用 的工艺装备，将主导产业化的机车车辆制造检修基地，在产业管理、产品质量、工 艺技术、工程装备、环境规划和绿化等方面均为国内同行领先的现代化企业。 1 1 2 问题的提出 沈车新厂建设用地位于沈阳市经济技术开发区，南临开发大道，东面隔1 6 0 m 高压 走廊为四号街，北面隔5 0 0 m 宽预留用地为京沈高速公路，西面为开发区规划道路及预 留用地。开发大道临厂区段目前铺设部分路基，道路红线宽8 0 m ，四号路待建，道路红 线宽2 2 m 。在用地范围内有少量居民需要拆迁。场地近似一梯形，东西两个近似平行边 分别长1 5 3 8 7 6 2 m 、1 0 9 2 9 0 1 m ，北面斜边为1 0 2 7 1 3 3 m ，南面沿开发大路长6 6 9 8 0 8 m 。 用地面积1 0 9 1 4 7 h m 2 ( 合1 6 3 7 2 0 6 5 亩) 。场地内有1 5 h m 2 鱼塘，其余部分地势平坦， 北高南低，南北虽有近4 m 高差，但自然坡度仅约2 6 ，自然标高在3 2 6 0 , - - - - 3 6 6 0 m ( 1 9 8 5 年国家高程系，下同) 。厂区铁路专用线由东北角引入。 新厂区内有一水库，旧鱼塘星罗棋布，鱼塘平面尺寸、深度均不清，且内有淤泥， 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 但在三通一平时用推土机推平，并未作任何加固处理。众所周知，素填土( 粉土和少量 植物根系组成) 一般分布不均匀、密实度较差、承载力低堆积时间短( 不足一年) 为 欠固结土，其厚度较大，更主要的是区内分布不连续，如果基础落在软硬不均的地基上， 容易产生不均匀沉降。若填土作地基，必须采取增加刚度、强度和整体性等防治不均匀 沉降措施，提高和改善建( 构) 筑物对地基不均匀沉降的适应能力。另外，鱼塘与水库 底层存在淤泥，厚度与分布面积不详，且勘查资料显示，地下还存在承载力为l o o k p a 的粉质粘土，在其上作基础也是需要慎重考虑。 由于场地内存在软弱地基，结合勘查及工程要求，需要优化处理。地基处理的方法 很多，不同的土层可采用不同的地基处理方法。在新厂区内，软弱的、需要处理的土层 主要有淤泥、人工填土和粉细砂。处理淤泥的方法很多，常用的有：c f g 桩、换( 填) 垫 层法、预压法( 时间长) 、深层搅拌法( 淤泥深使用) 、高压喷射注浆法、抛石挤淤、土 工织物、灰砂桩、桩基等。处理人工填土的方法有：预压法、强夯法、振冲法、挤密桩 法、砂石桩法、高压喷射注浆法、灰砂桩、c f g 桩、桩基等。处理粉砂、细砂的方法有： 强夯法、振冲法、深层搅拌法、c f g 桩、桩基等。 换( 填) 垫层法根据处理方法的不同分为两种方法，一种是在天然地层上铺设垫层， 作为人工填筑的持力层；另一种是将表层一定深度的软弱层挖除，然后置换回填好的垫 层。垫层可提高持力层的承载力，减少地基的沉降量，部分消除土的湿陷性和胀缩性， 防止土的冻胀，改善土的动力特性。该法适用于各类软弱土( 如淤泥类土、饱和软弱粘性 土、素填土等) 和特殊性土( 如湿陷性土、胀缩性土，季节冻土等) 该法常用于轻型建 筑和表层建筑。 预压法是在建筑物建造以前，在场地内堆土或其他重物，进行预压，使地基在预压 荷载作用下固结，在地基强度提高到符合要求后，就卸除荷载，然后按照设计要求修建 建筑物。这种方法对各类软弱地基，包括天然沉积层或人工冲填的土层，如沼泽士、淤 泥、淤泥质土以及冲填土等都是行之有效的。近年来预压加固在施工工艺、施工机械和 排水材料等方面得到了较大发展，如打入袋装砂井和塑料排水板等方法，还有真空预压 和降水预压等。通常预压荷载的大小宜接近设计荷载，但不得超过地基的极限荷载，以 免地基发生剪切破坏。如果确实需要施加较大的荷载时，可分级施加，并严格控制加荷 速率，使之与地基强度相适应，加荷太快，产生较大的超静水压力，破坏土的结构，强 度降低。 强夯法是在重锤夯实的基础上发展起来的，即以s t - - - - 3 0 t 的重锤，$ m 一- , 2 0 m 的落距 自由下落对土进行强力夯击的一种地基加固方法。强夯时对地基土施加很大的夯击能， 在地基土中产生的冲击波和动应力，可提高土体强度，降低土的压缩性，起到改善砂土 的振动液化性和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。强夯法适用于杂填土、碎石土、砂土、 低饱和度粉土、粘性土以及湿陷性黄土的地基加固中，不但可以陆上施工，而且可以水 下夯实。 j ：、。， 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 振冲法就是在高压水流的作用下边振边冲，使松砂地基变密，或在粘性土地基中成 孔，在孔中填入碎石制成一根根的柱体，这样的桩体和原来的土体构成比原天然地基抗 剪强度高和压缩性小的复合地基。振冲法分为振冲置换法和振冲密实法两类，其中振冲 置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于2 0 k p a 的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土 等地基，振冲密实法适用于粉土和砂土的地基处理。 挤密桩法是通过沉管( 锤击、振动) 、冲击或爆扩方法成孔，使土侧向挤出挤密桩周 围，提高桩间土的密实度和承载力，消除湿陷性。孔中填以素土分层击实成土桩，填以 灰土击实则为灰土桩。挤密桩法一般用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂 填土地基，处理深度5 m 1 5 m ；当地基土含水量大于2 3 及其饱和度大于0 6 5 时，不宜 选用此类方法。 砂石桩法通过沉管( 锤击、振动) 挤密桩间土，沉管下端为可开口的活瓣桩尖或预制 桩尖，通过桩管灌入砂石，边拔管边振动( 或锤击) 形成砂石桩以形成复合地基。砂石桩 法适用于处理松散砂土、素填土和杂填土等地基，对在饱和粘性土地基上不以变形为主 要控制条件的工程也可采用砂石桩置换地基。 深层搅拌法是通过特制的深层搅拌机在地基深部将固化剂与地基土就地强制地搅 拌形成水泥土桩或水泥土块体的加固地基的方法。深层搅拌法用于处理的土类为淤泥、 淤泥质土、粉土和含水量较高、地基承载力标准值不大于1 2 0 k p a 的软粘土。 高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压 设备使浆液或水成2 0 k p a - - 一4 0 k p a 的高压射流从喷嘴中射出来，冲击破坏土体，同时钻 杆以一定的速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强度强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中 形成一个固结体来达到加固目的。高压喷射注浆法主要用于淤泥、淤泥质土、粘性土、 粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土地基的处理。对地下水流速过大，浆液无法在注 浆管周围凝固的情况和无充填物的岩熔地段、涌冻土以及对水泥有严重腐蚀的地基，均 不宜采用高压喷射注浆法。高压喷射注浆法所形成的固结体形状一般分为旋喷、定喷和 摆喷三种形式。旋喷法主要用于加固地基、提高地基的抗剪强度、改善土体的变形性质 等；定喷法和摆喷法主要用于基坑防渗改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程 对于常年积水的地段，排水困难，泥炭呈流动状态，厚度软薄，表面无硬壳，片石 能沉达底部的泥沼或软土地段采取了抛石挤淤的方法，抛投片石的大小随淤泥的稠度而 论，对于易流动的淤泥，片石可稍小些。抛投的顺序，先从路堤的中部开始，中部向前 完成后再渐次向后两侧扩展，以使淤泥向两旁挤出。片石抛出水面后，再用重型压路机 振动碾压密实，然后在其上铺筑砂砾反滤层，再行填土。 土工织物这是一种新技术，适于表层砂、粘土的地基土土工织物与砂垫层复合加 固软土地基的设计理论，至今仍处于探索阶段。它是一种柔性加筋材料，只能承受拉应 力，不能承受压应力。所以，土工织物用作加筋材料时，应沿张拉弧方向布置拉筋，以 发挥土工织物对土体的约束和抗阻作用。土工织物的高强度和韧性与一定厚度的砂石层 东北大亭碛士学位论文第1 章绪论 共同作用，将局部集中荷载向更大范围扩散，减少应力集中，明显地提高地基抵抗变形 能力，减少地基沉降和隆起，使沉降趋于均匀。采用土工织物方法处理地基土多用于江 河坝基，在设计厂房时，遇到这种地基土同样可使用这种处理方法。 灰砂桩是生石灰和砂按一定比例形成的散体材料桩，主要用于处理淤泥质上、含水 量较高的杂填土等软土地基，能有效地提高地基承载力，既可机械成孔，也可人工成孔， 具有少开挖、施工方便、工期短、可利用地方材料、造价相对较低等特点。 加筋法是在土体中加入条带、纤维等土工积物或土工网格等抗拉材料，依靠它改善 土的力学性能，提高土的强度和稳定性的方法。地基加筋法施工简便，工程费用低，施 工进度快，在处理高填方格基，堤坝填土及具有洞穴或松软的不均匀软弱地基效果十分 明显。 水泥粉煤灰碎石桩( c r e m e n tn y a 出g r a v e lp i l e s ，以后简称砧c f g 桩如) 是由水泥、 粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩向土、褥垫层一起形成复 合地基。c f g 桩复合地基适用于条形基础、独立基础，也适用于筏形基础、箱形基础。 就土而言，适用于处理粘性土、粉土、砂土、淤泥质土地基。从挤密效果看，既可用于 挤密效果好的土，也可用于挤密效果差的土c f g 桩适用于多层建筑、高层建筑的地基 处理，目前已经被广泛用于高层建筑。 桩基础和深基础适用范围有：天然地基软弱土；高层建筑；重型设备。 c f g 桩复合地基具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点， 其形成的复合地基具有其他散体桩复合地基及中粘结强度桩复合地基所不具有的工程 特性：承载力提高幅度大；可调性强；c f g 桩的适用范围广：桩体具有排水作用。通过 对各种地基处理方法的比选，经分析研究认为采用c f g 桩复合地基较为合适。本课题就 是基于上述情况展开的。 1 之研究的目的和意义 1 2 1 研究的目的 随着沈阳市经济的发展，大量的工业与民用建筑及交通设施不断兴建，工程建设不 仅在地质条件较好的场地，在较差的场地也不断的开发利用。沈车新厂场地内存在广泛 的未经处理填土、淤泥和承载力较低的粉质粘土，以往常用桩基处理，桩端设置在地质 条件较好的持力层上，但工程造价高，施工难度大，且工期长。 c f g 桩复合地基桩体材料可以掺人工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间士的 承载能力，经济效益和社会效益非常显著。特别是近年来，该技术已在北方地区的高层 建筑地基处理中应用。由于c f g 桩复合地基技术具有施工速度快、工期短、质量容易控 制、工程造价低廉的特点，目前已成为北京及周边地区应用最普遍的地基处理技术之一。 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 在沈车新厂建设中，采用c f g 复合地基处理，既能很好的解决新厂场地承载力和沉 降问题，同时还能达到安全、适用、经济 ： 垮， 1 2 2 研究的意义 对于任一项新技术，其发展必然经过实践理论实践的过程，c f g 桩复合地 基也不例外。c f g 桩是一项比较新的地基处理技术，工程实践比较多，但理论方面的研 究还不是很充足。 现今对c f g 桩的研究，多数处在解析法和数值模拟阶段，试验做的比较少( 主要受 试验条件限制) 。对于承载力和沉降，理论分析往往先假设条件，经过弹性力学推导得 出结论。数值方法常基于有限元的思想，通过数值模拟、神经网络和遗传算法等，模拟 实际情况，给出答案。这两种方法，与实际情况相比一般有很大误差。c f g 桩的设计， 多数采用的是经验或半经验半理论公式，考虑的影响因素不够充分，这就决定了其计算 结果的不精确性。 孔隙水对土体的承载特性有很大的影响，在外部荷载的作用下会产生超静孔隙水压 力，并且它是不断变化着的，这就增加了研究的困难程度钻孔过程中，钻孔本身自稳 能力有限，且孔隙水压力是变化的，影响其稳定，容易出现塌孔。 本课题通过对c f g 桩复合地基的研究，对其工作机理的认识更充分，对沉降和承载 力计算更准确，对孔壁的稳定进行分析，以便用于指导工程实践。 1 3 研究现状与评述 1 3 1 研究现状 张晶、李斌m 1 ( 1 9 9 9 ，合肥工业大学学报) ，通过对工程软土层进行复合地基处理 后的静载试验结果，分析了c f g 桩复合地基的承载力性状，并对单桩、桩土复合、桩间 土等不同的复合地基试验结果进行了分析对比，这些试验结果和分析结论对指导安徽省 长江和淮河中下游软弱地基处理和加固具有一定的参考价值。 李春灵n 2 1 ( 1 9 9 9 ，建筑科学) ，通过有无边载作用下，c f g 桩复合地基承受竖向静 载试验的对比，分析了边载对复合地基的影响，边载的作用主要是提高桩间土的承载力， 而对桩的承载力影响力不大，同时桩土荷载分担也受边载影响。试验结果说明，对于较 高强度的土适当提高复合地基深度修正系数是可行的。 张尚东、娄国充、刘俊彦n ( 2 0 0 0 ，石家庄铁道学院学报) ，结合实际地基处理工 程，通过现场试验，对c f g 桩复合地基的加固机理和在荷载作用下桩、土的受力特性进 行了研究分析，在此基础上提出了c f g 桩复合地基承载力计算公式，经工程实测验正， 计算值与实测值比较接近。 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 赖伟、熊峰n 司( 2 0 0 l ，四j l l 大学学报) ，以层桩横向各同性弹性半空间地基模型并 采用有限子域方法为基础，建立了群桩一土一承台结构在斜向荷载作用下的共同作用的数 值分析方法。该方法考虑了地基土的成层非均匀性和同层非均匀性以及竖向荷载与水平 荷载之间的耦合等因素，并将承台视为厚板组合单元，使分析更接近实际工作状态。算 例表明，此方法计算方便，精度较高。 董必昌、郑俊杰n 研( 2 0 0 2 ，岩石力学与工程学报) ，从c f g 桩复合地基沉降变形模 式出发，推导出一种考虑桩一土一垫层相互作用的沉降计算方法以及桩土应力比公式，并 讨论了参数取值问题。 池跃君、沈伟、宋二祥n 叼( 2 0 0 2 ，岩土力学) ，根据桩、土和垫层的协向作用