CFG樁復(fù)合地基設(shè)計方法與工程應(yīng)用的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各類建筑工程如雨后春筍般涌現(xiàn)，對地基的承載能力和穩(wěn)定性提出了更高要求。地基作為建筑物的基礎(chǔ)，其質(zhì)量直接關(guān)系到整個建筑的安全與穩(wěn)定。我國地域遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，從沿海的軟土地基到內(nèi)陸的黃土、膨脹土等特殊土地基，在建筑工程建設(shè)中，常常面臨地基承載力不足、沉降過大等問題。若地基處理不當，可能導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)傾斜、開裂甚至倒塌等嚴重后果，不僅危及人民生命財產(chǎn)安全，還會造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，地基處理成為建筑工程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。在眾多地基處理方法中，CFG樁復(fù)合地基以其獨特的優(yōu)勢脫穎而出，成為一種廣泛應(yīng)用的地基處理技術(shù)。CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成。其強度等級在C5-C30之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG樁復(fù)合地基由樁、樁間土和褥墊層共同組成，通過褥墊層的調(diào)節(jié)作用，使樁和樁間土共同承擔荷載，充分發(fā)揮樁體的側(cè)阻和端阻作用，從而有效提高地基承載力。在實際工程中，CFG樁復(fù)合地基技術(shù)展現(xiàn)出了卓越的性能。在某高層建筑工程中，原地基為軟弱粘性土，承載力較低，無法滿足上部結(jié)構(gòu)的要求。采用CFG樁復(fù)合地基處理后，復(fù)合地基的承載力得到顯著提高，有效控制了地基沉降，確保了建筑物的安全穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的樁基相比，CFG樁復(fù)合地基由于可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，工程造價一般為樁基的1/3-1/2，經(jīng)濟效益顯著。同時，在施工過程中，CFG樁施工時無需泥漿護壁，沒有泥漿外運，既節(jié)約了成本，又無環(huán)境污染，具有良好的環(huán)保效益。盡管CFG樁復(fù)合地基在工程實踐中取得了良好的應(yīng)用效果，但目前其理論研究尚不成熟，設(shè)計方法也有待進一步完善。不同的設(shè)計方法和參數(shù)取值可能導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果存在較大差異，給工程設(shè)計和施工帶來一定的不確定性。因此，深入研究CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計方法，對于提高設(shè)計的準確性和可靠性，充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，具有重要的現(xiàn)實意義。同時，通過對工程應(yīng)用案例的分析，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，也有助于進一步推廣和應(yīng)用該技術(shù)，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀CFG樁復(fù)合地基技術(shù)自問世以來，受到了國內(nèi)外學(xué)者和工程界的廣泛關(guān)注，在設(shè)計理論、施工工藝和工程應(yīng)用等方面均取得了一定的研究成果。在設(shè)計理論方面，國外學(xué)者較早開始了對復(fù)合地基的研究，提出了一些經(jīng)典的理論和方法。例如，基于彈性理論的Mindlin解被廣泛應(yīng)用于計算樁土應(yīng)力比和附加應(yīng)力分布。然而，這些理論大多基于理想條件假設(shè)，與實際工程中的復(fù)雜地質(zhì)條件和施工情況存在一定差異。隨著數(shù)值分析方法的發(fā)展，有限元、有限差分等方法被引入到CFG樁復(fù)合地基的研究中，能夠更真實地模擬樁土相互作用和地基的變形特性。例如，利用有限元軟件可以分析不同樁長、樁徑、樁間距以及褥墊層厚度等參數(shù)對復(fù)合地基性能的影響。但數(shù)值模擬方法的準確性依賴于模型的建立和參數(shù)的選取，如何合理確定這些參數(shù)仍是研究的難點之一。國內(nèi)對CFG樁復(fù)合地基的研究始于20世紀80年代末，經(jīng)過多年的發(fā)展，在理論和實踐方面都取得了顯著成果。在承載力計算方面，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）給出了基于樁土共同作用原理的復(fù)合地基承載力計算公式，考慮了樁體強度、樁間土承載力、置換率等因素。但該公式在實際應(yīng)用中存在一定局限性，對于一些特殊地質(zhì)條件和復(fù)雜工程情況，計算結(jié)果與實際情況可能存在偏差。在沉降計算方面，國內(nèi)學(xué)者提出了多種計算方法，如分層總和法、應(yīng)力修正法等，但這些方法也都有待進一步完善。在施工工藝方面，國外的施工技術(shù)相對成熟，自動化程度較高。例如，一些先進的打樁設(shè)備能夠精確控制樁的垂直度和深度，保證施工質(zhì)量。同時，在施工過程中注重環(huán)境保護，采用低噪聲、低振動的施工工藝，減少對周圍環(huán)境的影響。國內(nèi)在CFG樁施工工藝方面也不斷創(chuàng)新和改進，目前常用的施工方法有長螺旋鉆孔泵送混凝土成樁、振動沉管成樁等。長螺旋鉆孔泵送混凝土成樁工藝具有施工速度快、噪音小、無泥漿污染等優(yōu)點，在城市建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。但在施工過程中，也會出現(xiàn)諸如堵管、斷樁等問題，需要進一步優(yōu)化施工工藝和加強施工管理。在工程應(yīng)用方面，CFG樁復(fù)合地基在國內(nèi)外的各類工程中都有廣泛應(yīng)用。國外主要應(yīng)用于高層建筑、橋梁、道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，通過大量的工程實踐，積累了豐富的經(jīng)驗。國內(nèi)的應(yīng)用范圍更為廣泛，除了上述領(lǐng)域外，還在工業(yè)廠房、機場跑道、港口碼頭等工程中得到應(yīng)用。在不同的地質(zhì)條件下，如軟土地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基等，都成功應(yīng)用了CFG樁復(fù)合地基技術(shù)。例如，在上海地區(qū)的軟土地基上，通過合理設(shè)計和施工CFG樁復(fù)合地基，有效提高了地基承載力，滿足了高層建筑的要求；在西安地區(qū)的濕陷性黃土地基中，采用CFG樁復(fù)合地基處理后，消除了地基的濕陷性，保證了建筑物的安全。盡管CFG樁復(fù)合地基在研究和應(yīng)用方面取得了一定成果，但仍存在一些不足之處?，F(xiàn)有設(shè)計理論還不夠完善，計算方法的準確性有待提高，難以滿足復(fù)雜地質(zhì)條件和多樣化工程需求。施工過程中的質(zhì)量控制還存在一定問題，如樁身質(zhì)量的檢測方法不夠先進，難以準確判斷樁身的完整性和強度。不同地區(qū)的地質(zhì)條件差異較大，缺乏針對性的設(shè)計和施工標準，導(dǎo)致在實際應(yīng)用中存在一定盲目性。針對以上不足，本文將深入研究CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計方法，結(jié)合工程實例，分析不同設(shè)計參數(shù)對復(fù)合地基性能的影響，提出更合理的設(shè)計建議。同時，對施工工藝進行優(yōu)化，加強施工過程中的質(zhì)量控制，提高CFG樁復(fù)合地基的施工質(zhì)量和可靠性。通過對不同地質(zhì)條件下的工程應(yīng)用案例進行分析，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，為制定針對性的設(shè)計和施工標準提供參考，推動CFG樁復(fù)合地基技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用。1.3研究內(nèi)容與方法本文圍繞CFG樁復(fù)合地基設(shè)計方法與工程應(yīng)用展開深入研究，具體內(nèi)容如下：CFG樁復(fù)合地基的基本理論：對CFG樁復(fù)合地基的構(gòu)成、工作原理和作用機制進行詳細闡述。剖析樁、樁間土和褥墊層在復(fù)合地基中的相互作用關(guān)系，以及它們?nèi)绾螀f(xié)同工作來提高地基承載力和控制沉降。設(shè)計方法研究：深入研究CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計方法，包括承載力計算和沉降計算。對現(xiàn)行規(guī)范中的計算方法進行分析，探討其在實際應(yīng)用中的局限性，并結(jié)合理論研究和工程實踐，提出改進建議。同時，研究不同設(shè)計參數(shù)，如樁長、樁徑、樁間距、褥墊層厚度和模量等，對復(fù)合地基性能的影響規(guī)律，通過數(shù)值模擬和理論分析，確定這些參數(shù)的合理取值范圍，為工程設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。施工工藝與質(zhì)量控制：研究CFG樁復(fù)合地基的施工工藝，包括長螺旋鉆孔泵送混凝土成樁、振動沉管成樁等常見施工方法的工藝流程、施工要點和注意事項。分析施工過程中可能出現(xiàn)的問題，如堵管、斷樁、樁身質(zhì)量不均勻等，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施和處理方法。建立完善的質(zhì)量控制體系，從原材料檢驗、施工過程監(jiān)控到成樁質(zhì)量檢測，確保CFG樁復(fù)合地基的施工質(zhì)量。工程應(yīng)用案例分析：選取不同地質(zhì)條件和工程類型的應(yīng)用案例，對CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計、施工和應(yīng)用效果進行詳細分析。通過實際工程數(shù)據(jù)，驗證設(shè)計方法的合理性和施工工藝的可靠性，總結(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題，為類似工程提供參考。同時，對不同案例中的經(jīng)濟成本進行分析，評估CFG樁復(fù)合地基在不同工程條件下的經(jīng)濟效益，為工程決策提供依據(jù)。設(shè)計方法的優(yōu)化與建議：綜合理論研究、數(shù)值模擬和工程應(yīng)用案例分析的結(jié)果，對CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計方法進行優(yōu)化。提出更符合實際工程情況的計算模型和參數(shù)取值方法，使設(shè)計結(jié)果更加準確可靠。針對不同地質(zhì)條件和工程需求，制定針對性的設(shè)計和施工指南，為工程技術(shù)人員提供實用的設(shè)計參考。在研究方法上，本文采用多種方法相結(jié)合的方式，確保研究的全面性和深入性：文獻研究法：廣泛收集國內(nèi)外有關(guān)CFG樁復(fù)合地基的文獻資料，包括學(xué)術(shù)論文、研究報告、工程案例等。對這些資料進行系統(tǒng)分析和總結(jié)，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。理論分析法：運用土力學(xué)、基礎(chǔ)工程學(xué)等相關(guān)理論，對CFG樁復(fù)合地基的工作原理、荷載傳遞機制、承載力和沉降計算方法等進行深入分析。建立合理的理論模型，推導(dǎo)計算公式，從理論層面揭示CFG樁復(fù)合地基的力學(xué)性能和變形特性。數(shù)值模擬法：利用有限元、有限差分等數(shù)值分析軟件，對CFG樁復(fù)合地基進行數(shù)值模擬。通過建立數(shù)值模型，模擬不同設(shè)計參數(shù)和施工條件下復(fù)合地基的受力和變形情況，分析各種因素對復(fù)合地基性能的影響規(guī)律。數(shù)值模擬可以彌補理論分析和現(xiàn)場試驗的不足，為研究提供更豐富的數(shù)據(jù)和信息。案例研究法：選取具有代表性的工程應(yīng)用案例，對其設(shè)計方案、施工過程和應(yīng)用效果進行詳細研究。通過實地調(diào)研、收集工程數(shù)據(jù)和與工程技術(shù)人員交流，深入了解CFG樁復(fù)合地基在實際工程中的應(yīng)用情況，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，驗證研究成果的實際應(yīng)用價值。對比分析法：對不同設(shè)計方法、施工工藝和工程案例進行對比分析，找出它們之間的差異和優(yōu)缺點。通過對比，優(yōu)化設(shè)計方法和施工工藝，提高CFG樁復(fù)合地基的技術(shù)水平和應(yīng)用效果。二、CFG樁復(fù)合地基的基本原理與特點2.1CFG樁復(fù)合地基的組成CFG樁復(fù)合地基主要由CFG樁、樁間土以及褥墊層三部分構(gòu)成，各部分相互協(xié)作，共同承擔建筑物傳遞的荷載，對地基的承載能力和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。CFG樁：CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁。其中，水泥作為膠凝材料，為樁體提供強度支撐，在水化反應(yīng)過程中，形成各種水化物，將碎石、石屑等骨料牢固地粘結(jié)在一起，使樁體具備抵抗外力的能力；粉煤灰不僅可以改善混合料的和易性，使拌和物在施工過程中更易于流動和填充，方便成樁操作，還能利用其活性參與化學(xué)反應(yīng)，在一定程度上減少水泥用量，降低成本的同時提高樁體后期強度；碎石則是樁體的主要骨料，其強度高、穩(wěn)定性好，賦予樁體較高的抗壓性能，承擔主要的豎向荷載；石屑或砂的摻入主要是為了改善顆粒級配，使樁體材料更加密實，提高樁體的整體性能。通過合理調(diào)整水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂的配合比，可使樁體強度等級在C5-C30之間變化，以適應(yīng)不同工程地質(zhì)條件和荷載要求。例如，在地基承載力要求較高的高層建筑工程中，可適當提高水泥用量，增加樁體強度等級，以確保CFG樁能夠有效地將上部荷載傳遞至深層地基。樁間土：樁間土是指CFG樁施工完成后，樁與樁之間未被樁體占據(jù)的天然地基土體。在復(fù)合地基中，樁間土與CFG樁共同承擔上部荷載。不同類型的樁間土，其物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，對復(fù)合地基性能的影響也各不相同。一般來說，粘性土具有較高的粘聚力，但滲透性較差，在荷載作用下，其變形相對較小，但排水固結(jié)速度較慢；粉土的粘聚力較低，顆粒間的連接相對較弱，但滲透性較好，在受到振動或荷載作用時，可能會出現(xiàn)液化現(xiàn)象；砂土則具有良好的透水性和較大的內(nèi)摩擦角，在荷載作用下，其變形模量相對較小，但能快速排水固結(jié)。樁間土對樁體還具有約束作用，限制樁體的側(cè)向變形，保證樁體在承受荷載時能夠正常工作。褥墊層：褥墊層位于CFG樁樁頂與基礎(chǔ)底面之間，通常由級配砂石、粗砂、碎石等散體材料組成。這些材料具有良好的透水性和一定的壓縮性，能夠在荷載作用下產(chǎn)生一定的變形，從而協(xié)調(diào)樁與樁間土之間的變形差異。褥墊層的厚度一般在150-300mm之間，當樁徑大或樁距大時，褥墊層厚度宜取高值。例如，在某工程中，樁徑為600mm，樁距為2.0m，根據(jù)設(shè)計要求，褥墊層厚度取為300mm，以確保樁土共同作用的效果。褥墊層在CFG樁復(fù)合地基中起著至關(guān)重要的作用，它是實現(xiàn)樁土共同承擔荷載的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠調(diào)整樁與樁間土之間的荷載分配比例，減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中，提高地基的整體穩(wěn)定性。2.2工作原理2.2.1樁土共同作用機制在CFG樁復(fù)合地基中，樁土共同作用機制是其發(fā)揮加固效果的關(guān)鍵所在。當建筑物的荷載施加到地基上時，荷載首先通過基礎(chǔ)傳遞到褥墊層。褥墊層作為一種散體材料，具有良好的壓縮性和變形協(xié)調(diào)性。在荷載作用下，褥墊層會產(chǎn)生一定的壓縮變形，這種變形使得樁頂和樁間土表面的接觸應(yīng)力發(fā)生變化，從而促使樁和樁間土共同承擔荷載。樁體和樁間土在承載過程中，由于它們的材料性質(zhì)和力學(xué)特性不同，其變形和應(yīng)力分布也存在差異。樁體的模量和強度通常高于樁間土，在相同的荷載作用下，樁體的壓縮變形相對較小，而樁間土的壓縮變形相對較大。這種變形差異導(dǎo)致樁頂應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)，即樁頂所承受的應(yīng)力大于樁間土所承受的應(yīng)力。隨著荷載的增加，樁頂應(yīng)力不斷增大，當樁頂應(yīng)力超過褥墊層的局部抗壓強度時，褥墊層與樁頂接觸部分會產(chǎn)生壓縮，使得樁頂?shù)牟糠趾奢d通過褥墊層傳遞到樁間土上，從而實現(xiàn)樁土共同承擔荷載的目的。樁土應(yīng)力比是衡量樁土共同作用效果的一個重要指標，它反映了樁和樁間土在承擔荷載時的相對比例關(guān)系。樁土應(yīng)力比的大小受到多種因素的影響，如樁的類型、樁長、樁徑、樁間距、樁體強度、樁間土性質(zhì)以及褥墊層的厚度和模量等。一般來說，樁長越長、樁徑越大、樁體強度越高，樁土應(yīng)力比越大，樁承擔的荷載比例就越高；而樁間距越大、樁間土性質(zhì)越好、褥墊層厚度越大，樁土應(yīng)力比越小，樁間土承擔的荷載比例就越高。在某工程中，通過現(xiàn)場試驗測得樁土應(yīng)力比為3.5，表明在該工程條件下，樁承擔的荷載約為樁間土的3.5倍。為了進一步理解樁土共同作用機制，可通過數(shù)值模擬進行分析。利用有限元軟件建立CFG樁復(fù)合地基模型，模擬不同荷載工況下樁土的應(yīng)力和變形分布情況。從模擬結(jié)果可以看出，在荷載作用下，樁體周圍的土體產(chǎn)生了明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，樁體將荷載有效地傳遞到深層土體中，同時樁間土也承擔了一部分荷載，共同維持地基的穩(wěn)定性。隨著荷載的增加，樁土應(yīng)力比逐漸增大，但樁間土承擔的荷載比例也在逐漸增加，這表明樁土共同作用是一個動態(tài)的過程，在不同的荷載階段，樁和樁間土的荷載分擔比例會發(fā)生變化。2.2.2樁體的承載與傳遞機理CFG樁作為復(fù)合地基中的增強體，其承載與傳遞機理對復(fù)合地基的性能起著決定性作用。CFG樁的承載能力主要由樁側(cè)摩阻力和樁端阻力兩部分組成。在荷載作用下，樁身首先受到上部荷載的作用，樁身產(chǎn)生壓縮變形。隨著樁身的壓縮，樁側(cè)土體與樁身之間產(chǎn)生相對位移，從而使樁側(cè)土體對樁身產(chǎn)生向上的摩阻力。樁側(cè)摩阻力的大小與樁側(cè)土體的性質(zhì)、樁身表面的粗糙度以及樁土之間的相對位移等因素有關(guān)。一般來說，粘性土中的樁側(cè)摩阻力較大，因為粘性土具有較高的粘聚力，能夠與樁身緊密結(jié)合；而砂土中的樁側(cè)摩阻力相對較小，但其內(nèi)摩擦角較大，在樁土相對位移較大時，也能提供一定的摩阻力。樁側(cè)摩阻力沿著樁身深度方向的分布并非均勻，通常在樁頂附近較大，隨著深度的增加逐漸減小。這是因為樁頂附近的土體受到的荷載作用較大，樁土相對位移也較大，從而產(chǎn)生較大的摩阻力；而樁底附近的土體受到的荷載作用相對較小，樁土相對位移也較小，摩阻力相應(yīng)減小。當樁身的壓縮變形使樁端土體產(chǎn)生一定的壓縮時，樁端阻力開始發(fā)揮作用。樁端阻力的大小主要取決于樁端持力層的性質(zhì)、樁端的形狀和尺寸以及樁的入土深度等因素。如果樁端持力層為堅硬的土層，如巖石或密實的砂土，樁端阻力將較大，能夠有效地將荷載傳遞到深層地基中；反之，如果樁端持力層為軟弱土層，樁端阻力則較小，樁的承載能力將主要依靠樁側(cè)摩阻力。樁端阻力在樁的承載中所占的比例并非固定不變，它會隨著樁長、樁徑以及樁端持力層的變化而變化。在長樁和大直徑樁中，樁端阻力所占的比例通常較大；而在短樁和小直徑樁中，樁側(cè)摩阻力可能占據(jù)主導(dǎo)地位。荷載通過樁側(cè)摩阻力和樁端阻力向深層地基傳遞的過程是一個復(fù)雜的力學(xué)過程。在這個過程中，樁身就像一個傳力桿，將上部荷載逐步傳遞到周圍土體和深層地基中。隨著荷載的傳遞，地基中的應(yīng)力分布發(fā)生變化，土體產(chǎn)生相應(yīng)的變形。這種變形會引起地基的沉降，而地基沉降又會反過來影響樁土之間的相互作用和荷載傳遞。因此，在設(shè)計和分析CFG樁復(fù)合地基時，需要綜合考慮樁體的承載與傳遞機理、樁土共同作用機制以及地基的變形特性等因素，以確保復(fù)合地基能夠滿足建筑物的承載和變形要求。2.3技術(shù)特點CFG樁復(fù)合地基作為一種高效的地基處理技術(shù)，具有諸多顯著的技術(shù)特點，這些特點使其在各類工程中得到廣泛應(yīng)用。承載力提高幅度大：CFG樁樁體材料由水泥、粉煤灰、碎石等組成，具有較高的強度和模量。在荷載作用下，樁體能夠承擔較大的荷載，并將荷載傳遞至深層地基，從而有效提高地基的承載能力。與天然地基相比，CFG樁復(fù)合地基的承載力可提高2-3倍甚至更高，能滿足各類高層建筑、重型工業(yè)廠房等對地基承載力要求較高的工程需求。在某高層建筑工程中，原天然地基承載力特征值為80kPa，采用CFG樁復(fù)合地基處理后，復(fù)合地基承載力特征值達到250kPa，滿足了上部結(jié)構(gòu)的承載要求。地基變形?。篊FG樁復(fù)合地基通過樁土共同作用，有效減小了地基的變形。樁體的存在限制了樁間土的側(cè)向變形，使地基的沉降量大幅減小。同時，由于樁體和樁間土的協(xié)同工作，地基的不均勻沉降也得到了有效控制，保證了建筑物的穩(wěn)定性和正常使用。對于對沉降要求嚴格的建筑物，如精密儀器廠房、橋梁等，CFG樁復(fù)合地基能夠提供可靠的地基支撐，確保建筑物在使用過程中的安全性和穩(wěn)定性。在某橋梁工程中，采用CFG樁復(fù)合地基處理后，地基的沉降量控制在5mm以內(nèi)，滿足了橋梁對沉降的嚴格要求。適用范圍廣：CFG樁復(fù)合地基適用于多種地基土，包括粘性土、粉土、砂土、人工填土、礫（碎）石土及風(fēng)化巖層分布的地基等。無論是在軟土地基上建造高層建筑，還是在砂土地基上建設(shè)橋梁、道路等基礎(chǔ)設(shè)施，CFG樁復(fù)合地基都能發(fā)揮良好的加固效果。對于不同的基礎(chǔ)形式，如條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等，CFG樁復(fù)合地基都能與之相適應(yīng)，具有很強的通用性。在不同地質(zhì)條件和工程類型的工程中，CFG樁復(fù)合地基都展現(xiàn)出了良好的適用性，為工程建設(shè)提供了可靠的地基處理方案。造價低：與傳統(tǒng)的樁基相比，CFG樁復(fù)合地基具有顯著的經(jīng)濟效益。由于CFG樁可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰，減少了水泥等材料的用量，降低了材料成本。同時，CFG樁無需配筋，進一步降低了工程造價。CFG樁復(fù)合地基充分發(fā)揮了樁間土的承載能力，減少了樁的數(shù)量和長度，從而降低了工程的總體造價。一般來說，CFG樁復(fù)合地基的工程造價為樁基的1/3-1/2，在滿足工程要求的前提下，為建設(shè)單位節(jié)省了大量的資金。在某工業(yè)廠房建設(shè)中，采用CFG樁復(fù)合地基比傳統(tǒng)樁基節(jié)省造價約30%，經(jīng)濟效益顯著。施工方便：CFG樁的施工工藝相對簡單，常用的施工方法如長螺旋鉆孔泵送混凝土成樁、振動沉管成樁等，設(shè)備操作方便，施工速度快。在施工過程中，不需要大型的施工機械和復(fù)雜的施工工藝，施工場地要求較低，便于在各種條件下進行施工。而且，CFG樁施工時無泥漿排放，對周圍環(huán)境的污染小，符合環(huán)保要求。在城市建設(shè)中，施工場地狹窄，環(huán)境要求高，CFG樁復(fù)合地基的施工方便性和環(huán)保性使其具有明顯的優(yōu)勢，能夠快速、高效地完成地基處理工作。工期短：由于CFG樁復(fù)合地基施工速度快，從施工準備到成樁完成所需時間較短，能夠有效縮短工程的建設(shè)周期?？焖俚氖┕みM度可以使建筑物早日投入使用，為建設(shè)單位帶來經(jīng)濟效益。在一些對工期要求緊迫的工程中，如應(yīng)急工程、保障性住房建設(shè)等，CFG樁復(fù)合地基的短工期優(yōu)勢能夠滿足工程的時間要求，確保工程按時交付使用。三、CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計方法3.1設(shè)計參數(shù)確定3.1.1樁徑與樁長的選擇樁徑與樁長是CFG樁復(fù)合地基設(shè)計中的關(guān)鍵參數(shù)，其取值直接影響復(fù)合地基的承載能力和變形特性，需綜合考慮地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載要求等多方面因素。在地質(zhì)條件方面，不同的土層性質(zhì)對樁徑和樁長的選擇有顯著影響。對于軟弱土層，如淤泥質(zhì)土，其承載力低、壓縮性高，為了有效提高地基承載力并減少沉降，通常需要較大的樁徑和較長的樁長。樁徑較大可以增加樁體的承載面積，提高樁的豎向承載能力；樁長較長則能夠使樁穿越軟弱土層，將荷載傳遞到下部承載力較高的土層，從而增強地基的穩(wěn)定性。若某工程場地的上部為厚層淤泥質(zhì)土，其承載力特征值僅為50kPa，為滿足上部結(jié)構(gòu)的承載要求，設(shè)計時可能會選擇樁徑為500mm的CFG樁，樁長則根據(jù)下部較好土層的埋深確定，可能達到20m甚至更長。相反，對于相對較好的土層，如密實的砂土或硬塑的粘性土，樁徑和樁長的要求則相對較低。這些土層本身具有較高的承載力和較低的壓縮性，樁徑可以適當減小，樁長也可相應(yīng)縮短。在某場地，上部土層為密實的中砂，承載力特征值達到180kPa，此時可以選擇樁徑為350mm的CFG樁，樁長根據(jù)具體的荷載情況和下部土層條件，可能在8-10m左右。上部結(jié)構(gòu)荷載要求也是確定樁徑和樁長的重要依據(jù)。荷載較大的建筑物，如高層建筑、重型工業(yè)廠房等，對地基承載力的要求較高，需要較大的樁徑和較長的樁長來承擔荷載。高層建筑的豎向荷載較大，為了確保地基的穩(wěn)定性，CFG樁的樁徑可能會選擇在400-600mm之間，樁長則根據(jù)地質(zhì)條件和建筑物的高度，可能達到15-30m。而對于荷載較小的建筑物，如一般的多層住宅，樁徑和樁長可以適當減小，樁徑可選擇300-400mm，樁長在6-12m左右即可滿足要求。還需考慮施工設(shè)備和工藝的可行性。不同的施工設(shè)備和工藝對樁徑和樁長有一定的限制。長螺旋鉆孔泵送混凝土成樁工藝，一般適用于樁徑在300-800mm的CFG樁施工，樁長可根據(jù)設(shè)備的能力和地質(zhì)條件達到30m左右；而振動沉管成樁工藝，樁徑一般在350-600mm，樁長通常不超過20m。在選擇樁徑和樁長時，需要結(jié)合施工設(shè)備和工藝的實際情況，確保施工的順利進行。3.1.2樁間距的計算樁間距是CFG樁復(fù)合地基設(shè)計中的另一個重要參數(shù)，它直接影響樁土共同作用的效果和復(fù)合地基的經(jīng)濟性。樁間距的計算通常依據(jù)樁徑、復(fù)合地基承載力要求等因素，通過相關(guān)公式進行確定。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），對于正方形布置的CFG樁，樁間距s可按下式計算：s=\sqrt{\frac{A_p}{m}}其中，A_p為樁的截面積，m為面積置換率。面積置換率m可通過復(fù)合地基承載力特征值f_{spk}、單樁豎向承載力特征值R_a和樁間土承載力特征值f_{sk}計算得出：m=\frac{f_{spk}-\betaf_{sk}}{\frac{R_a}{A_p}}式中，\beta為樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗取值，無經(jīng)驗時可取0.75-0.95。在實際工程中，某工程場地的天然地基承載力特征值f_{sk}=80kPa，設(shè)計要求復(fù)合地基承載力特征值f_{spk}=200kPa，采用樁徑d=400mm的CFG樁，通過現(xiàn)場試驗確定單樁豎向承載力特征值R_a=500kN，樁間土承載力折減系數(shù)\beta=0.8。首先計算面積置換率m：m=\frac{200-0.8??80}{\frac{500}{3.14??(0.4?·2)^2}}\approx0.086然后計算樁間距s：s=\sqrt{\frac{3.14??(0.4?·2)^2}{0.086}}\approx1.21m樁間距的確定還需考慮施工過程中的擠土效應(yīng)。對于擠土效應(yīng)明顯的施工工藝，如振動沉管成樁，樁間距過小可能導(dǎo)致樁間土隆起、樁身縮頸等問題，影響樁的質(zhì)量和復(fù)合地基的性能。在這種情況下，需要適當增大樁間距，以減少擠土效應(yīng)的影響。一般來說，對于擠土成樁工藝，樁間距不宜小于3倍樁徑；對于非擠土成樁工藝，樁間距可適當減小，但也不宜小于2倍樁徑。樁間距的選擇還應(yīng)考慮經(jīng)濟性因素。樁間距過大，可能導(dǎo)致樁的數(shù)量不足，無法滿足復(fù)合地基承載力要求；樁間距過小，則會增加樁的數(shù)量和工程造價。在設(shè)計時，需要通過優(yōu)化計算，綜合考慮承載能力和經(jīng)濟性，確定合理的樁間距。3.1.3樁體強度設(shè)計樁體強度是保證CFG樁復(fù)合地基承載能力的關(guān)鍵因素之一，其設(shè)計需依據(jù)設(shè)計要求和工程實際，合理確定樁體強度等級及配合比。樁體強度等級的確定主要取決于上部結(jié)構(gòu)荷載大小和地質(zhì)條件。一般來說，對于荷載較大、地質(zhì)條件較差的工程，需要較高強度等級的樁體來承擔荷載。在高層建筑工程中，由于上部結(jié)構(gòu)荷載較大，且可能遇到軟弱地基，樁體強度等級通常在C15-C30之間選擇。對于一些對沉降要求嚴格的特殊工程，如精密儀器廠房，為了確保地基的穩(wěn)定性和變形控制，可能會選擇較高強度等級的樁體，如C25-C30。而對于荷載較小、地質(zhì)條件較好的工程，樁體強度等級可以適當降低。在一般的多層住宅工程中，若地基條件較好，樁體強度等級可選擇C10-C15。在某多層住宅工程中，地基為硬塑的粘性土，承載力特征值較高，設(shè)計采用CFG樁復(fù)合地基，樁體強度等級選擇為C10，通過合理的配合比設(shè)計和施工控制，滿足了工程的承載和變形要求。在確定樁體強度等級后，需要進行配合比設(shè)計，以保證樁體達到設(shè)計強度要求。配合比設(shè)計主要涉及水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂以及水等材料的用量。水泥作為膠凝材料，其用量直接影響樁體強度，水泥用量增加，樁體強度相應(yīng)提高，但同時也會增加成本。粉煤灰不僅可以改善混合料的和易性，還能利用其活性參與化學(xué)反應(yīng)，提高樁體后期強度，減少水泥用量。碎石和石屑或砂作為骨料，提供樁體的骨架作用，其級配和用量對樁體強度也有重要影響。在某工程中，設(shè)計樁體強度等級為C15，采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，通過試驗確定水泥用量為250kg/m3，粉煤灰用量為100kg/m3，碎石用量為1100kg/m3，石屑用量為450kg/m3，水用量為180kg/m3。通過現(xiàn)場試樁和樁身強度檢測，該配合比設(shè)計滿足了樁體強度要求。在配合比設(shè)計過程中，還需要考慮施工工藝對混合料性能的要求。對于長螺旋鉆孔泵送混凝土成樁工藝，要求混合料具有良好的和易性和可泵性，坍落度一般控制在160-200mm；而對于振動沉管成樁工藝，混合料的坍落度一般控制在30-50mm，以保證在振動作用下混合料能夠順利成型。3.2承載力計算3.2.1單樁承載力計算方法單樁豎向承載力特征值是CFG樁復(fù)合地基設(shè)計的重要參數(shù)，其準確計算對于保證復(fù)合地基的承載能力和穩(wěn)定性至關(guān)重要。目前，常用的計算方法主要包括經(jīng)驗公式法和現(xiàn)場試驗法。經(jīng)驗公式法主要依據(jù)土力學(xué)原理，結(jié)合工程經(jīng)驗，通過考慮樁側(cè)摩阻力和樁端阻力來計算單樁豎向承載力特征值。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008），對于一般樁（除預(yù)制混凝土管樁以外），單樁豎向極限承載力標準值Q_{uk}可按下式計算：Q_{uk}=Q_{sk}+Q_{pk}=u\sum_{i=1}^{n}q_{sik}l_{i}+q_{pk}A_{p}其中，Q_{sk}為總極限側(cè)阻力標準值；Q_{pk}為總極限端阻力標準值；u為樁身周長；q_{sik}為樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值，可參考JGJ94-2008規(guī)范表5.3.5-1取值；l_{i}為樁周第i層土的厚度；q_{pk}為極限端阻力標準值，參考JGJ94-2008規(guī)范表5.3.5-2取值；A_{p}為樁端面積。單樁豎向承載力特征值R_{a}則為單樁豎向極限承載力標準值Q_{uk}除以安全系數(shù)K，一般取K=2，即R_{a}=\frac{Q_{uk}}{2}。在某工程中，場地土層分布如下：第一層為粉質(zhì)粘土，厚度3m，樁側(cè)極限側(cè)阻力標準值q_{si1}=40kPa；第二層為中砂，厚度5m，樁側(cè)極限側(cè)阻力標準值q_{si2}=60kPa；樁端持力層為粗砂，極限端阻力標準值q_{pk}=800kPa。采用樁徑d=400mm的CFG樁，樁長l=8m。首先計算樁身周長u=\pid=3.14??0.4=1.256m，樁端面積A_{p}=\frac{\pid^{2}}{4}=\frac{3.14??0.4^{2}}{4}=0.1256m^{2}。總極限側(cè)阻力標準值Q_{sk}=u(q_{si1}l_{1}+q_{si2}l_{2})=1.256??(40??3+60??5)=565.248kN，總極限端阻力標準值Q_{pk}=q_{pk}A_{p}=800??0.1256=100.48kN，則單樁豎向極限承載力標準值Q_{uk}=Q_{sk}+Q_{pk}=565.248+100.48=665.728kN，單樁豎向承載力特征值R_{a}=\frac{Q_{uk}}{2}=\frac{665.728}{2}=332.864kN?，F(xiàn)場試驗法則是通過現(xiàn)場靜載荷試驗直接測定單樁豎向承載力特征值。該方法能夠真實反映樁在實際工作條件下的承載性能，結(jié)果較為可靠。在進行現(xiàn)場靜載荷試驗時，通常采用慢速維持荷載法，逐級加載，記錄每級荷載下樁的沉降量，直至達到破壞荷載或滿足試驗終止條件。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制荷載-沉降（Q-s）曲線，通過分析曲線特征確定單樁豎向極限承載力，然后除以安全系數(shù)得到單樁豎向承載力特征值。某工程在場地內(nèi)選取了3根具有代表性的CFG樁進行現(xiàn)場靜載荷試驗。試驗過程中，按照規(guī)范要求分級加載，每級荷載施加后，間隔一定時間觀測樁的沉降量，直至沉降穩(wěn)定后再施加下一級荷載。當荷載加到某一級時，樁的沉降量突然增大，且本級荷載下的沉降量大于前一級荷載下沉降量的5倍，此時認為樁已達到破壞狀態(tài)，該級荷載即為破壞荷載。根據(jù)3根樁的試驗結(jié)果，取其平均值作為單樁豎向極限承載力標準值，再除以安全系數(shù)2，得到單樁豎向承載力特征值為350kN。與經(jīng)驗公式法計算結(jié)果相比，現(xiàn)場試驗法得到的結(jié)果更能準確反映樁的實際承載能力，但現(xiàn)場試驗法成本較高、試驗周期長，在實際工程中，通常會結(jié)合經(jīng)驗公式法和現(xiàn)場試驗法，相互驗證，以確定合理的單樁豎向承載力特征值。3.2.2復(fù)合地基承載力計算模型復(fù)合地基承載力計算是CFG樁復(fù)合地基設(shè)計的核心內(nèi)容之一，合理的計算模型能夠準確評估復(fù)合地基的承載能力，為工程設(shè)計提供可靠依據(jù)。目前，常用的計算模型主要是面積置換率法，該方法基于樁土共同作用原理，通過考慮樁體和樁間土的承載能力以及面積置換率來計算復(fù)合地基承載力。面積置換率法的計算原理是將復(fù)合地基視為由樁體和樁間土組成的等效復(fù)合體，假定在荷載作用下，樁體和樁間土的變形協(xié)調(diào)，共同承擔上部荷載。復(fù)合地基承載力特征值f_{spk}可按下式計算：f_{spk}=m\frac{R_{a}}{A_{p}}+\beta(1-m)f_{sk}其中，m為面積置換率，m=\frac{A_{p}}{A}，A_{p}為一根樁的截面積，A為一根樁分擔的處理地基面積；R_{a}為單樁豎向承載力特征值；A_{p}為樁的截面積；\beta為樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗取值，無經(jīng)驗時可取0.75-0.95；f_{sk}為處理后樁間土承載力特征值，可按當?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，對于黏性土、粉土和砂土，可取天然地基承載力特征值。在某工程中，采用CFG樁復(fù)合地基處理軟弱地基。已知單樁豎向承載力特征值R_{a}=400kN，樁徑d=400mm，則樁的截面積A_{p}=\frac{\pid^{2}}{4}=\frac{3.14??0.4^{2}}{4}=0.1256m^{2}。設(shè)計要求復(fù)合地基承載力特征值f_{spk}=200kPa，天然地基承載力特征值f_{sk}=80kPa，樁間土承載力折減系數(shù)\beta=0.8。首先根據(jù)設(shè)計要求和地質(zhì)條件確定樁的布置形式為正方形布置，樁間距s=1.5m，則一根樁分擔的處理地基面積A=s^{2}=1.5^{2}=2.25m^{2}，面積置換率m=\frac{A_{p}}{A}=\frac{0.1256}{2.25}\approx0.056。將各參數(shù)代入復(fù)合地基承載力計算公式可得：f_{spk}=m\frac{R_{a}}{A_{p}}+\beta(1-m)f_{sk}=0.056??\frac{400}{0.1256}+0.8??(1-0.056)??80=0.056??3184.71+0.8??0.944??80\approx178.34+60.42=238.76kPa計算結(jié)果滿足設(shè)計要求，說明該設(shè)計方案可行。面積置換率法在實際工程中應(yīng)用廣泛，但其計算結(jié)果受到多種因素的影響，如樁土應(yīng)力比、樁間土的性質(zhì)、褥墊層的厚度和模量等。樁土應(yīng)力比的變化會直接影響樁體和樁間土的荷載分擔比例，從而影響復(fù)合地基的承載力。在實際工程中，應(yīng)根據(jù)具體情況合理確定這些參數(shù)，以提高計算結(jié)果的準確性。還可以結(jié)合其他方法，如數(shù)值模擬法，對復(fù)合地基的承載力進行分析和驗證，確保復(fù)合地基的設(shè)計安全可靠。3.3沉降計算3.3.1沉降計算理論沉降計算是CFG樁復(fù)合地基設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，準確計算地基沉降對于保證建筑物的正常使用和安全至關(guān)重要。目前，常用的沉降計算理論是分層總和法，該方法基于土的壓縮性理論，將地基視為若干個分層，通過計算各分層的壓縮量，進而求得地基的總沉降量。分層總和法的計算步驟如下：確定計算深度：計算深度是指地基沉降計算所考慮的深度范圍。一般情況下，計算深度應(yīng)取地基附加應(yīng)力等于自重應(yīng)力的10%處的深度。在實際工程中，也可根據(jù)經(jīng)驗公式或工程經(jīng)驗確定計算深度。對于CFG樁復(fù)合地基，計算深度還應(yīng)考慮樁長的影響，一般應(yīng)計算至樁端以下一定深度。在某工程中，根據(jù)地質(zhì)勘察報告，地基土層自上而下分別為粉質(zhì)粘土、粉土和砂土，通過計算附加應(yīng)力和自重應(yīng)力，確定計算深度為樁端以下5m。分層：將計算深度范圍內(nèi)的地基土劃分為若干個分層，分層厚度一般取0.4b（b為基礎(chǔ)寬度）或1-2m，且在地基主要受力層范圍內(nèi)，分層厚度不宜大于0.4b。在分層時，應(yīng)注意將不同土層的分界面作為分層界面，以準確反映土層性質(zhì)的變化。在上述工程中，根據(jù)地基土層分布情況，將計算深度范圍內(nèi)的地基土劃分為5個分層，粉質(zhì)粘土劃分為2層，粉土劃分為2層，砂土劃分為1層。計算各分層的附加應(yīng)力：根據(jù)基礎(chǔ)底面的附加壓力和地基土的性質(zhì)，采用彈性力學(xué)公式計算各分層中點處的附加應(yīng)力。在計算附加應(yīng)力時，需要考慮基礎(chǔ)的形狀、尺寸、埋深以及荷載的分布情況等因素。對于矩形基礎(chǔ)，可采用角點法計算附加應(yīng)力；對于圓形基礎(chǔ)，可采用積分法計算附加應(yīng)力。在該工程中，基礎(chǔ)為矩形，通過角點法計算得到各分層中點處的附加應(yīng)力。計算各分層的壓縮量：根據(jù)各分層的附加應(yīng)力和土的壓縮性指標，采用壓縮模量法或壓縮系數(shù)法計算各分層的壓縮量。壓縮模量法是根據(jù)土的壓縮模量和附加應(yīng)力增量計算壓縮量，公式為\Deltas_i=\frac{\Deltap_i}{E_{si}}h_i，其中\(zhòng)Deltas_i為第i分層的壓縮量，\Deltap_i為第i分層中點處的附加應(yīng)力增量，E_{si}為第i分層土的壓縮模量，h_i為第i分層的厚度。壓縮系數(shù)法是根據(jù)土的壓縮系數(shù)和附加應(yīng)力增量計算壓縮量，公式為\Deltas_i=\frac{\alpha_i\Deltap_i}{1+e_{0i}}h_i，其中\(zhòng)alpha_i為第i分層土的壓縮系數(shù)，e_{0i}為第i分層土的初始孔隙比。在該工程中，采用壓縮模量法計算各分層的壓縮量，通過地質(zhì)勘察報告獲取各分層土的壓縮模量。計算地基總沉降量：將各分層的壓縮量累加，即可得到地基的總沉降量，公式為s=\sum_{i=1}^{n}\Deltas_i，其中s為地基總沉降量，n為分層數(shù)。在該工程中，將5個分層的壓縮量累加，得到地基總沉降量為35mm。在分層總和法中，參數(shù)的確定至關(guān)重要。土的壓縮模量E_s是反映土的壓縮性的重要指標，其取值直接影響沉降計算結(jié)果。壓縮模量可通過室內(nèi)壓縮試驗或現(xiàn)場載荷試驗確定。室內(nèi)壓縮試驗是在實驗室中對土樣進行壓縮，測定土樣在不同壓力下的壓縮變形，從而計算出壓縮模量。現(xiàn)場載荷試驗則是在現(xiàn)場對地基土進行加載，測定地基土在不同荷載下的沉降變形，通過反演分析得到壓縮模量。一般來說，現(xiàn)場載荷試驗得到的壓縮模量更能反映地基土的實際壓縮性，但試驗成本較高、周期較長。在實際工程中，可根據(jù)工程經(jīng)驗和地質(zhì)條件，結(jié)合室內(nèi)壓縮試驗和現(xiàn)場載荷試驗結(jié)果，合理確定壓縮模量的取值。附加應(yīng)力的計算也需要準確確定相關(guān)參數(shù)，如基礎(chǔ)的形狀、尺寸、埋深以及荷載的分布情況等。這些參數(shù)的取值應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計文件和地質(zhì)勘察報告進行確定，確保附加應(yīng)力計算的準確性。3.3.2影響沉降的因素分析CFG樁復(fù)合地基的沉降受到多種因素的影響，深入分析這些因素對于合理設(shè)計復(fù)合地基、有效控制沉降具有重要意義。樁長是影響復(fù)合地基沉降的關(guān)鍵因素之一。一般來說，樁長越長，樁體能夠?qū)⒑奢d傳遞到更深層的地基土中，從而減小樁端以下土層的附加應(yīng)力，降低地基的沉降量。當樁長增加時，樁端阻力得到更好的發(fā)揮，樁側(cè)摩阻力也相應(yīng)增大，使得樁體承擔的荷載比例增加，樁間土承擔的荷載比例相對減小，進而減小了樁間土的壓縮變形，最終降低了復(fù)合地基的沉降。在某高層建筑工程中，通過數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，當樁長從15m增加到20m時，復(fù)合地基的沉降量減少了約20%。但樁長的增加也會受到施工設(shè)備和地質(zhì)條件的限制，過長的樁長可能導(dǎo)致施工難度增加、成本上升，因此在設(shè)計時需要綜合考慮各方面因素，確定合理的樁長。樁間距對復(fù)合地基沉降也有顯著影響。樁間距過小，樁體之間的相互作用增強，樁間土的擠密效果明顯，但同時也可能導(dǎo)致樁間土的應(yīng)力集中，增加樁間土的壓縮變形，從而增大沉降量；樁間距過大，則樁體承擔的荷載比例減小，樁間土承擔的荷載比例增大，可能導(dǎo)致地基沉降增大。合理的樁間距能夠使樁和樁間土共同作用得到充分發(fā)揮，有效控制沉降。在某工程中，通過現(xiàn)場試驗對比不同樁間距下的復(fù)合地基沉降情況，發(fā)現(xiàn)當樁間距從1.5m增大到2.0m時，樁間土承擔的荷載比例從30%增加到40%，復(fù)合地基的沉降量也相應(yīng)增大了10%左右。在設(shè)計樁間距時，需要根據(jù)地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載以及樁體強度等因素進行綜合考慮，通過計算和分析確定最優(yōu)的樁間距。樁體強度對復(fù)合地基沉降的影響主要體現(xiàn)在樁體承擔荷載的能力上。樁體強度越高，其承載能力越強，在相同荷載作用下，樁體的壓縮變形越小，從而能夠更好地控制地基沉降。在一些對沉降要求嚴格的工程中，提高樁體強度可以有效減小地基沉降。但樁體強度的提高也需要考慮成本因素，過高的樁體強度可能導(dǎo)致材料成本增加，因此需要在滿足工程要求的前提下，合理控制樁體強度。在某工程中，將樁體強度從C15提高到C20，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)復(fù)合地基的沉降量減少了8mm，同時工程造價也增加了一定比例。樁間土性質(zhì)是影響復(fù)合地基沉降的重要因素之一。不同性質(zhì)的樁間土，其壓縮性、承載力等特性不同，對復(fù)合地基沉降的影響也不同。軟土地基中的樁間土壓縮性高、承載力低，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致復(fù)合地基沉降較大；而硬土地基中的樁間土壓縮性低、承載力高，復(fù)合地基沉降相對較小。在設(shè)計和施工過程中，需要根據(jù)樁間土的性質(zhì)采取相應(yīng)的措施，如對軟土地基進行預(yù)處理，提高樁間土的承載力和壓縮模量，以減小復(fù)合地基的沉降。在某軟土地基工程中，通過對樁間土進行強夯處理，提高了樁間土的承載力和壓縮模量，使得復(fù)合地基的沉降量減少了約30%。除了上述因素外，褥墊層的厚度和模量、基礎(chǔ)形式、上部結(jié)構(gòu)荷載分布等因素也會對CFG樁復(fù)合地基的沉降產(chǎn)生影響。褥墊層厚度和模量的變化會影響樁土應(yīng)力比和樁間土的承載能力，進而影響沉降；不同的基礎(chǔ)形式對地基的約束作用不同，也會導(dǎo)致沉降差異；上部結(jié)構(gòu)荷載分布不均勻會使地基受力不均，引起不均勻沉降。在工程設(shè)計和施工中，需要綜合考慮這些因素，采取合理的措施，以有效控制CFG樁復(fù)合地基的沉降，確保建筑物的安全和正常使用。四、CFG樁復(fù)合地基的施工工藝與質(zhì)量控制4.1施工工藝流程4.1.1長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝是目前CFG樁施工中較為常用的一種方法，具有施工速度快、噪音小、無泥漿污染等優(yōu)點，適用于粘性土、粉土、砂土以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地。其具體施工步驟如下：場地平整：在施工前，首先應(yīng)對施工場地進行平整，清除場地內(nèi)的雜物、障礙物以及表層軟弱土層，確保場地具備足夠的承載能力，滿足樁機的停放和作業(yè)要求。對于場地內(nèi)存在的地下管線、電纜等設(shè)施，應(yīng)進行詳細的勘察和標識，采取有效的保護措施，避免在施工過程中造成損壞。根據(jù)場地的地形和排水要求，合理設(shè)置排水系統(tǒng)，確保場地內(nèi)不積水，為后續(xù)施工創(chuàng)造良好的條件。在某城市的高層建筑施工中，由于場地位于市區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，施工單位在場地平整階段，對地下管線進行了細致的探測和標記，成功避開了地下的供水、供電和通信管線，保證了施工的順利進行。測量放線：依據(jù)設(shè)計圖紙，使用全站儀、經(jīng)緯儀等測量儀器，精確測放出樁位，并設(shè)置明顯的標志，如鋼筋樁、石灰樁等。測量放線的精度直接影響到樁位的準確性，進而影響復(fù)合地基的質(zhì)量。在測量過程中，應(yīng)嚴格按照測量規(guī)范進行操作，對測量數(shù)據(jù)進行多次復(fù)核，確保樁位偏差控制在允許范圍內(nèi)。一般要求樁位偏差不大于50mm，以保證樁體能夠準確地布置在設(shè)計位置上，充分發(fā)揮其承載作用。在某住宅小區(qū)的CFG樁施工中，測量人員通過多次測量和復(fù)核，將樁位偏差控制在了30mm以內(nèi)，為后續(xù)的施工質(zhì)量提供了有力保障。鉆機就位：將長螺旋鉆機移動至樁位處，調(diào)整鉆機的水平度和垂直度，使鉆桿垂直對準樁位中心。鉆機的垂直度偏差應(yīng)不大于1%，可通過在鉆機桅桿上懸掛垂球或使用電子垂直度檢測儀進行監(jiān)測和調(diào)整。在調(diào)整過程中，應(yīng)確保鉆機的穩(wěn)定性，防止在鉆進過程中發(fā)生晃動或位移，影響成孔質(zhì)量。當鉆機就位后，應(yīng)對鉆機的各項性能進行檢查，如動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、鉆頭等，確保其處于良好的工作狀態(tài)，滿足施工要求。在某工程中，施工人員在鉆機就位后，發(fā)現(xiàn)鉆機的垂直度存在偏差，及時進行了調(diào)整，保證了鉆機的垂直度符合要求，避免了因鉆機傾斜導(dǎo)致的樁身偏斜問題。鉆孔：啟動鉆機，使鉆桿旋轉(zhuǎn)并向下鉆進。在鉆進過程中，應(yīng)先慢后快，密切觀察鉆機的運行情況，如鉆桿的垂直度、鉆進速度、電流變化等。當發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃、鉆進困難或電流異常增大時，應(yīng)立即停止鉆進，分析原因并采取相應(yīng)的措施。如因地層中存在障礙物導(dǎo)致鉆進困難，應(yīng)及時清理障礙物；如因鉆桿垂直度偏差導(dǎo)致鉆進異常，應(yīng)重新調(diào)整鉆桿垂直度。在鉆進過程中，還應(yīng)注意控制鉆孔的深度，根據(jù)預(yù)先在鉆機上設(shè)置的深度標記，當鉆頭達到設(shè)計標高時，停止鉆進。鉆孔過程中產(chǎn)生的棄土應(yīng)及時清理，運至指定地點存放，避免對施工現(xiàn)場造成污染和影響后續(xù)施工。在某工程的鉆孔過程中，施工人員發(fā)現(xiàn)鉆桿出現(xiàn)搖晃現(xiàn)象，立即停止鉆進，檢查發(fā)現(xiàn)是由于地層中存在孤石導(dǎo)致的。施工人員采用爆破的方法清除了孤石，然后繼續(xù)鉆進，保證了鉆孔的順利進行。泵送混合料：當鉆孔達到設(shè)計深度后，停止鉆進，開始泵送混合料。混合料一般采用商品混凝土，由攪拌站集中攪拌，通過混凝土輸送泵經(jīng)鉆桿中心管輸送至孔底。在泵送前，應(yīng)對混合料的坍落度、和易性等性能進行檢查，確保其符合設(shè)計要求。坍落度一般控制在160-200mm之間，以保證混合料具有良好的流動性和可泵性。在泵送過程中，應(yīng)保持泵送的連續(xù)性，避免出現(xiàn)泵送中斷的情況。同時，應(yīng)注意觀察泵送壓力的變化，如發(fā)現(xiàn)泵送壓力異常升高，可能是由于管道堵塞或混合料離析等原因?qū)е碌模瑧?yīng)及時采取措施進行處理。在某工程中，由于混凝土輸送泵的故障，導(dǎo)致泵送中斷，施工人員立即對泵進行了維修，同時對已灌入孔內(nèi)的混合料進行了振搗，防止其出現(xiàn)離析現(xiàn)象，待泵修復(fù)后，繼續(xù)泵送混合料，保證了施工的連續(xù)性。提鉆成樁：在泵送混合料的同時，緩慢提升鉆桿，邊提鉆邊泵送，使混合料填充孔內(nèi)形成樁體。提鉆速度應(yīng)均勻，且與泵送速度相匹配，一般控制在2-3m/min左右。若提鉆速度過快，可能導(dǎo)致樁體出現(xiàn)縮頸、斷樁等質(zhì)量問題；若提鉆速度過慢，則會影響施工效率。在提鉆過程中，應(yīng)確保鉆桿內(nèi)始終充滿混合料，避免出現(xiàn)空管現(xiàn)象。當樁體灌注至設(shè)計標高以上50cm左右時，停止泵送和提鉆，以保證樁頂混凝土的質(zhì)量。成樁后，應(yīng)對樁頂進行適當?shù)奶幚?，如用濕粘性土或粒狀材料封頂，防止樁頂混凝土失水干裂或受到外力破壞。在某工程的提鉆成樁過程中，由于提鉆速度過快，導(dǎo)致樁體出現(xiàn)了縮頸現(xiàn)象。施工人員及時調(diào)整了提鉆速度，并對縮頸部位進行了補灌處理，保證了樁體的質(zhì)量。4.1.2振動沉管灌注成樁工藝振動沉管灌注成樁工藝適用于粉土、粘性土及素填土地基，其施工流程包括以下環(huán)節(jié)：樁機就位：將振動沉管機移動至設(shè)計樁位，調(diào)整機身水平度和沉管垂直度，確保沉管垂直對準樁位。垂直度偏差應(yīng)不大于1%，可通過在沉管機上安裝垂直度監(jiān)測裝置進行控制和調(diào)整。在就位過程中，應(yīng)注意樁機的穩(wěn)定性，避免在沉管過程中發(fā)生傾斜或位移。就位后，應(yīng)對樁機的各項性能進行檢查，如振動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，確保其正常運行。在某工程中，施工人員在樁機就位后，發(fā)現(xiàn)沉管的垂直度存在偏差，通過調(diào)整樁機的支腿和配重，使沉管的垂直度符合要求，為后續(xù)的沉管施工奠定了基礎(chǔ)。沉管：啟動振動沉管機的振動裝置，利用振動和錘擊的作用，將沉管逐漸沉入土中。沉管過程中，應(yīng)密切關(guān)注沉管的垂直度和入土深度，通過觀察沉管機上的刻度或使用測量儀器進行監(jiān)測。沉管速度應(yīng)均勻，避免過快或過慢。若沉管速度過快，可能導(dǎo)致樁周土體擾動過大，影響樁的質(zhì)量；若沉管速度過慢，則會降低施工效率。當沉管達到設(shè)計深度時，停止振動和錘擊。在沉管過程中，如遇到堅硬土層或障礙物，導(dǎo)致沉管困難，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，如加大振動頻率和錘擊力、采用預(yù)鉆孔等方法，確保沉管能夠順利達到設(shè)計深度。在某工程的沉管過程中，遇到了堅硬的砂巖層，沉管困難。施工人員采用了預(yù)鉆孔的方法，先在樁位處鉆出一個先導(dǎo)孔，然后再將沉管沉入孔內(nèi)，成功解決了沉管困難的問題。投料：沉管到達設(shè)計深度后，停止振動，將攪拌好的混合料通過料斗投入沉管內(nèi)。混合料的配合比應(yīng)符合設(shè)計要求，攪拌時間不得少于2min，以確保混合料的均勻性。混合料的坍落度宜為30-50mm，成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。投料時，應(yīng)確保混合料填滿沉管，避免出現(xiàn)漏投或投料不足的情況。在投料過程中，可通過觀察料斗內(nèi)混合料的下降情況和沉管內(nèi)混合料的填充高度，判斷投料是否充足。在某工程的投料過程中，由于操作人員的疏忽，導(dǎo)致沉管內(nèi)混合料填充不足。施工人員及時發(fā)現(xiàn)了問題，重新進行了投料，保證了樁體的質(zhì)量。拔管：投料完成后，啟動振動沉管機，邊振動邊拔管。拔管速度應(yīng)按均勻線速度控制，一般控制在1.2-1.5m/min左右。如遇淤泥土或淤泥質(zhì)土等軟弱土層，拔管速度可適當放慢，以防止樁體出現(xiàn)縮頸、斷樁等質(zhì)量問題。在拔管過程中，應(yīng)保持振動的連續(xù)性，使混合料在振動的作用下密實成型。同時，應(yīng)注意觀察樁頂混凝土的上升情況，確保樁頂混凝土達到設(shè)計標高。當沉管拔出地面后，確認成樁樁頂標高符合施工組織設(shè)計要求的標高后，用粒狀材料或濕粘性土封頂，然后移機進行下一根樁的施工。在某工程的拔管過程中，由于拔管速度過快，導(dǎo)致樁體出現(xiàn)了斷樁現(xiàn)象。施工人員及時調(diào)整了拔管速度，并對斷樁進行了處理，采用在斷樁處重新鉆孔、灌注混合料的方法，保證了樁體的完整性。4.2施工要點與注意事項4.2.1成樁過程控制成樁過程是CFG樁復(fù)合地基施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響樁身質(zhì)量和復(fù)合地基的性能。在成樁過程中，需嚴格控制以下要點：成樁速度控制：成樁速度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、樁徑、樁長以及施工設(shè)備等因素合理確定。對于長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝，成樁的提拔速度宜控制在2-3m/min，成樁過程宜連續(xù)進行，避免供料出現(xiàn)問題導(dǎo)致停機待料。若成樁速度過快，可能導(dǎo)致樁身混凝土不密實，出現(xiàn)縮頸、斷樁等質(zhì)量問題；若成樁速度過慢，則會影響施工效率，增加施工成本。在某工程中，由于混凝土供應(yīng)不及時，導(dǎo)致成樁過程中出現(xiàn)停機待料現(xiàn)象，重新泵送混凝土后繼續(xù)成樁，結(jié)果在樁身出現(xiàn)了明顯的斷樁缺陷，經(jīng)檢測后不得不進行補樁處理，不僅延誤了工期，還增加了工程成本。防止堵管：堵管是長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝常遇到的主要問題之一，它直接影響CFG樁的施工效率，增加工人勞動強度，還會造成材料浪費。為防止堵管，應(yīng)確?；旌狭系暮鸵仔粤己茫涠确显O(shè)計要求，一般控制在160-200mm。同時，要保證粗骨料的粒徑符合要求，避免過大的骨料堵塞管道。在某工程中，由于粗骨料粒徑過大，導(dǎo)致在泵送過程中出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，施工人員不得不拆卸管道進行清理，嚴重影響了施工進度。灌注管路應(yīng)避免過大變徑和彎折，每次拆卸導(dǎo)管都必須清洗干凈，以保證管道的暢通。還需加強施工管理，確保前后臺配合緊密，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。保證樁身連續(xù)性和垂直度：樁身的連續(xù)性和垂直度是保證樁身質(zhì)量和承載能力的重要因素。在鉆進成孔過程中，應(yīng)先慢后快，隨時觀察鉆機的運行情況，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，應(yīng)放慢進尺，并及時檢查鉆桿垂直度和樁位，避免樁孔偏斜、位移。對于振動沉管灌注成樁工藝，在沉管過程中要將樁機調(diào)整穩(wěn)定，嚴禁傾斜和錯位，垂直度偏差不大于1%。在某工程中，由于樁機垂直度控制不當，導(dǎo)致樁身傾斜，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)樁身垂直度偏差達到3%，超過了規(guī)范允許范圍，影響了樁的承載能力，不得不進行返工處理。在拔管過程中，應(yīng)保持拔管速度均勻，避免出現(xiàn)拔管過快或過慢的情況，確保樁身混凝土的連續(xù)性。4.2.2混合料質(zhì)量控制混合料的質(zhì)量直接關(guān)系到CFG樁的強度和承載能力，因此在施工過程中必須嚴格控制混合料的質(zhì)量指標。配合比控制：混合料的配合比應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和工程實際情況，通過試驗確定。配合比設(shè)計應(yīng)充分考慮水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂以及水等材料的用量，確?；旌狭暇哂辛己玫暮鸵仔?、強度和耐久性。水泥的用量應(yīng)根據(jù)樁體的設(shè)計強度等級確定，一般來說，強度等級越高，水泥用量越大。粉煤灰不僅可以改善混合料的和易性，還能利用其活性參與化學(xué)反應(yīng)，提高樁體后期強度，減少水泥用量。碎石和石屑或砂作為骨料，其級配和用量對樁體強度也有重要影響。在某工程中，通過試驗確定了合適的配合比，水泥用量為300kg/m3，粉煤灰用量為120kg/m3，碎石用量為1050kg/m3，石屑用量為400kg/m3，水用量為185kg/m3，經(jīng)現(xiàn)場試樁和樁身強度檢測，該配合比滿足了樁體強度要求。攪拌時間控制：混合料的攪拌時間應(yīng)根據(jù)攪拌機的類型和混合料的性質(zhì)確定，一般不得少于2min，以確?；旌狭蠑嚢杈鶆?。攪拌時間過短，可能導(dǎo)致混合料中各成分混合不均勻，影響樁體的強度和性能。在某工程中，由于攪拌時間不足，導(dǎo)致混合料中水泥分布不均勻，樁身出現(xiàn)強度差異，部分樁體強度不滿足設(shè)計要求。為了保證攪拌時間，應(yīng)在攪拌機上設(shè)置時間控制器，嚴格控制攪拌時間。坍落度控制：混合料的坍落度是影響其和易性和可泵性的重要指標。對于長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝，坍落度宜控制在160-200mm，以保證混合料能夠順利泵送和灌注。坍落度太大，混合料容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，影響樁體質(zhì)量；坍落度太小，混合料的流動性差，可能導(dǎo)致堵管或樁身不密實。在某工程中，由于混合料坍落度控制不當，坍落度達到230mm，導(dǎo)致混合料在泵送過程中出現(xiàn)離析，樁身出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。因此，在施工過程中，應(yīng)定期檢測混合料的坍落度，根據(jù)實際情況進行調(diào)整，確保坍落度符合要求。4.2.3施工環(huán)境影響及應(yīng)對措施CFG樁施工過程中，可能會對周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，如噪音、泥漿污染等，需要采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，以減少對環(huán)境的不利影響。噪音污染：施工過程中，鉆機、混凝土輸送泵等機械設(shè)備會產(chǎn)生較大的噪音，對周邊居民和環(huán)境造成干擾。為減少噪音污染，應(yīng)盡量選用低噪音的施工設(shè)備，并合理安排施工時間，避免在居民休息時間進行高噪音作業(yè)。在某城市居民區(qū)附近的工程中，施工單位選用了低噪音的長螺旋鉆機，并將施工時間安排在早上7點至晚上9點之間，避開了居民的休息時間，有效減少了噪音對周邊居民的影響。還可以采取隔音措施，如在施工現(xiàn)場設(shè)置隔音屏障，降低噪音的傳播。泥漿污染：在采用振動沉管灌注成樁工藝時，可能會產(chǎn)生泥漿，若處理不當，會對周邊環(huán)境造成污染。為防止泥漿污染，應(yīng)設(shè)置泥漿池和沉淀池，對泥漿進行集中收集和處理。泥漿池和沉淀池的容量應(yīng)根據(jù)施工規(guī)模和泥漿產(chǎn)生量合理確定，確保能夠容納施工過程中產(chǎn)生的所有泥漿。在某工程中，施工單位設(shè)置了足夠容量的泥漿池和沉淀池，將施工過程中產(chǎn)生的泥漿全部收集到泥漿池中，經(jīng)過沉淀處理后，將上清液排放到指定的排水系統(tǒng)，沉淀后的泥漿則運至指定地點進行填埋處理，避免了泥漿對周邊環(huán)境的污染。對于產(chǎn)生的泥漿，應(yīng)采用環(huán)保型的處理方法，如固化處理后用于道路基層填筑等，實現(xiàn)資源的再利用。粉塵污染：施工過程中，鉆孔、攪拌等作業(yè)會產(chǎn)生粉塵，對空氣環(huán)境造成污染。為減少粉塵污染，應(yīng)在施工現(xiàn)場采取灑水降塵措施，定期對施工場地進行灑水，保持場地濕潤，減少粉塵的飛揚。在某工程中，施工單位安排專人負責(zé)灑水降塵工作，每天定時對施工場地進行灑水，有效降低了施工現(xiàn)場的粉塵濃度。還應(yīng)加強對施工設(shè)備的維護和管理，確保設(shè)備的密封性良好，減少粉塵的泄漏。對運輸車輛進行覆蓋，防止物料灑落，減少運輸過程中的揚塵污染。4.3質(zhì)量檢測與驗收4.3.1樁身完整性檢測方法樁身完整性是評估CFG樁質(zhì)量的關(guān)鍵指標，它直接關(guān)系到樁體在承載過程中的可靠性和穩(wěn)定性。常用的檢測方法包括低應(yīng)變法和聲波透射法，這些方法能夠有效地檢測樁身是否存在缺陷，如斷樁、縮頸、夾泥等，為工程質(zhì)量提供重要保障。低應(yīng)變法是目前應(yīng)用最為廣泛的樁身完整性檢測方法之一，其檢測原理基于彈性波在樁身中的傳播特性。當在樁頂施加一個瞬時的沖擊力時，彈性波會沿著樁身向下傳播。在傳播過程中，若樁身存在明顯的波阻抗差異界面，如樁底、斷樁、夾泥、離析等部位，或者樁身截面積發(fā)生變化，如擴頸、縮頸等情況，彈性波就會在這些位置產(chǎn)生反射波。通過在樁頂安置傳感器，接收并放大反射波信號，再經(jīng)過濾波和數(shù)據(jù)處理，就可以識別來自不同部位的反射信息。依據(jù)反射波的相位特征、傳播時間和幅值等參數(shù)，分析人員能夠判斷樁身混凝土的完整性，并推定缺陷類型及其在樁身中的位置。在實際檢測過程中，需對多個參數(shù)進行合理設(shè)置，以確保檢測結(jié)果的準確性。工程基本信息，如工地名稱、樁長、樁徑、成孔工藝、施工單位等，必須準確錄入。觸發(fā)電平的設(shè)置需根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整，以確保能夠有效觸發(fā)信號采集；增益則要依據(jù)信號強弱進行調(diào)整，使信號能夠清晰顯示；波速一般采用經(jīng)驗值，如3500m/s，但在實際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)條件和樁身材料特性進行校準；濾波通常采用低通濾波，如0.5kHz，以去除高頻噪聲干擾。在檢測前，要對儀器進行充電和檢查，確保其正常工作。同時，通知施工單位對需要測試的樁進行處理，破樁頭到正?；炷撩妫⒋蚰テ秸?個點，其中中心一個點，邊上均勻分布三個點，每個點的直徑不小于3cm，且點所在位置混凝土要密實，邊上的點與鋼筋或聲測管的距離應(yīng)大于10cm。待檢測樁的齡期最好在14天以上，以保證樁身混凝土達到一定強度?，F(xiàn)場檢測時，先設(shè)置好工程信息和檢測參數(shù)，連接好加速度傳感器，在打磨好的點上抹一點凡士林，將加速度傳感器輕壓藕合好。讓工人拿專用錘在打磨好的中心點上輕敲三次，觀察屏幕上出現(xiàn)的波形，若三道波形非常相似，則說明采集成功，否則需點擊“重采”。采集完成后，點擊“分析”進入分析界面，對數(shù)據(jù)進行處理和分析。在某工程中，通過低應(yīng)變法檢測發(fā)現(xiàn)，部分CFG樁在樁身10-12m處存在明顯的反射波信號，經(jīng)分析判斷為縮頸缺陷，及時采取了相應(yīng)的處理措施，避免了質(zhì)量事故的發(fā)生。聲波透射法也是一種重要的樁身完整性檢測方法，特別適用于大直徑樁的檢測。該方法是在樁身中預(yù)埋聲測管，將超聲發(fā)射換能器和接收換能器分別置于兩根聲測管中，通過發(fā)射超聲脈沖并接收其在樁身混凝土中傳播后的信號，來檢測樁身的完整性。超聲脈沖在混凝土中傳播時，其聲速、波幅和頻率等參數(shù)會隨著混凝土的密實程度、缺陷情況而發(fā)生變化。當樁身存在缺陷時，如夾泥、空洞等，超聲脈沖會在缺陷界面發(fā)生反射、折射和繞射，導(dǎo)致接收信號的聲速降低、波幅衰減、頻率變化等。通過對這些參數(shù)的分析，就可以判斷樁身是否存在缺陷以及缺陷的位置和范圍。在進行聲波透射法檢測時，聲測管的預(yù)埋至關(guān)重要。聲測管應(yīng)采用鋼管或塑料管，其內(nèi)徑宜為50-60mm，壁厚不小于3mm。聲測管應(yīng)在樁身混凝土澆筑前預(yù)埋，且要保證其垂直、密封，管內(nèi)無雜物。聲測管的數(shù)量和布置應(yīng)根據(jù)樁徑大小確定，一般樁徑小于1.0m時，埋設(shè)2根聲測管；樁徑在1.0-2.0m時，埋設(shè)3根聲測管；樁徑大于2.0m時，埋設(shè)4根聲測管。檢測時，將超聲發(fā)射換能器和接收換能器從聲測管的底部同步向上提升，每隔一定距離采集一次信號，通過分析不同深度處的信號參數(shù)，繪制出樁身混凝土的質(zhì)量分布圖。在某橋梁工程中，采用聲波透射法對大直徑CFG樁進行檢測，通過對聲速、波幅和頻率等參數(shù)的分析，準確地檢測出了樁身中存在的夾泥和空洞缺陷，為工程質(zhì)量的評估和處理提供了可靠依據(jù)。4.3.2復(fù)合地基承載力檢測復(fù)合地基承載力是衡量CFG樁復(fù)合地基處理效果的關(guān)鍵指標，直接影響建筑物的安全和穩(wěn)定。平板載荷試驗是目前檢測復(fù)合地基承載力最常用且較為可靠的方法，它能夠真實地模擬復(fù)合地基在實際受力狀態(tài)下的承載性能。平板載荷試驗的基本原理是在現(xiàn)場原位條件下，通過在復(fù)合地基上逐級施加模擬建筑實際荷載的豎向壓力，同時觀測地基在各級荷載作用下相應(yīng)的變形情況。根據(jù)試驗測得的荷載-沉降關(guān)系曲線，即p-s曲線，來確定復(fù)合地基的承載力特征值。在試驗過程中，需嚴格按照相關(guān)規(guī)范和標準進行操作，以確保試驗結(jié)果的準確性和可靠性。試驗方法和要求如下：首先，確定試驗點的位置。試驗點應(yīng)在有代表性的位置選取，且數(shù)量不應(yīng)少于3點。在某高層建筑的CFG樁復(fù)合地基檢測中，在建筑物的不同部位選取了3個試驗點，以全面評估復(fù)合地基的承載性能。試驗前，需對試驗場地進行平整，確保試驗平板能夠與地基表面緊密接觸。在試驗點處鋪設(shè)剛性承壓板，承壓板的面積應(yīng)根據(jù)復(fù)合地基的設(shè)計要求和試驗?zāi)康拇_定，一般不宜小于1.0m2。在某工程中，根據(jù)復(fù)合地基的設(shè)計要求，選用了面積為1.5m2的剛性承壓板。試驗加載采用油壓千斤頂，通過反力裝置將荷載施加到承壓板上。反力裝置可采用壓重平臺裝置，壓重量應(yīng)不少于預(yù)定最大試驗荷載的1.2倍，且壓重需在檢測前一次加上，并均勻穩(wěn)固地放置于平臺上。在某橋梁工程的復(fù)合地基承載力檢測中，采用了壓重平臺裝置，壓重量達到了預(yù)定最大試驗荷載的1.3倍，確保了試驗加載的穩(wěn)定性。試驗加載應(yīng)分級進行，每級荷載為最大加載量的1/10，其中第一級可取分級荷載的2倍加荷。加載過程中，應(yīng)保持荷載的施加均勻、連續(xù)，避免荷載突變對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。在每級荷載施加后，需按規(guī)定的時間間隔觀測地基的沉降量。在某工程中，每級荷載施加后，在第5min、15min、30min、45min、60min時分別觀測一次沉降量，以后每隔30min觀測一次，直至沉降穩(wěn)定。沉降穩(wěn)定的標準一般為每小時的沉降量不超過0.1mm。當沉降達到穩(wěn)定標準后，再施加下一級荷載。當荷載加到某一級時，若出現(xiàn)以下情況之一，可終止加載：承壓板周圍的土明顯側(cè)向擠出；沉降急劇增大，p-s曲線出現(xiàn)陡降段；在某級荷載下，24h內(nèi)沉降速率不能達到穩(wěn)定標準；沉降量與承壓板寬度或直徑之比大于或等于0.06。在某工業(yè)廠房的復(fù)合地基檢測中，當荷載加到某一級時，沉降急劇增大，p-s曲線出現(xiàn)陡降段，此時判定復(fù)合地基已達到破壞狀態(tài)，終止加載。根據(jù)試驗記錄的荷載和沉降數(shù)據(jù)，繪制p-s曲線。通過對p-s曲線的分析，確定復(fù)合地基的承載力特征值。當p-s曲線上有明顯的比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值作為復(fù)合地基承載力特征值；當極限荷載能確定，且該值小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半作為復(fù)合地基承載力特征值；當不能按上述兩款要求確定時，當壓板面積為0.25-0.50m2，可取s/b（或s/d）=0.01-0.015所對應(yīng)的荷載值作為復(fù)合地基承載力特征值，但不應(yīng)大于最大加載壓力的一半。在某工程中，根據(jù)p-s曲線，確定復(fù)合地基承載力特征值為250kPa，滿足設(shè)計要求，表明該CFG樁復(fù)合地基處理效果良好，能夠滿足建筑物的承載需求。五、CFG樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用案例分析5.1案例一：高層建筑地基處理5.1.1工程概況某高層建筑位于[城市名稱]的核心區(qū)域，該區(qū)域人口密集，建筑密度大，周邊基礎(chǔ)設(shè)施完善。本工程為商業(yè)辦公綜合體，地上30層，地下3層，建筑高度120m。結(jié)構(gòu)形式為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，基底面積5000m2。由于該建筑功能復(fù)雜，內(nèi)部設(shè)有大型商業(yè)空間、高端辦公區(qū)域以及配套的設(shè)備用房等，對地基的承載能力和穩(wěn)定性要求極高。預(yù)計上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)底面的平均壓力為450kPa，這對地基處理提出了嚴峻挑戰(zhàn)。場地地質(zhì)條件較為復(fù)雜，自上而下依次分布著：第一層為雜填土，主要由建筑垃圾、生活垃圾以及粘性土等組成，結(jié)構(gòu)松散，層厚約1.5-2.0m，其承載力特征值僅為80kPa，無法滿足上部結(jié)構(gòu)的承載要求。第二層為粉質(zhì)粘土，呈可塑狀態(tài)，含有少量粉粒和砂粒，層厚約3.0-4.0m，壓縮性中等，承載力特征值為120kPa。雖然該層土的力學(xué)性質(zhì)相對雜填土有所改善，但仍不能直接作為基礎(chǔ)持力層。第三層為淤泥質(zhì)土，流塑狀態(tài)，富含大量有機質(zhì)和水分，壓縮性高，層厚約6.0-8.0m，承載力特征值僅為60kPa，是影響地基穩(wěn)定性的主要軟弱土層。在該層土上直接建造基礎(chǔ)，地基將產(chǎn)生過大的沉降和不均勻沉降，嚴重威脅建筑物的安全。第四層為粉砂，稍密狀態(tài)，顆粒均勻，透水性較好，層厚約4.0-5.0m，承載力特征值為180kPa。該層土的承載力相對較高，但由于其厚度有限，單獨作為持力層時，仍難以滿足上部結(jié)構(gòu)的承載要求。第五層為中砂，密實狀態(tài)，顆粒較粗，級配良好，是較為理想的樁端持力層，承載力特征值為300kPa。5.1.2CFG樁復(fù)合地基設(shè)計方案針對該工程的地質(zhì)條件和上部結(jié)構(gòu)荷載要求，設(shè)計采用CFG樁復(fù)合地基進行處理。具體設(shè)計參數(shù)如下：樁徑：考慮到施工設(shè)備的能力和地基加固效果，選取樁徑d=400mm。這樣的樁徑既能保證樁體有足夠的承載面積，又便于施工操作，確保成樁質(zhì)量。樁長：為使樁體能夠穿越軟弱土層，將荷載傳遞到下部堅實的中砂層，設(shè)計樁長l=18m，樁端進入中砂層不小于1.5m，以充分發(fā)揮樁端阻力的作用，提高復(fù)合地基的承載能力。樁間距：根據(jù)復(fù)合地基承載力要求和現(xiàn)場地質(zhì)條件，采用正方形布置，樁間距s=1.2m。通過合理的樁間距設(shè)計，既能保證樁土共同作用的效果，又能避免樁間距過小導(dǎo)致的施工難度增加和成本上升。樁體強度：樁體強度等級設(shè)計為C20，以滿足樁體在承受上部荷載時的強度要求。通過實驗室配合比試驗，確定水泥用量為300kg/m3，粉煤灰用量為100kg/m3，碎石用量為1100kg/m3，石屑用量為450kg/m3，水用量為180kg/m3，確保樁體具有良好的和易性和強度。褥墊層：在樁頂設(shè)置褥墊層，厚度為200mm，材料選用級配砂石，其最大粒徑不超過30mm。褥墊層的設(shè)置能夠有效調(diào)整樁土應(yīng)力比，使樁和樁間土共同承擔上部荷載，提高復(fù)合地基的整體性能。5.1.3施工過程與質(zhì)量控制施工過程中，采用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝，嚴格按照施工工藝流程和質(zhì)量控制標準進行操作：場地平整：施工前，對場地進行了全面平整，清除了場地內(nèi)的雜物、障礙物以及表層軟弱土層，確保場地具備足夠的承載能力，滿足樁機的停放和作業(yè)要求。同時，根據(jù)場地的地形和排水要求，合理設(shè)置了排水系統(tǒng)，確保場地內(nèi)不積水，為后續(xù)施工創(chuàng)造了良好的條件。測量放線：依據(jù)設(shè)計圖紙，使用全站儀精確測放出樁位，并設(shè)置了明顯的標志。在測量過程中，嚴格按照測量規(guī)范進行操作，對測量數(shù)據(jù)進行了多次復(fù)核，確保樁位偏差控制在允許范圍內(nèi)，實際樁位偏差均控制在30mm以內(nèi)，為后續(xù)的成樁施工提供了準確的定位。鉆機就位：將長螺旋鉆機移動至樁位處，調(diào)整鉆機的水平度和垂直度，使鉆桿垂直對準樁位中心。通過在鉆機桅桿上懸掛垂球和使用電子垂直度檢測儀進行監(jiān)測和調(diào)整，確保鉆機的垂直度偏差不大于1%，保證了鉆機在鉆進過程中的穩(wěn)定性和垂直度。鉆孔：啟動鉆機，使鉆桿旋轉(zhuǎn)并向下鉆進。在鉆進過程中，先慢后快，密切觀察鉆機的運行情況，如鉆桿的垂直度、鉆進速度、電流變化等。當發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃、鉆進困難或電流異常增大時，立即停止鉆進，分析原因并采取相應(yīng)的措施。在鉆孔過程中，及時清理產(chǎn)生的棄土，運至指定地點存放，避免對施工現(xiàn)場造成污染和影響后續(xù)施工。泵送混合料：當鉆孔達到設(shè)計深度后，停止鉆進，開始泵送混合料?；旌狭嫌蓴嚢枵炯袛嚢瑁ㄟ^混凝土輸送泵經(jīng)鉆桿中心管輸送至孔底。在泵送前，對混合料的坍落度、和易性等性能進行了嚴格檢查，確保其符合設(shè)計要求，坍落度控制在180mm左右。在泵送過程中，保持泵送的連續(xù)性，避免出現(xiàn)泵送