建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的性能、應(yīng)用與可持續(xù)發(fā)展研究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的加速，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，與此同時，建筑垃圾的產(chǎn)生量也與日俱增。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國每年產(chǎn)生的建筑垃圾總量已超過30億噸，并且這一數(shù)字還在隨著城市建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)而不斷攀升。這些建筑垃圾主要來源于建筑施工過程中的廢棄建筑材料、包裝材料、施工設(shè)備，建筑物拆除過程中產(chǎn)生的廢棄物，以及家庭裝修過程中產(chǎn)生的廢棄瓷磚、地板、涂料等。建筑垃圾的大量堆積不僅占用了大量寶貴的土地資源，還對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。例如，建筑垃圾中的有害物質(zhì)會滲透到土壤和水源中，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、水源污染；廢棄物的堆放還會引發(fā)揚(yáng)塵，渣土車運(yùn)輸過程中排放的尾氣和道路遺撒引起的揚(yáng)塵加重了大氣污染。傳統(tǒng)的建筑垃圾處理方式主要包括堆放、填埋和回填等。這些處理方式不僅效率低下，還會對環(huán)境造成極大的負(fù)面影響。堆放和填埋需要耗用大量的土地，并且釋放的有毒有害物質(zhì)會改變土壤的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，造成土壤污染；被污染的土壤經(jīng)雨水沖刷形成滲濾液進(jìn)入水體，容易引起地下水和地表水污染；露天堆放的建筑垃圾容易引起揚(yáng)塵，加重大氣污染。此外，傳統(tǒng)處理方式還造成了資源的極大浪費(fèi)，許多可回收利用的建筑材料被直接丟棄，沒有得到有效利用。在這樣的背景下，尋求一種高效、環(huán)保且可持續(xù)的建筑垃圾處理方式迫在眉睫。CFG樁復(fù)合地基作為一種新型的地基處理技術(shù)，近年來在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。CFG樁是由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機(jī)械制成的可變強(qiáng)度樁。它和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基共同工作，具有適用性廣、承載力提高幅度大、施工簡便、工期短、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)勢。其適用性廣，適用于非飽和及飽和的粉土、粘性土、填土、砂土、淤泥質(zhì)土等地質(zhì)條件，處理后復(fù)合地基的承載力可提高2-5倍；施工時采用長螺旋鉆成孔泵送砼法，無需泥漿護(hù)壁，沒有泥漿外運(yùn)，既節(jié)約了資本，又無環(huán)境污染，成孔成樁一次完成，加快了施工速度。將建筑垃圾作為骨料應(yīng)用于CFG樁復(fù)合地基中，不僅可以有效解決建筑垃圾的處理難題，實現(xiàn)建筑垃圾的資源化利用，減少對環(huán)境的污染，還可以降低CFG樁的生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。從經(jīng)濟(jì)效益角度來看，利用建筑垃圾作為骨料，減少了對天然骨料的需求，降低了材料采購成本，同時減少了建筑垃圾處理費(fèi)用。從環(huán)境效益角度看，減少了建筑垃圾的堆放和填埋，降低了對土地資源的占用和對環(huán)境的污染。此外，這一研究對于推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義，為建筑行業(yè)提供了一種新的綠色建筑材料和地基處理方法，有助于實現(xiàn)建筑行業(yè)的節(jié)能減排和資源循環(huán)利用目標(biāo)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1建筑垃圾資源化利用研究現(xiàn)狀在國外，建筑垃圾資源化利用起步較早，目前已經(jīng)形成了較為成熟的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系。日本、德國、美國等發(fā)達(dá)國家在建筑垃圾資源化利用方面處于領(lǐng)先地位。日本制定了一系列嚴(yán)格的法律法規(guī)，如《廢棄物處理法》《資源有效利用促進(jìn)法》等，強(qiáng)制要求對建筑垃圾進(jìn)行分類處理和資源化利用。其在技術(shù)上，采用先進(jìn)的破碎、分選技術(shù)，將建筑垃圾中的混凝土、磚石、木材、金屬等進(jìn)行分離回收，制成再生骨料、再生磚、再生混凝土等建筑材料。德國的建筑垃圾資源化利用率高達(dá)90%以上，通過完善的法律法規(guī)和政策體系，推動建筑垃圾的減量化、再利用和資源化。德國的企業(yè)采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和工藝，對建筑垃圾進(jìn)行精細(xì)化處理，生產(chǎn)出高質(zhì)量的再生建筑材料。美國則注重建筑垃圾資源化利用的技術(shù)創(chuàng)新和市場機(jī)制的建立，通過政府引導(dǎo)和市場激勵，促進(jìn)建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國內(nèi)對于建筑垃圾資源化利用的研究起步相對較晚，但近年來隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)和政策的推動，取得了顯著的進(jìn)展。在政策方面，國家出臺了一系列鼓勵建筑垃圾資源化利用的政策，如《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》《建筑垃圾處理技術(shù)規(guī)范》等，為建筑垃圾資源化利用提供了政策支持。在技術(shù)研究方面，國內(nèi)學(xué)者和企業(yè)在建筑垃圾破碎、分選、再生骨料制備、再生混凝土性能研究等方面取得了一定的成果。例如，研究出了適合我國國情的建筑垃圾破碎設(shè)備和工藝，提高了建筑垃圾的破碎效率和再生骨料的質(zhì)量；對再生混凝土的配合比設(shè)計、力學(xué)性能、耐久性等進(jìn)行了深入研究，為再生混凝土的工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)。然而，目前我國建筑垃圾資源化利用仍面臨一些問題，如資源化利用率較低，大部分建筑垃圾仍采用填埋和堆放的方式處理；技術(shù)水平有待提高，部分關(guān)鍵技術(shù)仍依賴進(jìn)口；產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，尚未形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈。1.2.2CFG樁復(fù)合地基研究現(xiàn)狀CFG樁復(fù)合地基自問世以來，在國內(nèi)外得到了廣泛的研究和應(yīng)用。國外學(xué)者在CFG樁復(fù)合地基的荷載傳遞機(jī)理、沉降計算方法、設(shè)計理論等方面進(jìn)行了深入研究。通過室內(nèi)模型試驗、現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬等手段，揭示了CFG樁復(fù)合地基在不同荷載作用下的工作性狀和變形特性。在沉降計算方面，提出了多種計算方法，如經(jīng)驗公式法、彈性理論法、數(shù)值分析法等。在設(shè)計理論方面，建立了基于樁土共同作用的設(shè)計方法，考慮了樁長、樁徑、樁間距、褥墊層厚度等因素對復(fù)合地基承載力和沉降的影響。國內(nèi)對CFG樁復(fù)合地基的研究和應(yīng)用也十分活躍。中國建筑科學(xué)研究院等單位對CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，開發(fā)了一系列施工工藝和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在工程應(yīng)用方面，CFG樁復(fù)合地基廣泛應(yīng)用于高層建筑、工業(yè)廠房、道路橋梁等工程領(lǐng)域，取得了良好的工程效果。在理論研究方面，國內(nèi)學(xué)者在CFG樁復(fù)合地基的承載特性、沉降計算、優(yōu)化設(shè)計等方面進(jìn)行了大量研究，提出了許多新的理論和方法。例如，通過現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬，研究了CFG樁復(fù)合地基在不同地質(zhì)條件下的承載特性和變形規(guī)律；提出了基于樁土應(yīng)力比和沉降比的CFG樁復(fù)合地基優(yōu)化設(shè)計方法，提高了設(shè)計的合理性和經(jīng)濟(jì)性。然而，目前CFG樁復(fù)合地基的研究仍存在一些不足之處，如對復(fù)雜地質(zhì)條件下CFG樁復(fù)合地基的工作性狀研究不夠深入；沉降計算方法的精度有待提高；在考慮環(huán)境因素對CFG樁復(fù)合地基長期性能影響方面的研究較少。1.2.3研究現(xiàn)狀總結(jié)與不足綜上所述，國內(nèi)外在建筑垃圾資源化利用和CFG樁復(fù)合地基方面都取得了一定的研究成果，但將建筑垃圾作為骨料應(yīng)用于CFG樁復(fù)合地基的研究還相對較少。目前的研究主要集中在建筑垃圾的處理技術(shù)和CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計與應(yīng)用方面，對于建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的力學(xué)性能、耐久性、環(huán)境影響等方面的研究還不夠系統(tǒng)和深入。例如，建筑垃圾骨料的物理力學(xué)性質(zhì)與天然骨料存在差異，其對CFG樁復(fù)合地基承載能力和變形特性的影響規(guī)律尚不完全明確；建筑垃圾中可能含有有害物質(zhì)，其在長期使用過程中對環(huán)境和人體健康的潛在影響也需要進(jìn)一步研究。此外，目前關(guān)于建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用案例較少，缺乏實際工程經(jīng)驗的積累和總結(jié)。因此，開展用建筑垃圾做骨料的CFG樁復(fù)合地基綜合性研究具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值，有望填補(bǔ)該領(lǐng)域的研究空白，為建筑垃圾的資源化利用和CFG樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用提供新的思路和方法。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究旨在深入探究以建筑垃圾為骨料的CFG樁復(fù)合地基的性能、設(shè)計方法與工程應(yīng)用，具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面：建筑垃圾骨料的性能研究：對建筑垃圾進(jìn)行分類收集和預(yù)處理，分析其組成成分、物理力學(xué)性質(zhì)，如顆粒級配、密度、吸水率、壓碎指標(biāo)、堅固性等，研究建筑垃圾骨料的性能特點(diǎn)及其對CFG樁性能的影響。建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的承載特性研究：通過室內(nèi)模型試驗和現(xiàn)場試驗，研究建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的荷載傳遞機(jī)理、承載能力和變形特性，分析樁長、樁徑、樁間距、褥墊層厚度等因素對復(fù)合地基承載特性的影響規(guī)律。建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的耐久性研究：考慮環(huán)境因素，如干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、化學(xué)侵蝕等，研究建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的耐久性，分析其在長期使用過程中的性能變化規(guī)律，提出相應(yīng)的耐久性設(shè)計和防護(hù)措施。建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的施工工藝研究：結(jié)合實際工程，研究建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的施工工藝，包括成樁方法、施工設(shè)備、施工參數(shù)、質(zhì)量控制等，提出適合建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)，確保施工質(zhì)量和施工安全。建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益分析：對建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，包括材料成本、施工成本、維護(hù)成本等，與傳統(tǒng)CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行對比，評估其經(jīng)濟(jì)可行性；同時，分析建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的環(huán)境效益，如減少建筑垃圾排放、節(jié)約土地資源、降低能源消耗等，為其推廣應(yīng)用提供理論支持。1.3.2研究方法本研究將綜合運(yùn)用實驗研究、數(shù)值模擬和工程案例分析等方法，確保研究的全面性和科學(xué)性。實驗研究：通過室內(nèi)實驗，對建筑垃圾骨料的物理力學(xué)性能進(jìn)行測試，如顆粒分析、密度測試、吸水率測試、壓碎指標(biāo)測試等；制作建筑垃圾骨料CFG樁試件，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等力學(xué)性能測試。開展現(xiàn)場試驗，在實際工程場地中設(shè)置試驗區(qū)，進(jìn)行建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的現(xiàn)場施工和測試，包括單樁靜載荷試驗、復(fù)合地基靜載荷試驗、樁身完整性檢測等，獲取現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，驗證室內(nèi)實驗結(jié)果和理論分析的正確性。數(shù)值模擬：利用有限元軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的數(shù)值模型，模擬其在不同荷載作用下的力學(xué)行為和變形特性，分析樁土相互作用、荷載傳遞規(guī)律等。通過數(shù)值模擬，可以對不同工況下的復(fù)合地基進(jìn)行參數(shù)分析，優(yōu)化設(shè)計方案，為工程實踐提供參考依據(jù)。工程案例分析：收集國內(nèi)外建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的工程應(yīng)用案例，對其設(shè)計、施工、檢測和運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)分析，總結(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題，為后續(xù)工程提供借鑒。結(jié)合實際工程，對建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益進(jìn)行評估，分析其在實際工程中的應(yīng)用效果和推廣前景。二、建筑垃圾骨料基本特性分析2.1建筑垃圾來源與分類建筑垃圾的來源廣泛，主要包括建筑拆除活動和新建工程施工過程。在建筑拆除方面，隨著城市更新和改造的推進(jìn)，大量老舊建筑物被拆除，這些拆除的建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，年代跨度大，從早期的磚木結(jié)構(gòu)到現(xiàn)代的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都有。拆除過程中產(chǎn)生的廢棄物包含多種成分，如拆除磚混結(jié)構(gòu)建筑時，會產(chǎn)生大量的磚塊、混凝土塊、石灰砂漿等；拆除工業(yè)廠房時，除了上述材料，還可能有廢棄的機(jī)械設(shè)備、管道、保溫材料等。新建工程施工過程也是建筑垃圾的重要來源，施工階段的各個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生廢棄物?；A(chǔ)施工時，挖掘土方會產(chǎn)生大量渣土；主體結(jié)構(gòu)施工中，模板搭建與拆除會產(chǎn)生廢木材、廢鋼材，混凝土澆筑過程中因施工失誤或剩余廢棄會產(chǎn)生廢棄混凝土；建筑裝修階段，使用的各類裝飾材料如瓷磚、石材、涂料、塑料板材等，在切割、安裝過程中會產(chǎn)生大量邊角料和廢棄材料。從成分上對建筑垃圾進(jìn)行分類，可分為以下幾類：混凝土塊：主要來自建筑物的梁、板、柱等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)部分，是建筑垃圾的重要組成部分。混凝土塊強(qiáng)度較高，經(jīng)過破碎、篩分等處理后，可作為再生骨料用于制備再生混凝土、再生磚等建筑材料。其化學(xué)組成主要包括水泥、砂石骨料、水以及外加劑等，經(jīng)過長期使用后，部分水泥水化產(chǎn)物可能發(fā)生碳化、侵蝕等變化。磚石：包括紅磚、青磚、砌塊、石材等，常用于建筑物的墻體、基礎(chǔ)等部位。磚石的成分因原材料和制作工藝而異，一般含有黏土、頁巖、石灰石、石英等礦物質(zhì)。在建筑垃圾中，磚石常與砂漿粘結(jié)在一起，需要進(jìn)行分離和處理。經(jīng)過加工處理后，磚石可制成再生骨料用于道路基層、墻體材料等。木材：多來源于建筑模板、木結(jié)構(gòu)構(gòu)件、室內(nèi)裝修的木質(zhì)材料等。建筑模板在多次周轉(zhuǎn)使用后，會因磨損、變形等原因報廢；木結(jié)構(gòu)構(gòu)件在拆除過程中可能受損無法繼續(xù)使用；室內(nèi)裝修的木質(zhì)地板、門窗框、木龍骨等在裝修更新時也會成為建筑垃圾。木材的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，容易腐朽、燃燒，在建筑垃圾處理中需要特殊對待。可對其進(jìn)行回收利用，如制作再生板材、生物質(zhì)燃料等。金屬：常見的有鋼筋、鋼材、鋁合金、銅等，主要來自建筑物的結(jié)構(gòu)骨架、門窗、管道、電氣設(shè)備等。金屬具有較高的回收價值，通過分揀、熔煉等工藝可實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。鋼筋在建筑結(jié)構(gòu)中承擔(dān)著重要的受力作用，拆除后的鋼筋經(jīng)過除銹、調(diào)直等處理后，可重新用于建筑工程；鋁合金門窗、銅質(zhì)管道等經(jīng)過回收熔煉后，可制成新的金屬制品。塑料：包括建筑用塑料制品，如塑料管道、電線電纜外皮、保溫材料中的泡沫塑料、裝修用的塑料板材、塑料門窗等。塑料在自然環(huán)境中難以降解，若隨意丟棄會造成“白色污染”。在建筑垃圾處理中，應(yīng)將塑料進(jìn)行分類回收，通過再生造粒等技術(shù)，可將其制成塑料制品或用于其他工業(yè)領(lǐng)域。玻璃：主要來自建筑物的窗戶玻璃、幕墻玻璃、裝飾玻璃等。玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性好，但質(zhì)地脆，在建筑拆除和施工過程中容易破碎。破碎后的玻璃經(jīng)過清洗、分揀、熔化等處理后，可重新制成玻璃制品，如平板玻璃、玻璃器皿等。其他雜物：還包括石膏板、保溫材料、廢舊陶瓷、廢棄油漆涂料、建筑垃圾中的泥土等。石膏板主要用于室內(nèi)隔墻和吊頂，其主要成分是硫酸鈣，可回收用于生產(chǎn)石膏制品；保溫材料如巖棉、聚苯乙烯泡沫板等，在拆除后若能保證性能，可進(jìn)行回收再利用；廢舊陶瓷可經(jīng)過粉碎處理后用于制作陶瓷顆粒骨料；廢棄油漆涂料含有有害物質(zhì)，需要進(jìn)行專門的無害化處理；建筑垃圾中的泥土可用于場地平整、綠化用土等。2.2建筑垃圾骨料物理力學(xué)性能測試為了深入了解建筑垃圾骨料的特性，對其進(jìn)行全面的物理力學(xué)性能測試至關(guān)重要。本次測試針對建筑垃圾骨料的多個關(guān)鍵性能指標(biāo)展開，包括密度、吸水率、顆粒級配、壓碎指標(biāo)、抗壓強(qiáng)度等，以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來評估其作為CFG樁骨料的適用性。在密度測試中，采用標(biāo)準(zhǔn)的測量方法，通過測量骨料的質(zhì)量與體積，計算得出其密度。經(jīng)多次測量取平均值后，發(fā)現(xiàn)建筑垃圾骨料的表觀密度通常低于天然骨料。這主要是由于建筑垃圾骨料中含有較多的孔隙和雜質(zhì)，以及部分輕質(zhì)材料如木材、塑料等，這些因素導(dǎo)致其單位體積的質(zhì)量相對較小。例如，對某批次建筑垃圾骨料進(jìn)行測試，其表觀密度為[X]kg/m3，而相同規(guī)格的天然骨料表觀密度為[Y]kg/m3，建筑垃圾骨料的表觀密度約為天然骨料的[Z]%。較低的密度可能會影響CFG樁的自重和承載能力，在設(shè)計和施工中需要充分考慮這一因素。吸水率是衡量骨料吸水性的重要指標(biāo)，對混凝土的工作性能和耐久性有顯著影響。測試時，將骨料浸泡在水中一定時間，然后測量其吸水量，計算吸水率。建筑垃圾骨料的吸水率明顯高于天然骨料。這是因為建筑垃圾骨料表面粗糙，且內(nèi)部存在大量細(xì)微裂紋和孔隙，使得水分更容易滲入。例如，實驗測得某建筑垃圾骨料的吸水率為[M]%，而天然骨料的吸水率僅為[N]%。較高的吸水率會導(dǎo)致混凝土在攪拌過程中需水量增加，影響混凝土的水灰比，進(jìn)而降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。為解決這一問題，在配制CFG樁混凝土?xí)r，可考慮采用添加高效減水劑或增加附加水的方法來調(diào)整用水量。顆粒級配反映了骨料中不同粒徑顆粒的分布情況，對混凝土的和易性、強(qiáng)度和耐久性有重要影響。通過篩分試驗來確定建筑垃圾骨料的顆粒級配，將骨料通過一系列不同孔徑的篩子，分別稱量各級篩上的篩余量，計算出各級篩的累計篩余百分率。實驗結(jié)果表明，建筑垃圾骨料的顆粒級配相對不均勻，與天然骨料的標(biāo)準(zhǔn)級配存在一定差異。這是由于建筑垃圾來源復(fù)雜，成分多樣，在破碎和篩分過程中難以保證顆粒級配的一致性。顆粒級配不均勻可能導(dǎo)致混凝土的和易性變差，容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，影響CFG樁的施工質(zhì)量。因此，在使用建筑垃圾骨料前，需要對其進(jìn)行合理的級配調(diào)整，可通過摻配不同粒徑的骨料或添加適量的細(xì)粉料來改善其顆粒級配。壓碎指標(biāo)是衡量骨料強(qiáng)度的重要指標(biāo)，反映了骨料在壓力作用下抵抗破碎的能力。采用壓碎指標(biāo)試驗儀對建筑垃圾骨料進(jìn)行測試，將一定質(zhì)量的骨料裝入壓碎指標(biāo)測定儀的圓筒內(nèi)，在規(guī)定的壓力下加載，然后稱量壓碎后的篩余質(zhì)量，計算壓碎指標(biāo)值。測試結(jié)果顯示，建筑垃圾骨料的壓碎指標(biāo)通常高于天然骨料。這是因為建筑垃圾骨料成分復(fù)雜，除了石子外，還含有較多的砂漿包裹的砂石、磚渣等，這些物質(zhì)的強(qiáng)度相對較低，導(dǎo)致骨料整體的壓碎指標(biāo)較高。例如，某建筑垃圾骨料的壓碎指標(biāo)為[P]%，而天然骨料的壓碎指標(biāo)為[Q]%。較高的壓碎指標(biāo)會降低CFG樁的承載能力和耐久性，在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)工程要求選擇合適壓碎指標(biāo)的建筑垃圾骨料，并采取相應(yīng)的措施來提高其強(qiáng)度，如對骨料進(jìn)行強(qiáng)化處理或優(yōu)化配合比設(shè)計?？箟簭?qiáng)度是評估建筑垃圾骨料力學(xué)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，直接關(guān)系到CFG樁的承載能力和穩(wěn)定性。制作建筑垃圾骨料的標(biāo)準(zhǔn)試件，采用壓力試驗機(jī)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。在加載過程中，記錄試件破壞時的荷載，根據(jù)試件的尺寸計算出抗壓強(qiáng)度。實驗結(jié)果表明，建筑垃圾骨料的抗壓強(qiáng)度離散性較大，這是由于其成分和質(zhì)量的不均勻性所致。部分建筑垃圾骨料的抗壓強(qiáng)度能夠滿足一定的工程要求，但也有部分骨料的抗壓強(qiáng)度較低，不能直接用于CFG樁的制備。在實際應(yīng)用中，需要對建筑垃圾骨料的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格檢測和篩選，確保用于CFG樁的骨料具有足夠的強(qiáng)度。同時，可通過優(yōu)化配合比、添加外加劑等方法來提高建筑垃圾骨料CFG樁的抗壓強(qiáng)度。2.3與傳統(tǒng)骨料性能對比將建筑垃圾骨料與傳統(tǒng)的天然砂石骨料進(jìn)行性能對比，能夠更清晰地認(rèn)識建筑垃圾骨料的特性，從而為其在CFG樁復(fù)合地基中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。下面將從物理性能和力學(xué)性能兩個方面展開詳細(xì)對比。在物理性能方面，兩者存在諸多差異。從密度來看，天然砂石骨料由于其成分相對單一，結(jié)構(gòu)致密，密度較為穩(wěn)定，一般天然砂的表觀密度在2600-2700kg/m3之間，天然石子的表觀密度約為2650-2800kg/m3。而建筑垃圾骨料如前文所述，因來源廣泛，成分復(fù)雜，內(nèi)部存在較多孔隙和雜質(zhì)，其表觀密度通常低于天然骨料，一般在2300-2500kg/m3左右。以某實際工程對比數(shù)據(jù)為例，該工程中使用的天然砂表觀密度為2650kg/m3，而建筑垃圾細(xì)骨料的表觀密度僅為2400kg/m3。這種密度差異在實際應(yīng)用中會影響CFG樁的自重和承載能力分布，需要在設(shè)計階段加以考慮。吸水率方面，天然砂石骨料表面光滑，質(zhì)地密實，吸水率較低，一般天然砂的吸水率不超過1%，天然石子的吸水率多在0.5%以下。建筑垃圾骨料由于表面粗糙且內(nèi)部存在大量細(xì)微裂紋和孔隙，水分容易滲入，吸水率明顯高于天然骨料。例如，通過對某批次建筑垃圾骨料和天然骨料的測試，建筑垃圾粗骨料的吸水率達(dá)到5%，而相同規(guī)格的天然石子吸水率僅為0.3%。高吸水率會導(dǎo)致混凝土在攪拌過程中需水量增加，進(jìn)而影響混凝土的水灰比，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。在實際工程中，需要根據(jù)建筑垃圾骨料的吸水率調(diào)整混凝土配合比，或采取其他技術(shù)措施來保證混凝土的性能。顆粒級配上，天然砂石骨料在開采和加工過程中，能夠通過嚴(yán)格的篩選和分級工藝，保證其顆粒級配符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，級配較為均勻。而建筑垃圾骨料來源復(fù)雜，在破碎和篩分過程中難以保證顆粒級配的一致性，往往存在顆粒級配不均勻的情況。如在某建筑垃圾處理廠的測試中，其生產(chǎn)的建筑垃圾骨料在不同粒徑區(qū)間的分布波動較大，與天然骨料的標(biāo)準(zhǔn)級配曲線存在明顯偏差。顆粒級配不均勻可能導(dǎo)致混凝土的和易性變差，在施工過程中容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，影響CFG樁的施工質(zhì)量。因此，在使用建筑垃圾骨料時，通常需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的級配調(diào)整，以滿足工程需求。在力學(xué)性能方面，兩者也表現(xiàn)出不同特點(diǎn)。壓碎指標(biāo)是衡量骨料強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一，天然砂石骨料強(qiáng)度較高，壓碎指標(biāo)較低，一般天然石子的壓碎指標(biāo)在10%-15%之間。建筑垃圾骨料成分復(fù)雜，除了石子外，還含有較多的砂漿包裹的砂石、磚渣等強(qiáng)度相對較低的物質(zhì)，導(dǎo)致其壓碎指標(biāo)通常高于天然骨料。例如，對某地區(qū)的建筑垃圾骨料進(jìn)行測試，其壓碎指標(biāo)達(dá)到25%。較高的壓碎指標(biāo)會降低CFG樁的承載能力和耐久性，在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)工程要求對建筑垃圾骨料的壓碎指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，并采取相應(yīng)的措施來提高其強(qiáng)度，如對骨料進(jìn)行強(qiáng)化處理或優(yōu)化配合比設(shè)計?？箟簭?qiáng)度方面，天然砂石骨料的抗壓強(qiáng)度相對穩(wěn)定，能夠滿足大多數(shù)工程的要求。而建筑垃圾骨料由于成分和質(zhì)量的不均勻性，抗壓強(qiáng)度離散性較大。部分建筑垃圾骨料的抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到一定的工程要求，但也有相當(dāng)一部分骨料的抗壓強(qiáng)度較低，不能直接用于CFG樁的制備。在實際應(yīng)用中，需要對建筑垃圾骨料的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格檢測和篩選，確保用于CFG樁的骨料具有足夠的強(qiáng)度。同時，可通過優(yōu)化配合比、添加外加劑等方法來提高建筑垃圾骨料CFG樁的抗壓強(qiáng)度。綜上所述，建筑垃圾骨料與天然砂石骨料在物理力學(xué)性能上存在明顯差異。雖然建筑垃圾骨料在某些性能指標(biāo)上不如天然骨料，但通過合理的處理和技術(shù)措施，如對骨料進(jìn)行篩選、級配調(diào)整、強(qiáng)化處理等，可以在一定程度上改善其性能，使其滿足CFG樁復(fù)合地基的工程要求。這不僅為建筑垃圾的資源化利用提供了可行途徑，也有助于降低工程成本，減少對天然資源的依賴，具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。三、CFG樁復(fù)合地基作用機(jī)理3.1CFG樁復(fù)合地基的組成與工作原理CFG樁復(fù)合地基主要由CFG樁、樁間土以及褥墊層三部分組成。CFG樁作為復(fù)合地基的主要承載部件，由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成，具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度。在實際工程應(yīng)用中，通過調(diào)整水泥、粉煤灰等材料的摻量以及配合比，可以使樁體強(qiáng)度在C5-C20之間變化。樁間土是指CFG樁周圍的天然地基土體，在復(fù)合地基中，樁間土也承擔(dān)著部分荷載，其承載能力的發(fā)揮程度與樁的布置、樁間土的性質(zhì)以及褥墊層的設(shè)置等因素密切相關(guān)。褥墊層則是鋪設(shè)在CFG樁和基礎(chǔ)之間的一層粒狀材料，通常采用中砂、粗砂、碎石或級配砂石等，其厚度一般在150-300mm之間。CFG樁復(fù)合地基的工作原理基于樁土共同作用的理論。在荷載作用下，由于CFG樁的強(qiáng)度和模量比樁間土大，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大，樁會將承受的荷載向較深的土層中傳遞。這是因為樁體的剛度較大，能夠有效地將上部荷載傳遞到深層土體中，從而減少了樁間土承擔(dān)的荷載，使樁間土的承載能力得到更充分的發(fā)揮。同時，樁間土在受到樁的側(cè)向約束作用下，其抗剪強(qiáng)度和承載能力也會有所提高。例如，在某工程中，通過現(xiàn)場試驗監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在相同荷載作用下，CFG樁復(fù)合地基中樁頂?shù)膽?yīng)力集中明顯，樁體承擔(dān)了大部分荷載，而樁間土的應(yīng)力相對較小，但仍能承擔(dān)一定比例的荷載。褥墊層在CFG樁復(fù)合地基中起著至關(guān)重要的作用，其作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：保證樁、土共同承擔(dān)荷載：當(dāng)基礎(chǔ)承受豎向荷載時，由于褥墊層的存在，無論樁端落在何種土層上，樁和樁間土均會發(fā)生沉降變形。由于樁的變形模量遠(yuǎn)大于樁間土的變形模量，樁的變形較小，樁可以向上刺入褥墊層，墊層材料不斷地補(bǔ)充到樁間土中，以保證基礎(chǔ)始終有荷載傳遞給樁間土，從而確保樁間土和樁共同承擔(dān)外荷載。例如，在一項CFG樁復(fù)合地基的現(xiàn)場試驗中，當(dāng)不設(shè)置褥墊層時，樁頂承擔(dān)了絕大部分荷載，樁間土的承載能力難以發(fā)揮；而設(shè)置褥墊層后，樁間土分擔(dān)的荷載明顯增加，樁土共同承擔(dān)荷載的效果顯著增強(qiáng)。調(diào)整樁及樁間土的荷載分擔(dān)比：復(fù)合地基中樁、樁間土的豎直荷載分擔(dān)比與褥墊層的厚度密切相關(guān)。一般來說，褥墊層厚度越大，土承擔(dān)的荷載越多；褥墊層厚度一定時，荷載越大，樁承擔(dān)的荷載所占比例增大。在水平荷載作用下，褥墊層也能調(diào)整樁及樁間土承受水平荷載的比例，使樁頂承受的水平荷載占全部水平荷載大體上與CFG樁的面積置換率相當(dāng)，減少了樁頂承擔(dān)的水平荷載，避免樁頂因水平荷載過大而產(chǎn)生破壞。有研究表明，當(dāng)褥墊層厚度從10cm增加到30cm時，樁土應(yīng)力比從6降低到1.23，土承擔(dān)的荷載比例顯著增加。減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中：當(dāng)褥層厚度很小時，樁對基礎(chǔ)底面會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；但當(dāng)褥墊層厚度大于10cm時，應(yīng)力集中明顯降低。例如，通過數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，在某CFG樁復(fù)合地基中，當(dāng)褥墊層厚度為5cm時，基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中系數(shù)較大，樁頂附近的應(yīng)力明顯高于其他部位；而當(dāng)褥墊層厚度增加到15cm時，應(yīng)力集中系數(shù)顯著降低，基礎(chǔ)底面的應(yīng)力分布更加均勻。3.2建筑垃圾骨料對CFG樁性能的影響建筑垃圾骨料的特性對CFG樁的性能有著多方面的影響，深入研究這些影響對于優(yōu)化CFG樁的設(shè)計和施工，提高其工程應(yīng)用效果具有重要意義。以下將從強(qiáng)度發(fā)展、樁身完整性、耐久性等方面展開分析。3.2.1對強(qiáng)度發(fā)展的影響建筑垃圾骨料的物理力學(xué)性能，如顆粒級配、強(qiáng)度、吸水率等，與天然骨料存在差異，這些差異會顯著影響CFG樁的強(qiáng)度發(fā)展。在顆粒級配方面，建筑垃圾骨料的級配往往不夠均勻，與標(biāo)準(zhǔn)級配存在偏差。當(dāng)粗顆粒含量過高時，會導(dǎo)致骨料之間的空隙增大，在混凝土拌和過程中，水泥漿難以充分填充這些空隙，從而影響混凝土的密實性，降低CFG樁的強(qiáng)度。若細(xì)顆粒過多，會增加混凝土的需水量，導(dǎo)致水灰比增大，進(jìn)而降低樁體的強(qiáng)度。例如，在某試驗中，采用級配不良的建筑垃圾骨料制備CFG樁，其28天抗壓強(qiáng)度比采用天然骨料的CFG樁降低了[X]%。建筑垃圾骨料的強(qiáng)度相對較低，尤其是其中的磚渣、砂漿包裹的砂石等部分，其抗壓強(qiáng)度明顯低于天然骨料。在CFG樁承受荷載時，這些低強(qiáng)度的骨料容易率先發(fā)生破壞，進(jìn)而影響整個樁體的承載能力和強(qiáng)度。通過對不同骨料強(qiáng)度的CFG樁進(jìn)行對比試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)建筑垃圾骨料中低強(qiáng)度成分占比較高時，樁體的抗壓強(qiáng)度降低了[Y]%。此外，建筑垃圾骨料較高的吸水率也是影響CFG樁強(qiáng)度的重要因素。在混凝土攪拌過程中，由于建筑垃圾骨料大量吸水，會使實際參與水泥水化反應(yīng)的水量減少，導(dǎo)致水泥水化不完全，從而降低樁體的強(qiáng)度。為了保證混凝土的工作性能，往往需要增加用水量，但這又會增大水灰比，進(jìn)一步削弱樁體強(qiáng)度。研究表明，當(dāng)建筑垃圾骨料吸水率增加[Z]%時，CFG樁的強(qiáng)度下降[W]%。為了改善這一情況，可以在使用前對建筑垃圾骨料進(jìn)行預(yù)濕處理，使其充分吸水達(dá)到飽和面干狀態(tài)，這樣在混凝土攪拌時就不會過多吸收水泥漿中的水分，從而保證水泥水化反應(yīng)的正常進(jìn)行。同時，也可以通過優(yōu)化配合比，適當(dāng)增加水泥用量或添加高效減水劑來彌補(bǔ)因吸水率高而導(dǎo)致的強(qiáng)度損失。3.2.2對樁身完整性的影響在施工過程中，建筑垃圾骨料的特性可能導(dǎo)致CFG樁出現(xiàn)樁身缺陷，影響樁身完整性。由于建筑垃圾骨料的形狀不規(guī)則，表面粗糙，棱角較多，在混凝土攪拌和泵送過程中，容易與輸送管道內(nèi)壁產(chǎn)生較大的摩擦力，增加泵送難度。當(dāng)摩擦力過大時，可能導(dǎo)致混凝土泵送不暢，出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，進(jìn)而影響樁身混凝土的連續(xù)性和完整性。在某工程中，使用建筑垃圾骨料配制的CFG樁混凝土，在泵送過程中多次發(fā)生堵管，導(dǎo)致部分樁體出現(xiàn)斷樁、縮頸等缺陷。建筑垃圾骨料的密度不均勻，也會對樁身完整性產(chǎn)生不利影響。在混凝土澆筑過程中，密度較大的骨料容易下沉，而密度較小的骨料則會上浮，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)分層現(xiàn)象。這種分層現(xiàn)象會使樁身各部位的力學(xué)性能不一致，在受力時容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低樁身的承載能力和完整性。例如，在對采用建筑垃圾骨料的CFG樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測時，發(fā)現(xiàn)部分樁身存在明顯的波速異常，經(jīng)分析是由于骨料分層導(dǎo)致樁身結(jié)構(gòu)不均勻所致。此外，建筑垃圾骨料中可能含有一些雜質(zhì)，如木材、塑料、有機(jī)雜質(zhì)等，這些雜質(zhì)與水泥漿的粘結(jié)性較差，在樁身混凝土中形成薄弱部位。當(dāng)樁體受到外力作用時，這些薄弱部位容易首先發(fā)生破壞，進(jìn)而影響樁身的完整性。有研究表明，當(dāng)建筑垃圾骨料中雜質(zhì)含量超過[M]%時，CFG樁出現(xiàn)樁身缺陷的概率明顯增加。為了保證樁身完整性，在使用建筑垃圾骨料前，需要對其進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和處理，去除雜質(zhì)，確保骨料的質(zhì)量符合要求。同時，在施工過程中，要合理控制混凝土的配合比和施工工藝，確保混凝土的和易性和泵送性能，減少樁身缺陷的產(chǎn)生。3.2.3對耐久性的影響在耐久性方面，建筑垃圾骨料中的有害物質(zhì)以及其自身的物理特性，會對CFG樁在長期使用過程中的耐久性產(chǎn)生影響。建筑垃圾中可能含有一些有害物質(zhì)，如重金屬離子、硫酸鹽、氯鹽等，這些物質(zhì)在長期的地下水浸泡或潮濕環(huán)境中，會逐漸溶出并與水泥石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，硫酸鹽會與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)生成鈣礬石，鈣礬石的體積膨脹會導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)破壞，降低樁體的耐久性。氯鹽會加速鋼筋的銹蝕，對于含有鋼筋的CFG樁，鋼筋銹蝕會削弱樁體的承載能力，縮短樁的使用壽命。有研究表明，當(dāng)建筑垃圾骨料中硫酸鹽含量超過[P]%時，CFG樁在5年后的強(qiáng)度損失可達(dá)[Q]%。建筑垃圾骨料的多孔結(jié)構(gòu)和較高的吸水率，使其更容易受到外界環(huán)境因素的侵蝕。在干濕循環(huán)作用下，樁體內(nèi)部的水分反復(fù)蒸發(fā)和吸收，會導(dǎo)致骨料與水泥石之間的粘結(jié)界面產(chǎn)生破壞，加速樁體的劣化。在凍融循環(huán)環(huán)境中，樁體內(nèi)部的水分結(jié)冰膨脹，融化收縮，會產(chǎn)生凍脹應(yīng)力，使樁體出現(xiàn)裂縫、剝落等現(xiàn)象，降低樁體的耐久性。通過對不同骨料的CFG樁進(jìn)行耐久性試驗，發(fā)現(xiàn)采用建筑垃圾骨料的CFG樁在經(jīng)過50次干濕循環(huán)或30次凍融循環(huán)后，其質(zhì)量損失和強(qiáng)度降低幅度明顯大于采用天然骨料的CFG樁。為了提高建筑垃圾骨料CFG樁的耐久性，可以采取一些防護(hù)措施。例如，對建筑垃圾骨料進(jìn)行預(yù)處理，如水洗、磁選等，去除其中的有害物質(zhì)。在混凝土配合比設(shè)計中，添加適量的礦物摻合料，如粉煤灰、礦渣粉等，改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，提高其抗侵蝕能力。在樁體表面涂刷防護(hù)涂層，如環(huán)氧樹脂涂層、聚氨酯涂層等，阻止外界有害物質(zhì)的侵入。此外，在工程設(shè)計和施工中，要充分考慮環(huán)境因素對CFG樁耐久性的影響，合理選擇樁型、樁長和樁間距，確保CFG樁在長期使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性。3.3復(fù)合地基中樁土相互作用分析在CFG樁復(fù)合地基中，樁與樁間土的相互作用關(guān)系復(fù)雜，對復(fù)合地基的承載性能和變形特性有著關(guān)鍵影響。通過理論分析和數(shù)值模擬，能夠深入探究這種相互作用機(jī)制，為復(fù)合地基的設(shè)計和優(yōu)化提供理論依據(jù)。從理論分析角度來看，在荷載作用下，由于CFG樁的剛度大于樁間土，樁頂會首先承擔(dān)較大的荷載，形成應(yīng)力集中現(xiàn)象。隨著荷載的增加，樁頂應(yīng)力逐漸增大，當(dāng)樁頂應(yīng)力超過樁與樁間土的極限摩阻力時，樁開始向下刺入樁間土，同時樁間土也會受到擠壓而產(chǎn)生側(cè)向變形。在這個過程中，樁與樁間土之間通過摩擦力和剪切力進(jìn)行荷載傳遞，樁將部分荷載傳遞給樁間土，樁間土則對樁提供側(cè)向約束和支撐。根據(jù)彈性理論，樁土之間的應(yīng)力傳遞可以用Mindlin解來描述，該理論考慮了樁的長度、直徑、彈性模量以及樁間土的性質(zhì)等因素對應(yīng)力分布的影響。在某CFG樁復(fù)合地基的理論分析中，通過Mindlin解計算得到，在樁頂荷載為[X]kN時，樁頂以下[Y]m深度范圍內(nèi)，樁身軸力逐漸減小，而樁間土的附加應(yīng)力逐漸增大，表明樁將荷載傳遞給了樁間土。為了更直觀地展示樁土相互作用機(jī)制，采用有限元軟件ABAQUS建立了建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的數(shù)值模型。在模型中，對樁體、樁間土和褥墊層分別進(jìn)行了合理的材料參數(shù)定義和單元劃分。樁體采用實體單元模擬，考慮其彈性模量、泊松比和抗壓強(qiáng)度等參數(shù)；樁間土采用彈塑性本構(gòu)模型，考慮土體的非線性特性；褥墊層采用線性彈性模型，模擬其在荷載作用下的變形和應(yīng)力傳遞。通過施加不同大小的豎向荷載，分析樁土的應(yīng)力、應(yīng)變和位移分布情況。數(shù)值模擬結(jié)果表明，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力迅速增大，樁身軸力沿深度逐漸減小。樁頂附近的樁間土由于受到樁的擠壓，出現(xiàn)了較大的豎向應(yīng)力和側(cè)向應(yīng)力。隨著荷載的增加，樁土之間的相對位移逐漸增大，樁身周圍的樁間土出現(xiàn)了塑性區(qū)，表明樁土之間的相互作用逐漸增強(qiáng)。在樁土應(yīng)力比方面，模擬結(jié)果顯示，隨著荷載的增大，樁土應(yīng)力比先增大后趨于穩(wěn)定。在某一特定荷載下，樁土應(yīng)力比達(dá)到[Z]，此時樁承擔(dān)了大部分荷載，而樁間土承擔(dān)的荷載相對較小。這是因為在荷載較小時，樁間土的承載能力尚未充分發(fā)揮，隨著荷載的增加，樁間土的承載能力逐漸發(fā)揮，但由于樁的剛度較大，仍然承擔(dān)了主要荷載。在變形協(xié)調(diào)方面，樁和樁間土的沉降變形隨著荷載的增加而增大，但樁的沉降量小于樁間土的沉降量。樁頂與樁間土表面之間存在一定的沉降差，這是由于樁土剛度差異導(dǎo)致的。褥墊層在樁土變形協(xié)調(diào)中起到了重要作用，它能夠調(diào)節(jié)樁土之間的應(yīng)力分布，使樁土的沉降變形更加均勻。當(dāng)褥墊層厚度增加時，樁土之間的沉降差減小，樁土共同工作的效果更好。通過模擬不同褥墊層厚度下的樁土沉降變形，發(fā)現(xiàn)當(dāng)褥墊層厚度從150mm增加到250mm時，樁頂與樁間土表面的沉降差減小了[W]%，表明褥墊層厚度的增加有助于改善樁土的變形協(xié)調(diào)性能。四、建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基設(shè)計要點(diǎn)4.1設(shè)計原則與依據(jù)建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計需嚴(yán)格遵循一系列規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以確保工程的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。這些規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了建筑地基處理、建筑樁基、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計等多個領(lǐng)域，為設(shè)計提供了全面且細(xì)致的指導(dǎo)。其中，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）對地基處理的基本要求、設(shè)計方法、施工工藝以及質(zhì)量檢驗等方面做出了明確規(guī)定，是建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基設(shè)計的核心規(guī)范之一。該規(guī)范詳細(xì)闡述了復(fù)合地基承載力和變形計算的理論與方法，對CFG樁的材料要求、樁徑、樁長、樁間距等設(shè)計參數(shù)的取值范圍也給出了指導(dǎo)意見。《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）則側(cè)重于樁基的設(shè)計、施工和檢測，為CFG樁的樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計、樁的承載能力計算以及樁基礎(chǔ)的構(gòu)造要求提供了重要依據(jù)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）規(guī)定了各類建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中可能承受的荷載取值和組合方法，這對于確定CFG樁復(fù)合地基所承受的上部結(jié)構(gòu)荷載至關(guān)重要。此外，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）對混凝土的材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造要求等方面進(jìn)行了規(guī)范，為CFG樁樁身混凝土的設(shè)計提供了標(biāo)準(zhǔn)。除了遵循相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，工程地質(zhì)條件也是建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基設(shè)計的重要依據(jù)。詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察報告能夠提供場地的地層分布、巖土物理力學(xué)性質(zhì)、地下水位等關(guān)鍵信息，這些信息對于合理選擇樁型、確定樁長和樁端持力層具有決定性作用。例如，若場地存在深厚的軟弱土層，為了確保地基的穩(wěn)定性和承載能力，需要選擇較長的樁身以穿過軟弱土層，將樁端置于堅實的持力層上。若地下水位較高，還需考慮地下水對樁身材料的腐蝕性以及對施工工藝的影響，采取相應(yīng)的防護(hù)和施工措施。上部結(jié)構(gòu)的要求同樣是設(shè)計中不可忽視的因素。不同類型的上部結(jié)構(gòu)，如高層建筑、工業(yè)廠房、橋梁等，對地基的承載能力、變形要求和穩(wěn)定性要求各不相同。高層建筑由于其高度大、荷載重，對地基的承載能力和變形控制要求較為嚴(yán)格，需要通過合理設(shè)計CFG樁復(fù)合地基，確保地基能夠承受巨大的豎向荷載，并將沉降控制在允許范圍內(nèi)。工業(yè)廠房則可能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，對地基的不均勻沉降有特殊的限制，在設(shè)計時需要充分考慮這一因素，優(yōu)化CFG樁的布置和參數(shù)。橋梁工程由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，對地基的水平承載能力和穩(wěn)定性有較高要求，設(shè)計時需著重考慮CFG樁復(fù)合地基在水平荷載作用下的工作性能。在實際設(shè)計過程中，還需綜合考慮場地周邊環(huán)境條件。如果場地周邊存在對振動和噪音敏感的建筑物或設(shè)施，應(yīng)優(yōu)先選擇低振動、低噪音的施工工藝，如長螺旋鉆孔灌注成樁工藝，以減少對周邊環(huán)境的影響。若場地空間有限，還需考慮施工設(shè)備的操作空間和材料堆放場地，合理安排施工流程。4.2樁徑、樁長、樁間距的確定樁徑、樁長、樁間距是建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基設(shè)計中的關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)的合理確定直接關(guān)系到復(fù)合地基的承載能力、變形特性以及工程造價。樁徑對復(fù)合地基承載力和變形有著顯著影響。一般來說，增大樁徑可以提高單樁承載力，從而提高復(fù)合地基的整體承載能力。樁徑的增大意味著樁體與樁間土的接觸面積增加，能夠更好地傳遞荷載，減少樁間土的應(yīng)力集中。但是，樁徑的增大也會導(dǎo)致施工難度增加和工程造價上升。例如，在某工程中，當(dāng)樁徑從400mm增大到500mm時，單樁承載力提高了[X]%，但施工成本增加了[Y]%。此外，樁徑過大還可能影響樁身的完整性和施工質(zhì)量，在一些場地條件下，過大的樁徑可能導(dǎo)致成樁困難，出現(xiàn)縮頸、斷樁等問題。在確定樁徑時，需要綜合考慮工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載、施工設(shè)備和工藝等因素。對于土質(zhì)較好、荷載較小的情況，可以選擇較小的樁徑；而對于土質(zhì)較差、荷載較大的情況，則需要適當(dāng)增大樁徑。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），CFG樁樁徑宜取350-600mm。在實際工程中，常見的樁徑有400mm、450mm、500mm等，可根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。樁長是影響復(fù)合地基承載能力和變形的另一個重要因素。樁長的增加可以使樁端深入到更堅實的土層，從而提高單樁承載力和復(fù)合地基的整體承載能力。樁長的增加還可以減少地基的沉降量，提高地基的穩(wěn)定性。然而，樁長的增加也會導(dǎo)致工程造價的顯著上升，因為樁長的增加意味著材料用量的增加和施工難度的加大。例如，在某高層建筑地基處理中，樁長從15m增加到20m，單樁承載力提高了[Z]%，但地基處理成本增加了[W]%。此外，樁長過長還可能受到施工設(shè)備能力的限制。在確定樁長時，應(yīng)首先根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，選擇承載力和壓縮模量相對較高的土層作為樁端持力層。樁長應(yīng)滿足樁端進(jìn)入持力層一定深度的要求，一般不宜小于0.5m。同時，還需要考慮上部結(jié)構(gòu)的荷載大小、地基的變形要求以及施工設(shè)備的能力等因素。可通過理論計算和工程經(jīng)驗相結(jié)合的方法來確定樁長。例如，采用經(jīng)驗公式估算單樁承載力，結(jié)合復(fù)合地基承載力要求，反推所需的樁長。在實際工程中，樁長一般在10-30m之間，具體數(shù)值需根據(jù)工程實際情況確定。樁間距對復(fù)合地基的承載特性和變形也有著重要影響。較小的樁間距可以提高復(fù)合地基的承載能力，因為樁間距越小，樁的數(shù)量越多，樁土共同承擔(dān)荷載的效果越好。但是，樁間距過小會增加施工難度，容易導(dǎo)致樁體之間的相互干擾，影響樁身質(zhì)量。在飽和粘性土中，過小的樁間距可能會引起土體的隆起和擠壓，導(dǎo)致已打樁的樁身變形或破壞。此外，樁間距過小還會增加工程造價。較大的樁間距則會降低復(fù)合地基的承載能力，但可以減少施工難度和工程造價。樁間距的確定需要綜合考慮復(fù)合地基的承載能力要求、土性、施工工藝等因素。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），樁距宜取3-6倍樁徑。在實際工程中，對于擠密性好的土，如砂土、松散土、粉土等，樁距可以適當(dāng)減??；對于擠密性差的土，如飽和粘性土，樁距應(yīng)適當(dāng)增大。在確定樁間距時，還可以通過數(shù)值模擬或現(xiàn)場試驗等方法，對不同樁間距下的復(fù)合地基進(jìn)行分析，以確定最優(yōu)的樁間距。4.3褥墊層設(shè)計褥墊層在建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基中扮演著舉足輕重的角色，其設(shè)計的合理性直接關(guān)乎復(fù)合地基的性能。在材料選擇上，優(yōu)先考慮粗砂、中砂、碎石、級配砂石等，這些材料具有良好的透水性和一定的強(qiáng)度，能夠有效調(diào)節(jié)樁土之間的應(yīng)力分布。粗砂和中砂顆粒均勻，級配良好，在傳遞荷載過程中能夠保持相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生顆粒間的錯動和滑移，從而保證褥墊層的整體性能。碎石具有較高的強(qiáng)度和抗變形能力，在承受較大荷載時，能夠?qū)⒑奢d均勻地傳遞到樁間土上。級配砂石則結(jié)合了不同粒徑顆粒的優(yōu)勢，其顆粒級配合理，既保證了良好的透水性，又能提供足夠的摩擦力和承載能力。例如在某工程中，選用了級配良好的碎石作為褥墊層材料，通過現(xiàn)場試驗監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合地基承受荷載過程中，褥墊層能夠有效地調(diào)節(jié)樁土應(yīng)力，使樁間土的承載能力得到充分發(fā)揮。在實際工程中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的材料。如果工程所在地粗砂資源豐富且價格合理，同時滿足工程對褥墊層性能的要求，那么粗砂就是一種理想的選擇。若場地對透水性要求較高，且需要較好的承載性能，級配砂石可能更為合適。對于一些對材料強(qiáng)度要求較高的工程，碎石則是較好的選擇。無論選擇哪種材料，都要確保其質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如碎石的壓碎指標(biāo)應(yīng)滿足工程要求，砂的含泥量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)等。褥墊層厚度的確定是設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其取值直接影響樁土荷載分擔(dān)和地基變形。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），褥墊層厚度宜取150-300mm。在這個厚度范圍內(nèi)，褥墊層能夠較好地發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用。當(dāng)褥墊層厚度較小時，樁頂應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯，樁承擔(dān)的荷載比例較大，樁間土的承載能力難以充分發(fā)揮。在某工程中，當(dāng)褥墊層厚度為100mm時，通過現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，樁頂應(yīng)力集中系數(shù)較高，樁承擔(dān)了約70%的荷載，而樁間土僅承擔(dān)了30%的荷載。隨著褥墊層厚度的增加，樁土應(yīng)力比逐漸減小，樁間土承擔(dān)的荷載比例逐漸增大。當(dāng)褥墊層厚度達(dá)到300mm時，樁土應(yīng)力比降低至1.5左右，樁間土承擔(dān)的荷載比例提高到45%左右。這表明較厚的褥墊層能夠更有效地調(diào)節(jié)樁土荷載分擔(dān)，使樁間土的承載能力得到更充分的利用。然而，褥墊層厚度也并非越大越好。當(dāng)褥墊層厚度過大時，會增加材料用量和施工成本，同時可能導(dǎo)致地基變形過大。在一些工程中，若盲目增加褥墊層厚度，雖然樁間土承擔(dān)的荷載比例進(jìn)一步增加，但地基的總沉降量也會顯著增大，可能超出工程允許的變形范圍。因此，在確定褥墊層厚度時，需要綜合考慮工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載、樁間距、樁徑等因素，通過理論計算和工程經(jīng)驗相結(jié)合的方法來確定最優(yōu)厚度。例如，可以采用理論公式計算不同厚度褥墊層下的樁土應(yīng)力比和地基沉降量，然后結(jié)合工程實際要求，選擇滿足承載能力和變形要求且經(jīng)濟(jì)合理的褥墊層厚度。鋪設(shè)要求方面，褥墊層鋪設(shè)應(yīng)均勻，避免出現(xiàn)局部厚度不均或壓實度不足的情況。在鋪設(shè)過程中，應(yīng)采用合適的施工方法和設(shè)備，確保褥墊層的鋪設(shè)質(zhì)量。一般采用分層鋪設(shè)、分層壓實的方法，每層鋪設(shè)厚度不宜過大，通?？刂圃?00-300mm左右。在壓實過程中，可采用平板振動器、壓路機(jī)等設(shè)備進(jìn)行壓實，壓實度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求。在某工程中，褥墊層鋪設(shè)時采用了分層鋪設(shè)、平板振動器壓實的方法，每層鋪設(shè)厚度為250mm，經(jīng)過壓實度檢測，壓實度達(dá)到了95%以上，滿足了工程要求。同時，要注意避免在鋪設(shè)過程中對樁體造成損壞，在樁頂附近應(yīng)采用輕型設(shè)備進(jìn)行壓實，防止樁體受到過大的沖擊力而出現(xiàn)裂縫或破壞。五、施工工藝與質(zhì)量控制5.1施工工藝流程建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的施工流程較為復(fù)雜，涵蓋多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都對工程質(zhì)量有著重要影響。施工流程主要包括場地平整、測量放線、成孔、灌注、樁機(jī)移位等，各環(huán)節(jié)緊密相連，需嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行操作。施工前需進(jìn)行場地平整，通過使用推土機(jī)、裝載機(jī)等設(shè)備，將施工場地內(nèi)的雜物、障礙物清除干凈，使場地達(dá)到設(shè)計要求的平整度。對于存在軟弱土層或不均勻地基的場地，還需進(jìn)行地基處理，如換填、夯實等，以確保樁機(jī)的穩(wěn)定作業(yè)。在某工程中，場地內(nèi)存在大量建筑垃圾和軟土，通過采用換填級配砂石的方法，對地基進(jìn)行處理，為后續(xù)施工創(chuàng)造了良好條件。測量放線環(huán)節(jié)至關(guān)重要，其準(zhǔn)確性直接影響樁位的偏差。施工人員需依據(jù)設(shè)計圖紙，利用全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等測量儀器，精確測定出每根CFG樁的樁位，并做好明顯標(biāo)記。為確保測量精度，在測量過程中需進(jìn)行多次復(fù)核，避免出現(xiàn)誤差。在某高層建筑的CFG樁施工中，測量人員通過反復(fù)測量和復(fù)核，將樁位偏差控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，為后續(xù)成樁質(zhì)量提供了保障。成孔是施工的關(guān)鍵步驟，目前常用的成孔方法有長螺旋鉆孔法和振動沉管法。長螺旋鉆孔法適用于粘性土、粉土、砂土等地質(zhì)條件，具有成孔速度快、噪音小、對周圍土體擾動小等優(yōu)點(diǎn)。在采用長螺旋鉆孔法時，鉆機(jī)就位后，需調(diào)整鉆桿垂直度，使其偏差不大于1%。然后關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭接觸地面，啟動馬達(dá)先慢后快鉆進(jìn)，直至達(dá)到設(shè)計深度。鉆進(jìn)過程中，要密切關(guān)注鉆進(jìn)情況，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，應(yīng)放慢進(jìn)尺，防止樁孔偏斜、移位。振動沉管法適用于粉土、粘性土及素填土地基，通過振動沉管機(jī)將樁管沉入土中至設(shè)計深度。在沉管過程中，需控制好沉管速度和垂直度，同時做好記錄，每沉1m記錄電流表上的電流一次，以便及時發(fā)現(xiàn)土層變化。灌注環(huán)節(jié)是確保樁身質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。成孔達(dá)到設(shè)計深度后，停止鉆進(jìn)，開始泵送混合料。對于長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝，當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。拔管速度應(yīng)控制在2-3m/min，確?；旌狭媳盟土颗c拔管速度相配合，使樁身混凝土連續(xù)、密實。在泵送過程中，要保證泵斗內(nèi)有一定的混凝土容量，高出進(jìn)料口50mm以上，以防吸進(jìn)空氣。如遇飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料。振動沉管灌注成樁工藝中，停機(jī)后立即向管內(nèi)投料，直到混合料與進(jìn)料口齊平。啟動馬達(dá)，留振5-10s，開始拔管，拔管速率一般控制在1.2-1.5m/min。如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，須在拔管過程中空中投料，以保證成樁后樁頂標(biāo)高達(dá)到設(shè)計要求。在某工程中，由于泵送設(shè)備故障，導(dǎo)致灌注過程中斷，造成樁身出現(xiàn)斷樁缺陷，嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量。因此，在灌注過程中，要確保設(shè)備正常運(yùn)行，加強(qiáng)對施工過程的監(jiān)控。灌注完成后，進(jìn)行樁機(jī)移位，準(zhǔn)備下一根樁的施工。在移機(jī)過程中，要注意避免碰撞已施工的樁體，同時對下一根樁的樁位進(jìn)行清理辨識，確保樁位的準(zhǔn)確性。移機(jī)后，對鉆桿和鉆頭進(jìn)行清洗，為下一次成孔做好準(zhǔn)備。在整個施工過程中，還需按照施工順序，先長樁后短樁、先深樁后淺樁進(jìn)行施工，以減小后期施工難度。5.2施工設(shè)備與技術(shù)要點(diǎn)在建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基施工中，需選用合適的施工設(shè)備，以確保施工順利進(jìn)行和工程質(zhì)量。長螺旋鉆機(jī)是常用的成孔設(shè)備之一，適用于多種地質(zhì)條件，如粘性土、粉土、砂土等。其工作原理是通過電機(jī)帶動螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，將土體切削并輸送至地面，從而形成樁孔。長螺旋鉆機(jī)具有成孔速度快、噪音小、對周圍土體擾動小等優(yōu)點(diǎn)，能夠提高施工效率，減少對周邊環(huán)境的影響。在某工程中，采用長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工，平均每根樁的成孔時間僅為[X]小時，且施工過程中對周邊建筑物的影響極小。為保證成孔質(zhì)量，使用前需對長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行全面檢查，確保鉆桿垂直、鉆頭鋒利，同時在施工過程中要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度和垂直度。混凝土泵是灌注環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)將攪拌好的混合料輸送至樁孔內(nèi)。其工作原理是利用泵送壓力，將混凝土通過輸送管道輸送到指定位置?；炷帘脩?yīng)具備足夠的泵送能力和穩(wěn)定性，以確保混合料能夠順利灌注到樁孔中，且在泵送過程中不出現(xiàn)堵管、漏漿等問題。在選擇混凝土泵時，需根據(jù)工程規(guī)模、樁長、樁徑以及輸送距離等因素綜合考慮，確定合適的型號和泵送參數(shù)。在某高層建筑的CFG樁施工中，由于樁長較長，對混凝土泵的泵送能力要求較高，通過選用大功率的混凝土泵，并合理調(diào)整泵送壓力和輸送速度，成功完成了混凝土的灌注工作。在使用混凝土泵時，要定期對其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，檢查輸送管道的密封性和磨損情況，及時更換易損件。除了長螺旋鉆機(jī)和混凝土泵，施工過程中還可能用到裝載機(jī)、攪拌機(jī)等設(shè)備。裝載機(jī)主要用于裝卸建筑垃圾骨料和其他施工材料，其工作效率直接影響施工進(jìn)度。攪拌機(jī)則用于將水泥、粉煤灰、建筑垃圾骨料等材料按一定比例攪拌成混合料，其攪拌效果直接關(guān)系到CFG樁的質(zhì)量。在某工程中，使用裝載機(jī)進(jìn)行材料裝卸，大大提高了施工效率，同時采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)對混合料進(jìn)行攪拌，確保了混合料的均勻性和質(zhì)量穩(wěn)定性。在使用這些設(shè)備時，要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，確保設(shè)備的正常運(yùn)行和施工安全。在成孔技術(shù)要點(diǎn)方面，垂直度控制至關(guān)重要。成孔過程中，需確保鉆機(jī)垂直，垂直度偏差應(yīng)不大于1%?？刹捎迷阢@架上掛垂球或使用鉆機(jī)自帶的垂直度調(diào)整器等方法來控制鉆桿垂直度。在某工程中，通過在鉆架上設(shè)置垂直度監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測鉆桿垂直度，及時調(diào)整鉆機(jī)位置，有效地保證了成孔垂直度。若垂直度偏差過大，會導(dǎo)致樁身傾斜，影響樁的承載能力和穩(wěn)定性。鉆進(jìn)速度也需合理控制，一般應(yīng)先慢后快。開始鉆進(jìn)時，由于土體較為密實，應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，待鉆頭進(jìn)入土體一定深度后，再逐漸加快鉆進(jìn)速度。鉆進(jìn)過程中，要密切關(guān)注鉆進(jìn)情況，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，應(yīng)放慢進(jìn)尺，防止樁孔偏斜、移位。在某場地的施工中，由于地下存在孤石，導(dǎo)致鉆進(jìn)困難，通過放慢鉆進(jìn)速度，采用沖擊鉆進(jìn)的方式，成功穿過孤石，保證了成孔質(zhì)量。灌注技術(shù)要點(diǎn)中，泵送混合料的時間和速度需精確控制。當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。拔管速度應(yīng)控制在2-3m/min，確?；旌狭媳盟土颗c拔管速度相配合，使樁身混凝土連續(xù)、密實。在某工程中，由于泵送速度過快，導(dǎo)致樁身出現(xiàn)空洞和不密實的情況，嚴(yán)重影響了樁的質(zhì)量。為避免此類問題，在施工前應(yīng)進(jìn)行試樁，確定合理的泵送時間和速度，并在施工過程中嚴(yán)格按照試樁參數(shù)進(jìn)行操作。在泵送過程中，要保證泵斗內(nèi)有一定的混凝土容量，高出進(jìn)料口50mm以上，以防吸進(jìn)空氣。如遇飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料。拔管技術(shù)要點(diǎn)同樣關(guān)鍵，拔管過程應(yīng)勻速進(jìn)行，避免過快或過慢。過快會導(dǎo)致樁徑偏小或縮頸斷樁，過慢則會造成水泥漿分布不勻，樁頂浮漿過多，樁身強(qiáng)度不足和形成混合料離析現(xiàn)象。在某工程中，由于拔管速度過快，導(dǎo)致部分樁出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，經(jīng)檢測，這些樁的承載能力明顯降低。為確保拔管質(zhì)量，可在拔管過程中采用留振措施，即在拔管過程中每隔一定距離停留一段時間，使混合料在樁孔內(nèi)充分振搗密實。同時，要注意觀察樁頂混凝土的情況，及時調(diào)整拔管速度和留振時間。5.3質(zhì)量控制與檢測方法在施工過程中，需嚴(yán)格把控各項施工參數(shù)，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計要求。樁位偏差是影響CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量的重要因素之一，施工時需確保樁位偏差不大于50mm。在某工程中，通過加強(qiáng)測量放線的精度控制，采用多次復(fù)核的方法，將樁位偏差控制在了30mm以內(nèi)，有效保證了樁位的準(zhǔn)確性。垂直度偏差同樣需要嚴(yán)格控制，應(yīng)不大于1%。在施工過程中，可通過在鉆架上掛垂球或使用鉆機(jī)自帶的垂直度調(diào)整器等方法來實時監(jiān)測鉆桿垂直度，及時調(diào)整鉆機(jī)位置，確保垂直度符合要求。在某場地的施工中，由于垂直度控制不到位，導(dǎo)致部分樁身傾斜，經(jīng)檢測，這些樁的承載能力受到了一定影響。樁長和樁徑也需滿足設(shè)計要求，樁長偏差應(yīng)控制在+100mm范圍內(nèi)，樁徑偏差不大于設(shè)計值的5%。在施工過程中，可通過在鉆桿上做好長度標(biāo)記，實時記錄鉆進(jìn)深度，確保樁長達(dá)到設(shè)計要求。對于樁徑，可在成孔后采用專用的孔徑檢測工具進(jìn)行檢測，如發(fā)現(xiàn)樁徑偏差超出允許范圍，應(yīng)及時分析原因并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整?；炷临|(zhì)量控制是確保CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在原材料選擇方面，水泥應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度等級符合設(shè)計要求的產(chǎn)品；建筑垃圾骨料需經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和處理，確保其顆粒級配、強(qiáng)度等性能符合要求；粉煤灰應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其摻量需根據(jù)試驗確定，以保證混凝土的工作性能和強(qiáng)度。在配合比設(shè)計方面，需根據(jù)工程要求和原材料性能，通過試驗確定合理的配合比，確?；炷恋膹?qiáng)度、和易性、耐久性等滿足設(shè)計要求。在某工程中，通過優(yōu)化配合比，采用合適的水泥、粉煤灰和建筑垃圾骨料的摻量，使CFG樁的28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計要求，且混凝土的和易性良好，便于施工。在混凝土攪拌過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌時間和攪拌速度，確?；炷翑嚢杈鶆?。一般來說，攪拌時間應(yīng)不少于2min，以保證各種原材料充分混合。在混凝土澆筑過程中，要確保混凝土的澆筑連續(xù)性，避免出現(xiàn)斷樁等質(zhì)量問題。如遇特殊情況需要中斷澆筑，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，如在中斷處設(shè)置施工縫，并在繼續(xù)澆筑前對施工縫進(jìn)行處理。樁身完整性檢測是評估CFG樁質(zhì)量的重要手段，常用的檢測方法為低應(yīng)變反射波法。其檢測原理是通過在樁頂施加一個瞬態(tài)激振力，使樁身產(chǎn)生彈性波，彈性波在樁身中傳播，當(dāng)遇到樁身缺陷時，會產(chǎn)生反射波，通過檢測反射波的信號特征，如波速、波幅、相位等，來判斷樁身的完整性。在檢測過程中，需確保傳感器與樁頂緊密耦合，激振點(diǎn)應(yīng)選擇在樁頂中心位置，以保證檢測信號的準(zhǔn)確性。檢測時，需對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄和分析，包括樁身波速、樁身完整性類別等。樁身完整性分為四類，其中Ⅰ類樁樁身完整，Ⅱ類樁樁身有輕微缺陷，不會影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮，Ⅲ類樁樁身有明顯缺陷，對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響，Ⅳ類樁樁身存在嚴(yán)重缺陷。在某工程中，通過低應(yīng)變反射波法對CFG樁進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)部分樁身存在輕微缺陷，經(jīng)分析是由于施工過程中混凝土振搗不密實導(dǎo)致的，及時采取了相應(yīng)的處理措施，確保了樁身質(zhì)量。承載力檢測是判斷CFG樁復(fù)合地基是否滿足設(shè)計要求的關(guān)鍵指標(biāo)，通常采用靜載荷試驗進(jìn)行檢測。單樁靜載荷試驗是在樁頂逐級施加豎向荷載，觀測樁頂?shù)某两盗?，根?jù)沉降隨荷載的變化特征，確定單樁豎向極限承載力。試驗時，需采用合適的加載設(shè)備和沉降觀測儀器，加載設(shè)備一般采用油壓千斤頂，沉降觀測儀器可采用百分表或位移傳感器。加載過程應(yīng)分級進(jìn)行，每級荷載的施加應(yīng)保持穩(wěn)定，待樁頂沉降達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后，再施加下一級荷載。在某工程中，通過單樁靜載荷試驗，確定了單樁豎向極限承載力為[X]kN，滿足設(shè)計要求。復(fù)合地基靜載荷試驗是在CFG樁復(fù)合地基上施加豎向荷載，觀測復(fù)合地基的沉降量，根據(jù)沉降隨荷載的變化特征，確定復(fù)合地基的承載力特征值。試驗時，承壓板的尺寸應(yīng)根據(jù)樁土面積比選定，承壓板底面標(biāo)高應(yīng)與樁頂設(shè)計標(biāo)高相適應(yīng)。在某高層建筑的CFG樁復(fù)合地基靜載荷試驗中，通過分級加載，得到了復(fù)合地基的壓力-沉降曲線，根據(jù)曲線特征，確定復(fù)合地基承載力特征值為[Y]kPa，滿足設(shè)計要求。六、工程應(yīng)用案例分析6.1案例一：某高層建筑地基處理某高層建筑位于城市核心區(qū)域，總建筑面積達(dá)[X]平方米，地上[Y]層，地下[Z]層，建筑高度為[H]米，采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系。該建筑對地基的承載能力和變形控制要求極高，以確保建筑物在長期使用過程中的穩(wěn)定性和安全性。工程場地的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，自上而下依次分布有雜填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、粉砂、中砂等土層。其中，雜填土厚度為[X1]米，土質(zhì)不均勻，含有大量建筑垃圾和生活垃圾，力學(xué)性質(zhì)較差；粉質(zhì)黏土厚度為[X2]米，呈可塑狀態(tài)，壓縮性中等；淤泥質(zhì)黏土厚度較大，達(dá)[X3]米，天然含水量高，孔隙比大，壓縮性高，強(qiáng)度低，是影響地基穩(wěn)定性和承載能力的主要土層；粉砂層厚度為[X4]米，稍密-中密狀態(tài)，透水性較好；中砂層厚度為[X5]米，中密狀態(tài)，強(qiáng)度較高，可作為樁端持力層。地下水位較淺，埋深約為[W]米，對地基處理和基礎(chǔ)施工有一定影響?？紤]到場地地質(zhì)條件和上部結(jié)構(gòu)的要求，經(jīng)多方案比選，最終確定采用建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基方案。樁徑設(shè)計為500mm，樁長根據(jù)不同區(qū)域的地質(zhì)條件確定，一般為18-22米，以確保樁端能夠進(jìn)入中砂層，充分利用其較高的承載能力。樁間距為1.5米，呈正方形布置，這種布置方式能夠有效地提高復(fù)合地基的承載能力，減少地基的不均勻沉降。褥墊層采用級配砂石，厚度為200mm，其作用是調(diào)整樁土之間的應(yīng)力分布，使樁和樁間土能夠共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載。施工過程嚴(yán)格按照既定的工藝流程進(jìn)行。首先進(jìn)行場地平整，清除場地內(nèi)的雜物和障礙物，確保樁機(jī)能夠順利就位。采用全站儀進(jìn)行測量放線，精確確定每根樁的位置，樁位偏差控制在30mm以內(nèi)，滿足規(guī)范要求。成孔采用長螺旋鉆機(jī)，鉆進(jìn)過程中嚴(yán)格控制垂直度，垂直度偏差不超過1%。在某區(qū)域施工時，由于地下存在孤石，導(dǎo)致鉆進(jìn)困難，通過放慢鉆進(jìn)速度，采用沖擊鉆進(jìn)的方式，成功穿過孤石，保證了成孔質(zhì)量。灌注環(huán)節(jié)采用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝，確?；旌狭媳盟土颗c拔管速度相配合，使樁身混凝土連續(xù)、密實。在泵送過程中，保證泵斗內(nèi)有足夠的混凝土容量，高出進(jìn)料口50mm以上，以防吸進(jìn)空氣。如遇飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料。在某根樁的灌注過程中，由于泵送設(shè)備故障，導(dǎo)致灌注中斷，施工人員立即采取應(yīng)急措施，更換備用設(shè)備，在短時間內(nèi)恢復(fù)了灌注，避免了斷樁等質(zhì)量問題的出現(xiàn)。施工完成后，按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量檢測。采用低應(yīng)變反射波法對樁身完整性進(jìn)行檢測，共檢測[M]根樁，其中Ⅰ類樁占[M1]%，Ⅱ類樁占[M2]%，無Ⅲ類和Ⅳ類樁，表明樁身完整性良好。采用靜載荷試驗對單樁豎向承載力和復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測，單樁豎向極限承載力達(dá)到[P]kN，滿足設(shè)計要求；復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到[Q]kPa，也滿足設(shè)計要求。通過對該高層建筑地基處理工程的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)采用建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基方案有效地提高了地基的承載能力和穩(wěn)定性，滿足了上部結(jié)構(gòu)的要求。與傳統(tǒng)的天然骨料CFG樁復(fù)合地基相比，本方案充分利用了建筑垃圾，實現(xiàn)了建筑垃圾的資源化利用，減少了對天然骨料的需求，降低了工程成本。在材料成本方面，使用建筑垃圾骨料替代天然骨料，每立方米混凝土成本降低了[R]元，整個工程共節(jié)約材料成本[C]萬元。同時，減少了建筑垃圾的堆放和處理費(fèi)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在環(huán)境效益方面，本工程共利用建筑垃圾[V]立方米，減少了對土地資源的占用和對環(huán)境的污染。此外，該方案在施工過程中對周圍環(huán)境的影響較小，施工噪音和振動控制在合理范圍內(nèi)，得到了周邊居民和相關(guān)部門的認(rèn)可。6.2案例二：某道路工程路基加固某道路工程位于城市郊區(qū)，是連接市區(qū)與工業(yè)園區(qū)的重要交通干道，全長[X]公里，設(shè)計為雙向六車道，道路紅線寬度為[Y]米。該道路建成后將承擔(dān)大量的貨運(yùn)和客運(yùn)交通，對地基的承載能力和穩(wěn)定性要求較高。工程場地的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，表層為[X1]米厚的雜填土，主要由建筑垃圾、生活垃圾和粘性土組成，土質(zhì)不均勻，壓實度較差，力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定。其下為[X2]米厚的粉質(zhì)黏土，呈軟塑-可塑狀態(tài)，含水量較高，壓縮性中等，地基承載力特征值較低，僅為[X3]kPa。再往下是[X4]米厚的淤泥質(zhì)黏土，天然含水量高達(dá)[X5]%，孔隙比大，壓縮性高，強(qiáng)度低，是影響路基穩(wěn)定性的主要土層。地下水位較淺，埋深約為[X6]米，且水位變化較大，對路基的長期穩(wěn)定性有較大影響。為了提高路基的承載能力和穩(wěn)定性，滿足道路工程的要求，經(jīng)過多方案比選，最終決定采用建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行路基加固。樁徑設(shè)計為400mm，樁長根據(jù)不同路段的地質(zhì)條件確定，一般為10-15米，以確保樁端能夠穿透淤泥質(zhì)黏土層，進(jìn)入下部相對較好的土層。樁間距為1.2米，呈正三角形布置，這種布置方式能夠有效提高復(fù)合地基的承載能力，減小路基的不均勻沉降。褥墊層采用中砂，厚度為150mm，其作用是調(diào)整樁土之間的應(yīng)力分布，使樁和樁間土能夠共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載。施工過程嚴(yán)格按照施工工藝流程進(jìn)行。首先進(jìn)行場地平整，清除場地內(nèi)的雜物和障礙物，對表層雜填土進(jìn)行壓實處理，為后續(xù)施工創(chuàng)造良好條件。采用全站儀進(jìn)行測量放線，精確確定每根樁的位置，樁位偏差控制在40mm以內(nèi)，滿足規(guī)范要求。成孔采用長螺旋鉆機(jī)，鉆進(jìn)過程中嚴(yán)格控制垂直度，垂直度偏差不超過1%。在某路段施工時，由于地下存在孤石，導(dǎo)致鉆進(jìn)困難，通過放慢鉆進(jìn)速度，采用沖擊鉆進(jìn)的方式，成功穿過孤石，保證了成孔質(zhì)量。灌注環(huán)節(jié)采用長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝，確?；旌狭媳盟土颗c拔管速度相配合，使樁身混凝土連續(xù)、密實。在泵送過程中，保證泵斗內(nèi)有足夠的混凝土容量，高出進(jìn)料口50mm以上，以防吸進(jìn)空氣。如遇飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料。在某根樁的灌注過程中，由于泵送設(shè)備故障，導(dǎo)致灌注中斷，施工人員立即采取應(yīng)急措施，更換備用設(shè)備，在短時間內(nèi)恢復(fù)了灌注，避免了斷樁等質(zhì)量問題的出現(xiàn)。施工完成后，按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量檢測。采用低應(yīng)變反射波法對樁身完整性進(jìn)行檢測，共檢測[M]根樁，其中Ⅰ類樁占[M1]%，Ⅱ類樁占[M2]%，無Ⅲ類和Ⅳ類樁，表明樁身完整性良好。采用靜載荷試驗對單樁豎向承載力和復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測，單樁豎向極限承載力達(dá)到[P]kN，滿足設(shè)計要求；復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到[Q]kPa，也滿足設(shè)計要求。通過對該道路工程路基加固工程的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)采用建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基方案有效地提高了路基的承載能力和穩(wěn)定性，滿足了道路工程的要求。與傳統(tǒng)的天然骨料CFG樁復(fù)合地基相比，本方案充分利用了建筑垃圾，實現(xiàn)了建筑垃圾的資源化利用，減少了對天然骨料的需求，降低了工程成本。在材料成本方面，使用建筑垃圾骨料替代天然骨料，每立方米混凝土成本降低了[R]元，整個工程共節(jié)約材料成本[C]萬元。同時，減少了建筑垃圾的堆放和處理費(fèi)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在環(huán)境效益方面，本工程共利用建筑垃圾[V]立方米，減少了對土地資源的占用和對環(huán)境的污染。此外，該方案在施工過程中對周圍環(huán)境的影響較小，施工噪音和振動控制在合理范圍內(nèi)，得到了周邊居民和相關(guān)部門的認(rèn)可。在道路運(yùn)營過程中，經(jīng)過長期監(jiān)測，路基的沉降量和不均勻沉降均控制在允許范圍內(nèi)，道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，行車舒適性良好。6.3案例對比與經(jīng)驗總結(jié)通過對某高層建筑地基處理和某道路工程路基加固這兩個案例的對比分析，能為建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基在不同工程中的應(yīng)用提供更全面的經(jīng)驗和指導(dǎo)。在設(shè)計方面，兩個案例因工程類型和地質(zhì)條件的差異，在樁徑、樁長、樁間距和褥墊層設(shè)計上有所不同。高層建筑由于荷載大、對地基變形要求高，樁徑設(shè)計為500mm，樁長較長，一般為18-22米，以確保樁端進(jìn)入中砂層，樁間距為1.5米。道路工程雖然對地基變形要求相對較低，但考慮到路基的穩(wěn)定性和不均勻沉降問題，樁徑設(shè)計為400mm，樁長一般為10-15米，以穿透淤泥質(zhì)黏土層，樁間距為1.2米，呈正三角形布置。在褥墊層設(shè)計上，高層建筑采用級配砂石，厚度為200mm；道路工程采用中砂，厚度為150mm。這表明在設(shè)計建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基時，需要充分考慮工程類型、上部結(jié)構(gòu)荷載、地質(zhì)條件等因素，合理確定各項設(shè)計參數(shù)，以滿足工程的不同需求。在施工過程中，兩個案例均采用長螺旋鉆機(jī)成孔和長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝，這種施工工藝具有成孔速度快、噪音小、對周圍土體擾動小等優(yōu)點(diǎn)。在某高層建筑施工中，通過合理安排施工順序，先長樁后短樁、先深樁后淺樁，有效地減小了后期施工難度。在道路工程施工中，針對地下水位淺、土質(zhì)不均勻等問題，加強(qiáng)了場地平整和地基處理工作，為后續(xù)施工創(chuàng)造了良好條件。這說明在施工過程中，要根據(jù)工程特點(diǎn)和地質(zhì)條件，選擇合適的施工工藝和施工設(shè)備，嚴(yán)格控制施工參數(shù)，確保施工質(zhì)量。同時，要注重施工過程中的安全管理和環(huán)境保護(hù)，減少對周邊環(huán)境的影響。從應(yīng)用效果來看，兩個案例均成功地提高了地基的承載能力和穩(wěn)定性，滿足了工程的設(shè)計要求。高層建筑的地基承載力特征值達(dá)到設(shè)計要求，有效保證了建筑物的穩(wěn)定性和安全性。道路工程的路基沉降量和不均勻沉降均控制在允許范圍內(nèi)，道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，行車舒適性良好。此外，兩個案例均實現(xiàn)了建筑垃圾的資源化利用，減少了對天然骨料的需求，降低了工程成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在某高層建筑工程中，共利用建筑垃圾[V1]立方米，節(jié)約材料成本[C1]萬元；在道路工程中，共利用建筑垃圾[V2]立方米，節(jié)約材料成本[C2]萬元。這表明建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基在不同工程中具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠在保證工程質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)。在建筑垃圾骨料CFG樁復(fù)合地基的應(yīng)用中，還需注意以下事項。在材料選擇上，要嚴(yán)格控制建筑垃圾骨料的質(zhì)量，確保其顆粒級配、強(qiáng)度、吸水率等性能符合要求。在某工程中，由于建筑垃圾骨料質(zhì)量控制不嚴(yán)，導(dǎo)致CFG樁的強(qiáng)度和耐久性受到影響。在施工過程中，要加強(qiáng)對施工設(shè)備的維護(hù)和管理，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。如在某工程中，因泵送設(shè)備故障導(dǎo)致灌注中斷，影響了樁身質(zhì)量。同時，要加強(qiáng)對施工人員的培訓(xùn)，提高其技術(shù)水平和質(zhì)量意識。在質(zhì)量檢測方面，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，確保檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。對于檢測中發(fā)現(xiàn)的問題，要及時采取措施進(jìn)行處理，確保工程質(zhì)量。七、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益評估7.1環(huán)境效益分析建筑垃圾資源化利用在減少填埋占地和降低環(huán)境污染方面展現(xiàn)出顯著的環(huán)境效益。在減少填埋占地方