強風化軟巖特性對CFG樁復(fù)合地基工程性狀的影響及優(yōu)化策略研究一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進程的加速和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大力推進，各類工程建設(shè)不斷向地質(zhì)條件更為復(fù)雜的區(qū)域拓展。在這些區(qū)域中，強風化軟巖作為一種特殊的地質(zhì)體，廣泛分布于山區(qū)、丘陵地帶以及部分河谷地區(qū)，給工程建設(shè)帶來了諸多挑戰(zhàn)。強風化軟巖是巖石經(jīng)過長期風化作用后形成的一種特殊地質(zhì)體，其礦物成分和結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，具有強度低、壓縮性高、遇水易軟化等不良工程特性。這些特性使得在強風化軟巖地區(qū)進行工程建設(shè)時，地基的穩(wěn)定性和承載能力難以滿足工程要求，容易引發(fā)地基沉降、滑坡、坍塌等工程事故，嚴重威脅工程的安全與正常使用。例如，在云臨高速公路大亮山特長隧道的建設(shè)中，該隧道地質(zhì)情況復(fù)雜，存在19處斷層破碎帶，強風化軟巖地段長度約2公里，圍巖級別較差。在施工過程中，由于強風化軟巖的不良特性，發(fā)生了大小突泥涌水共9次，進口端圍巖破碎、出水量大，出口端施工進入軟巖大變形段后，施工進展緩慢，給工程帶來了極大的困難和安全隱患。為了解決強風化軟巖地基的工程問題，工程界不斷探索和應(yīng)用各種地基處理技術(shù)。CFG樁復(fù)合地基作為一種高效、經(jīng)濟的地基處理方法，在強風化軟巖地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁，與樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大，樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔的荷載。這樣，由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高，變形減小。此外，CFG樁復(fù)合地基還具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制、工程造價低廉等優(yōu)點，能夠有效解決強風化軟巖地基的強度低、變形大等問題，滿足工程建設(shè)的需求。然而，盡管CFG樁復(fù)合地基在強風化軟巖地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，但目前對于強風化軟巖及其CFG樁復(fù)合地基的工程特性研究仍存在不足。強風化軟巖的工程特性復(fù)雜多變，其物理力學性質(zhì)受到風化程度、巖石種類、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等多種因素的影響，導致在工程實踐中對其認識和把握存在一定困難。同時，CFG樁復(fù)合地基在強風化軟巖中的作用機理、承載特性、變形規(guī)律等方面也尚未完全明確，不同學者和工程人員的研究結(jié)果和經(jīng)驗存在一定差異。例如，在不同的工程案例中，CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計參數(shù)和施工工藝各不相同，其加固效果也存在較大差異，這給工程設(shè)計和施工帶來了一定的不確定性。因此，深入研究強風化軟巖及其CFG樁復(fù)合地基的工程特性，對于揭示其內(nèi)在規(guī)律，指導工程設(shè)計和施工，確保工程質(zhì)量和安全具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。本研究旨在通過現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬等方法，系統(tǒng)地研究強風化軟巖的工程地質(zhì)特征、力學性質(zhì)以及CFG樁復(fù)合地基的承載特性、變形規(guī)律等，為強風化軟巖地區(qū)的工程建設(shè)提供科學依據(jù)和技術(shù)支持。具體而言，本研究的意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：為工程設(shè)計提供科學依據(jù)：通過對強風化軟巖及其CFG樁復(fù)合地基工程特性的研究，明確其承載能力、變形特性等關(guān)鍵參數(shù)，為工程設(shè)計提供準確的數(shù)據(jù)支持，優(yōu)化地基處理方案，提高工程的安全性和可靠性。指導工程施工：深入了解CFG樁復(fù)合地基在強風化軟巖中的施工工藝和技術(shù)要點，為工程施工提供指導，確保施工質(zhì)量，減少施工過程中的安全隱患和工程事故。豐富和完善地基處理理論：強風化軟巖及其CFG樁復(fù)合地基的研究涉及到巖土力學、工程地質(zhì)學等多個學科領(lǐng)域，本研究的成果將有助于豐富和完善地基處理理論，推動相關(guān)學科的發(fā)展。提高工程經(jīng)濟效益：合理的地基處理方案可以有效降低工程成本，提高工程的經(jīng)濟效益。通過本研究，優(yōu)化CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計和施工，在保證工程質(zhì)量的前提下，最大限度地節(jié)約工程投資。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀強風化軟巖和CFG樁復(fù)合地基一直是巖土工程領(lǐng)域的研究熱點，國內(nèi)外學者和工程人員從不同角度對其展開研究，取得了一系列成果。1.2.1強風化軟巖特性研究強風化軟巖特性的研究主要集中在物理性質(zhì)、力學性質(zhì)及影響因素分析等方面。在物理性質(zhì)上，研究表明強風化軟巖的顆粒組成、孔隙結(jié)構(gòu)等與原巖相比發(fā)生顯著變化。有學者通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，強風化砂巖的顆粒間連接變?nèi)?，孔隙增多且孔徑增大，這導致其吸水性增強。在力學性質(zhì)方面，眾多研究表明強風化軟巖的強度和變形特性與風化程度密切相關(guān)。文獻指出，隨著風化程度加深，強風化頁巖的抗壓強度顯著降低，彈性模量減小，變形能力增大。關(guān)于強風化軟巖特性的影響因素，學者們普遍認為，風化作用是關(guān)鍵因素，它通過改變巖石礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造來影響其工程特性。例如，化學風化使巖石中的礦物發(fā)生分解和蝕變，降低巖石強度。此外，地下水對強風化軟巖特性影響顯著，如地下水浸泡會導致強風化軟巖的含水率增加，使其強度降低、壓縮性增大。有研究通過室內(nèi)試驗得出，強風化泥巖在飽水狀態(tài)下的抗壓強度比天然狀態(tài)下降低了30%-50%。1.2.2CFG樁復(fù)合地基工程特性研究CFG樁復(fù)合地基工程特性的研究涵蓋承載特性、變形特性、設(shè)計方法和施工工藝等多個方面。在承載特性上，大量現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬研究揭示了CFG樁復(fù)合地基的荷載傳遞規(guī)律和樁土相互作用機理。研究發(fā)現(xiàn)，在荷載作用下，CFG樁復(fù)合地基中樁體承擔大部分荷載，并將荷載傳遞到深層土體，樁間土也參與承載，樁土共同作用形成復(fù)合地基的承載體系。有學者通過現(xiàn)場靜載荷試驗，分析了不同樁長、樁距條件下CFG樁復(fù)合地基的承載性狀，得出適當增加樁長和減小樁距可提高復(fù)合地基承載力的結(jié)論。在變形特性方面，研究表明CFG樁復(fù)合地基的變形主要包括樁體壓縮變形、樁端刺入變形和樁間土壓縮變形。有學者運用有限元方法，研究了褥墊層厚度、樁體剛度等因素對CFG樁復(fù)合地基變形的影響，結(jié)果表明褥墊層厚度增加可減小樁土應(yīng)力比，使樁間土分擔更多荷載，從而減小地基變形，但褥墊層厚度過大也會導致地基沉降增大；樁體剛度增大可減小地基沉降，但會使樁土應(yīng)力比增大，樁間土承載能力發(fā)揮程度降低。在設(shè)計方法上，目前常用的設(shè)計方法主要基于規(guī)范和經(jīng)驗公式，通過計算單樁承載力和樁間土承載力，進而確定復(fù)合地基承載力。隨著研究的深入，一些學者提出了基于樁土共同作用理論的優(yōu)化設(shè)計方法，考慮了樁體和樁間土的協(xié)同工作以及上部結(jié)構(gòu)與地基的相互作用，使設(shè)計更加合理。在施工工藝方面，CFG樁施工工藝不斷改進和完善，常見的施工方法有長螺旋鉆孔泵送成樁、振動沉管成樁等，不同施工方法適用于不同地質(zhì)條件和工程要求，施工過程中需嚴格控制施工參數(shù)，確保成樁質(zhì)量。1.2.3強風化軟巖地區(qū)CFG樁復(fù)合地基研究在強風化軟巖地區(qū)，CFG樁復(fù)合地基的研究主要關(guān)注其適應(yīng)性和加固效果。有研究通過工程實例分析，探討了CFG樁復(fù)合地基在強風化軟巖地區(qū)的應(yīng)用可行性，認為在合理設(shè)計和施工的前提下，CFG樁復(fù)合地基能夠有效提高強風化軟巖地基的承載力和穩(wěn)定性，滿足工程要求。例如，在某強風化砂巖地區(qū)的高層建筑地基處理中，采用CFG樁復(fù)合地基后，地基承載力提高了1.5倍，沉降量滿足設(shè)計要求。然而，現(xiàn)有研究在強風化軟巖地區(qū)CFG樁復(fù)合地基方面仍存在一些不足。一方面，強風化軟巖的工程特性復(fù)雜多變，不同地區(qū)、不同類型的強風化軟巖性質(zhì)差異較大，目前對其特性的研究還不夠系統(tǒng)全面，缺乏統(tǒng)一的評價標準和方法。另一方面，雖然對CFG樁復(fù)合地基在強風化軟巖地區(qū)的應(yīng)用有一定研究，但對于樁土相互作用機理、復(fù)合地基長期穩(wěn)定性等方面的認識還不夠深入，相關(guān)研究成果在工程實踐中的應(yīng)用效果有待進一步驗證。此外，在強風化軟巖地區(qū)CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計和施工中，如何充分考慮強風化軟巖的特性，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)和施工工藝，以提高加固效果和經(jīng)濟效益，也是亟待解決的問題。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強風化軟巖及其CFG樁復(fù)合地基的工程特性，具體研究內(nèi)容如下：強風化軟巖工程特性研究：對強風化軟巖的地質(zhì)特征進行詳細調(diào)查，包括巖石的類型、風化程度、分布規(guī)律等。通過室內(nèi)試驗，如物理性質(zhì)試驗（顆粒分析、密度測試、含水率測試等）和力學性質(zhì)試驗（抗壓強度試驗、抗剪強度試驗、彈性模量測試等），獲取強風化軟巖的基本物理力學參數(shù)，分析其工程特性。研究強風化軟巖特性的影響因素，如風化作用、地下水、地質(zhì)構(gòu)造等，探討各因素對其物理力學性質(zhì)的影響規(guī)律。CFG樁復(fù)合地基工程特性研究：開展現(xiàn)場試驗，通過靜載荷試驗、樁身應(yīng)力測試、樁間土應(yīng)力測試等手段，研究CFG樁復(fù)合地基的承載特性，包括荷載傳遞規(guī)律、樁土應(yīng)力分擔比、單樁承載力和復(fù)合地基承載力等。分析CFG樁復(fù)合地基的變形特性，研究其在荷載作用下的沉降變形規(guī)律，包括樁體壓縮變形、樁端刺入變形和樁間土壓縮變形等，探討影響地基變形的因素。研究CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計方法和施工工藝，結(jié)合工程實際，分析不同設(shè)計參數(shù)（樁長、樁徑、樁距、褥墊層厚度等）和施工工藝（長螺旋鉆孔泵送成樁、振動沉管成樁等）對復(fù)合地基工程特性的影響，提出優(yōu)化設(shè)計和施工的建議。強風化軟巖與CFG樁復(fù)合地基相互作用研究：基于室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測試結(jié)果，建立強風化軟巖與CFG樁復(fù)合地基相互作用的力學模型，運用數(shù)值模擬方法，如有限元法、有限差分法等，模擬分析在不同荷載條件下，強風化軟巖與CFG樁復(fù)合地基的相互作用機理，包括樁土之間的荷載傳遞、變形協(xié)調(diào)等。研究強風化軟巖特性對CFG樁復(fù)合地基承載和變形特性的影響，分析不同風化程度、物理力學性質(zhì)的強風化軟巖與CFG樁復(fù)合地基共同工作時的性能差異，為工程設(shè)計提供依據(jù)。結(jié)合工程案例，分析強風化軟巖地區(qū)CFG樁復(fù)合地基的應(yīng)用效果，總結(jié)工程實踐中的經(jīng)驗教訓，提出針對強風化軟巖地區(qū)的CFG樁復(fù)合地基設(shè)計和施工的關(guān)鍵技術(shù)要點。1.3.2研究方法本研究綜合運用多種研究方法，以確保研究的全面性和深入性：文獻研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于強風化軟巖和CFG樁復(fù)合地基的相關(guān)文獻資料，包括學術(shù)論文、研究報告、工程案例等，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，總結(jié)前人的研究成果和經(jīng)驗，為本研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。實驗研究法：進行室內(nèi)土工試驗，對強風化軟巖的物理力學性質(zhì)進行測試分析，獲取其基本參數(shù)。開展現(xiàn)場試驗，在強風化軟巖地區(qū)選取典型場地，進行CFG樁復(fù)合地基的現(xiàn)場施工和測試，獲取復(fù)合地基的承載特性和變形特性數(shù)據(jù)，為理論分析和數(shù)值模擬提供實測數(shù)據(jù)支持。數(shù)值模擬法：運用巖土工程數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、FLAC3D等，建立強風化軟巖及其CFG樁復(fù)合地基的數(shù)值模型，模擬不同工況下地基的受力和變形情況，分析其工程特性和相互作用機理。通過數(shù)值模擬，可以對實際工程中難以直接觀測和測試的現(xiàn)象進行研究，彌補實驗研究的不足，為工程設(shè)計提供參考。案例分析法：收集和分析強風化軟巖地區(qū)CFG樁復(fù)合地基的實際工程案例，對其設(shè)計、施工和運行情況進行詳細研究，總結(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題，驗證本研究提出的理論和方法的可行性和有效性，為類似工程提供借鑒。二、強風化軟巖特性分析2.1強風化軟巖的定義與分類強風化軟巖是巖石在長期風化作用下形成的一種特殊地質(zhì)體，其礦物成分和結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，工程特性與原巖相比有很大差異。從風化程度來講，依據(jù)《工程巖體分級標準》（GB50218-94），強風化巖石結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，風化裂隙發(fā)育，巖體破碎。在工程實踐中，強風化軟巖常表現(xiàn)出強度低、壓縮性高、遇水易軟化等不良特性，給工程建設(shè)帶來諸多挑戰(zhàn)。強風化軟巖可按不同標準進行分類。按成因劃分，主要有風化殘積型和構(gòu)造破碎風化型。風化殘積型強風化軟巖是巖石在原地經(jīng)風化作用形成，其礦物成分和結(jié)構(gòu)保留一定原巖特征，但由于長期風化，顆粒間連接減弱，孔隙增多。如花崗巖地區(qū)的強風化花崗巖，是花崗巖在長期物理、化學風化作用下，長石、云母等礦物逐漸風化成次生礦物，巖體結(jié)構(gòu)變得松散破碎。構(gòu)造破碎風化型則是巖石受構(gòu)造運動影響產(chǎn)生破碎，后經(jīng)風化作用形成，其破碎程度和風化均勻性受構(gòu)造破碎程度控制。像一些斷層附近的強風化軟巖，由于斷層活動使巖石破碎，風化作用進一步加劇其破碎和軟化。按巖石類型劃分，強風化軟巖包括強風化巖漿巖、強風化沉積巖和強風化變質(zhì)巖。強風化巖漿巖，如強風化花崗巖、強風化玄武巖等，其礦物結(jié)晶結(jié)構(gòu)在風化作用下被破壞，長石、石英等礦物不同程度風化，導致巖體強度降低、透水性增強。強風化沉積巖，像強風化砂巖、強風化泥巖，砂巖顆粒間膠結(jié)物被風化破壞，顆粒松動；泥巖則因黏土礦物含量高，遇水易軟化、膨脹，強度大幅下降。強風化變質(zhì)巖，如強風化片麻巖、強風化千枚巖，片理結(jié)構(gòu)在風化作用下更加明顯，巖石沿片理面易破碎、剝落，工程性質(zhì)變差。2.2強風化軟巖的工程地質(zhì)特征2.2.1礦物成分與結(jié)構(gòu)特征強風化軟巖的礦物成分相較于原巖發(fā)生了顯著變化。在風化作用下，巖石中的原生礦物如長石、云母等不穩(wěn)定礦物會逐漸分解、蝕變，形成次生礦物。以花崗巖為例，其主要原生礦物長石會風化為高嶺石、伊利石等黏土礦物，云母則風化成水云母等。這些次生礦物的出現(xiàn)改變了巖石的物理化學性質(zhì)。黏土礦物具有較大的比表面積和較強的親水性，使得強風化軟巖的吸水性增強，遇水后容易發(fā)生膨脹和軟化。研究表明，強風化泥巖中黏土礦物含量越高，其膨脹性和軟化特性越明顯，在飽水狀態(tài)下的抗壓強度比天然狀態(tài)下可降低30%-50%。從結(jié)構(gòu)特征來看，強風化軟巖的結(jié)構(gòu)也與原巖有很大差異。原巖較為致密、完整的結(jié)構(gòu)被破壞，巖石變得破碎、松散。風化作用產(chǎn)生的裂隙不斷擴展、連通，使得巖石被切割成大小不等的碎塊，孔隙度增大。通過掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，強風化砂巖的顆粒間連接變?nèi)酰紫对龆嗲铱讖皆龃?，這導致其透水性增強，力學強度降低。結(jié)構(gòu)的破碎還使得強風化軟巖的抗剪強度降低，在工程荷載作用下容易發(fā)生剪切破壞，影響工程的穩(wěn)定性。2.2.2風化程度的判定指標在工程實踐中，準確判定強風化軟巖的風化程度至關(guān)重要，常用的判定指標包括以下幾個方面：巖石顏色：巖石顏色的變化是風化程度的直觀體現(xiàn)。隨著風化程度加深，巖石顏色逐漸變淺。例如，新鮮花崗巖多為肉紅色或灰白色，而強風化花崗巖常呈黃褐色或土黃色。這是因為風化過程中礦物的氧化、蝕變等作用改變了巖石的顏色。但巖石顏色受多種因素影響，如原巖成分、地下水等，所以僅依靠顏色判定風化程度具有一定局限性，需結(jié)合其他指標綜合判斷。巖石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造：風化作用對巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造破壞顯著。未風化巖石結(jié)構(gòu)完整，構(gòu)造清晰；微風化巖石結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有輕微變化；中風化巖石結(jié)構(gòu)部分破壞，節(jié)理面有次生礦物；強風化巖石結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖體破碎；全風化巖石結(jié)構(gòu)基本破壞，呈土狀。以石灰?guī)r為例，未風化石灰?guī)r質(zhì)地堅硬、結(jié)構(gòu)致密，而強風化石灰?guī)r節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，甚至呈碎塊狀或土狀。巖石強度指標：巖石的強度指標如單軸抗壓強度、抗剪強度等能直接反映其風化程度。隨著風化程度加深，巖石強度顯著降低。根據(jù)《工程巖體分級標準》（GB50218-94），堅硬巖的單軸飽和抗壓強度Rc＞60MPa，而強風化軟巖的Rc值通常小于15MPa。在實際工程中，常通過現(xiàn)場原位測試（如標準貫入試驗、動力觸探試驗等）和室內(nèi)試驗（單軸抗壓強度試驗、三軸壓縮試驗等）獲取巖石強度指標，以此判定風化程度。波速測試：利用彈性波在巖石中的傳播速度來判定風化程度。彈性波在未風化巖石中傳播速度快，而在強風化軟巖中，由于巖石結(jié)構(gòu)破碎、孔隙增多，波速會明顯降低。一般通過現(xiàn)場跨孔法、表面波法等進行波速測試，建立波速與風化程度的對應(yīng)關(guān)系。例如，某工程通過測試發(fā)現(xiàn)，未風化巖石的縱波速度可達5000m/s以上，而強風化軟巖的縱波速度則降至2000m/s以下。2.2.3典型強風化軟巖地區(qū)地質(zhì)條件概述以桂西地區(qū)為例，該區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，強風化軟巖分布廣泛。桂西地區(qū)位于華南板塊西南緣，處于多個構(gòu)造單元的交匯部位，經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演化歷史。區(qū)內(nèi)出露的地層主要有泥盆系、石炭系、二疊系和三疊系，巖性以碳酸鹽巖、碎屑巖為主。在長期的地質(zhì)作用和風化作用下，這些巖石形成了大量的強風化軟巖。桂西地區(qū)強風化軟巖的分布受地質(zhì)構(gòu)造和巖性控制明顯。在褶皺、斷層等構(gòu)造發(fā)育部位，巖石破碎，風化作用強烈，強風化軟巖厚度較大。如百色盆地邊緣的一些斷層附近，強風化軟巖厚度可達數(shù)十米。從巖性上看，泥巖、頁巖等軟質(zhì)巖類風化后多形成強風化軟巖，其工程性質(zhì)較差，強度低、壓縮性高。而砂巖、灰?guī)r等硬質(zhì)巖在強風化作用下，也會形成一定厚度的強風化軟巖，但相對軟質(zhì)巖類，其強度和穩(wěn)定性稍好。此外，桂西地區(qū)氣候濕潤，降雨量大，地下水豐富。地下水對強風化軟巖的工程性質(zhì)影響顯著，它不僅會增加巖石的含水率，降低其強度，還可能引發(fā)軟巖的膨脹、崩解等現(xiàn)象。在該地區(qū)的工程建設(shè)中，如南昆鐵路、云桂高鐵等項目，都面臨著強風化軟巖地基處理的難題。2.3強風化軟巖的力學性質(zhì)2.3.1強度特性強風化軟巖的強度特性是其重要的力學性質(zhì)之一，直接影響到工程的穩(wěn)定性和安全性?？箟簭姸龋簭婏L化軟巖的抗壓強度較低，這是由于其礦物成分和結(jié)構(gòu)的變化所致。與原巖相比，強風化軟巖中的原生礦物分解、蝕變，顆粒間連接減弱，孔隙增多，使得其抵抗壓縮的能力大幅下降。以強風化花崗巖為例，其單軸抗壓強度通常在5-15MPa之間，遠低于新鮮花崗巖的抗壓強度（一般大于60MPa）。研究表明，強風化軟巖的抗壓強度還受到風化程度、含水率、巖石結(jié)構(gòu)等因素的影響。風化程度越深，抗壓強度越低；含水率增加，巖石顆粒間的潤滑作用增強，抗壓強度降低。有學者通過室內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)，強風化泥巖在飽水狀態(tài)下的抗壓強度比天然狀態(tài)下降低了30%-50%?？估瓘姸龋簭婏L化軟巖的抗拉強度同樣較低，一般僅為抗壓強度的1/10-1/50。這是因為巖石在風化過程中，內(nèi)部產(chǎn)生了大量的微裂隙和缺陷，這些薄弱部位在拉應(yīng)力作用下容易擴展和貫通，導致巖石的抗拉性能急劇下降。在實際工程中，如邊坡開挖、隧道施工等，當巖體受到拉應(yīng)力作用時，強風化軟巖更容易發(fā)生破壞，形成拉裂面，進而影響工程的穩(wěn)定性。例如，在某山區(qū)公路邊坡開挖過程中，由于強風化軟巖的抗拉強度低，在邊坡巖體的自重拉應(yīng)力作用下，坡頂出現(xiàn)了明顯的拉裂縫，隨著時間的推移，裂縫不斷擴展，最終導致部分邊坡巖體失穩(wěn)坍塌?？辜魪姸龋嚎辜魪姸仁菑婏L化軟巖強度特性的重要指標，它反映了巖石抵抗剪切破壞的能力。強風化軟巖的抗剪強度主要由內(nèi)摩擦角和黏聚力組成。由于風化作用使巖石結(jié)構(gòu)破碎，顆粒間的咬合作用減弱，內(nèi)摩擦角減?。煌瑫r，礦物成分的變化和膠結(jié)物的破壞導致黏聚力降低。有研究表明，強風化砂巖的內(nèi)摩擦角一般在20°-30°之間，黏聚力在5-20kPa之間，明顯低于未風化砂巖。此外，強風化軟巖的抗剪強度還與含水率、加載速率等因素有關(guān)。含水率增加會使巖石的抗剪強度降低，加載速率增大則會使抗剪強度有所提高。在工程實踐中，如地基承載、擋土墻設(shè)計等，需要充分考慮強風化軟巖的抗剪強度，以確保工程的安全穩(wěn)定。2.3.2變形特性強風化軟巖的變形特性對工程的沉降和穩(wěn)定性有重要影響，研究其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和變形模量，以及影響變形特性的因素，對于工程設(shè)計和施工至關(guān)重要。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：強風化軟巖的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)出非線性特征。在加載初期，應(yīng)力-應(yīng)變曲線近似呈直線，此時巖石主要發(fā)生彈性變形；隨著荷載的增加，曲線逐漸偏離直線，巖石開始出現(xiàn)塑性變形，變形速率加快；當應(yīng)力達到一定程度后，巖石發(fā)生破壞，應(yīng)力急劇下降。以強風化頁巖為例，通過室內(nèi)三軸壓縮試驗得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線顯示，在低圍壓下，頁巖的彈性階段較短，塑性變形階段明顯，破壞時的應(yīng)變較大。這種非線性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表明強風化軟巖在工程荷載作用下會產(chǎn)生較大的變形，需要在工程設(shè)計中充分考慮。變形模量：變形模量是衡量強風化軟巖抵抗變形能力的重要參數(shù)。強風化軟巖的變形模量較低，一般在1-10GPa之間，遠低于未風化巖石。變形模量的大小與巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、風化程度等因素密切相關(guān)。風化作用使巖石結(jié)構(gòu)破碎，孔隙增多，導致其變形模量減小。例如，強風化花崗巖的變形模量比新鮮花崗巖降低了一個數(shù)量級以上。在工程實踐中，準確確定強風化軟巖的變形模量對于地基沉降計算、基礎(chǔ)設(shè)計等具有重要意義?？梢酝ㄟ^現(xiàn)場原位測試（如平板載荷試驗、旁壓試驗等）和室內(nèi)試驗（三軸壓縮試驗、單軸壓縮試驗等）來獲取變形模量。影響變形特性的因素：除了風化程度、礦物成分和結(jié)構(gòu)外，含水率、荷載作用時間等因素也對強風化軟巖的變形特性有顯著影響。含水率增加會使巖石的孔隙水壓力增大，有效應(yīng)力減小，導致巖石的變形模量降低，變形增大。有研究表明，強風化泥巖在飽水狀態(tài)下的變形模量比天然狀態(tài)下降低了30%-50%。荷載作用時間對強風化軟巖的變形也有重要影響，長期荷載作用下，巖石會發(fā)生蠕變變形，變形隨時間不斷增加。在某高層建筑地基中，強風化軟巖在長期荷載作用下，地基沉降持續(xù)增加，經(jīng)過數(shù)年時間后，沉降量達到了初始沉降量的1.5-2倍。因此，在工程設(shè)計和施工中，需要考慮強風化軟巖的長期變形特性，采取相應(yīng)的措施來控制地基沉降。2.3.3水理性質(zhì)強風化軟巖的水理性質(zhì)對其工程性質(zhì)影響顯著，吸水性、軟化性、崩解性等水理性質(zhì)的變化會導致巖石強度降低、變形增大，進而影響工程的安全與穩(wěn)定。吸水性：強風化軟巖的吸水性較強，這是由于其孔隙增多、比表面積增大，以及黏土礦物含量增加等因素導致的。巖石的吸水性通常用吸水率來表示，強風化軟巖的吸水率一般在5%-20%之間，高于未風化巖石。例如，強風化砂巖的吸水率比新鮮砂巖高出數(shù)倍。吸水性強使得強風化軟巖在遇水后容易發(fā)生體積膨脹，顆粒間的連接力減弱，從而降低巖石的強度和穩(wěn)定性。在工程建設(shè)中，如基礎(chǔ)施工、地下工程等，需要考慮強風化軟巖的吸水性對工程的影響，采取相應(yīng)的防水、排水措施。軟化性：軟化性是指強風化軟巖在水的作用下強度降低的特性。由于強風化軟巖中含有大量的黏土礦物，這些礦物遇水后會發(fā)生膨脹、分散，導致巖石的結(jié)構(gòu)破壞，強度降低。軟化性通常用軟化系數(shù)來衡量，軟化系數(shù)是巖石飽水狀態(tài)下的抗壓強度與干燥狀態(tài)下抗壓強度的比值。強風化軟巖的軟化系數(shù)一般在0.3-0.7之間，軟化性較強。例如，強風化泥巖的軟化系數(shù)可低至0.3左右，在飽水狀態(tài)下，其強度大幅降低，容易引發(fā)工程事故。在工程實踐中，對于位于地下水位以下或經(jīng)常受水浸泡的強風化軟巖地基，需要充分考慮其軟化性，采取加固措施來提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。崩解性：崩解性是指強風化軟巖在水的作用下發(fā)生破碎、解體的特性。一些強風化軟巖，特別是含有大量黏土礦物的軟巖，在遇水后會迅速崩解成碎塊或泥狀。崩解性的強弱與巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、含水率等因素有關(guān)。例如，蒙脫石含量較高的強風化軟巖，其崩解性較強，在水中短時間內(nèi)就會崩解。強風化軟巖的崩解性會導致地基土體的結(jié)構(gòu)破壞，強度降低，影響工程的正常使用。在工程建設(shè)中，如路基填筑、堤壩建設(shè)等，需要對具有崩解性的強風化軟巖進行處理，如采用改良土、換填等方法，以提高工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性。三、CFG樁復(fù)合地基概述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，各部分相互作用，共同承擔上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，其工作原理涉及荷載傳遞、樁土協(xié)同工作等多個方面。CFG樁作為復(fù)合地基的豎向增強體，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。水泥提供了樁體的基本粘結(jié)強度，使樁體能夠形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；粉煤灰不僅能改善混合料的和易性，還因其活性在一定程度上參與水化反應(yīng)，減少水泥用量，降低成本；碎石和石屑作為骨料，形成樁體的骨架，保證樁體的強度和穩(wěn)定性。CFG樁樁身強度較高，一般強度等級在C15-C25之間，其剛度遠大于樁間土。在工程實踐中，CFG樁的樁徑通常在350-600mm之間，樁長則根據(jù)工程地質(zhì)條件和設(shè)計要求，可從數(shù)米至數(shù)十米不等。例如，在某高層建筑的地基處理中，根據(jù)場地的強風化軟巖分布情況，設(shè)計CFG樁樁徑為400mm，樁長15m，以滿足地基承載力和變形要求。樁間土是CFG樁復(fù)合地基的重要組成部分，它在復(fù)合地基中與CFG樁共同承擔荷載。樁間土的性質(zhì)對復(fù)合地基的性能有顯著影響，不同類型的樁間土，其承載能力、變形特性等有所差異。在強風化軟巖地區(qū)，樁間土多為強風化軟巖，其強度低、壓縮性高，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大變形。但通過CFG樁的設(shè)置，樁間土的承載能力得到一定程度的發(fā)揮和提高。研究表明，在CFG樁復(fù)合地基中，樁間土承擔的荷載比例一般在30%-70%之間，具體比例取決于樁土剛度比、樁間距、褥墊層厚度等因素。褥墊層是鋪設(shè)在CFG樁樁頂與基礎(chǔ)之間的一定厚度的散體材料層，通常由中砂、粗砂、碎石或級配砂石等組成，厚度一般在150-300mm之間。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)樁土共同作用的關(guān)鍵部件。其作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是保證樁與土共同承擔荷載。在荷載作用下，由于樁體的剛度大于樁間土，樁頂應(yīng)力集中，樁體首先承擔較大荷載。隨著荷載的增加，樁體產(chǎn)生刺入變形，樁頂部分荷載通過褥墊層傳遞到樁間土上，使樁間土逐漸參與承載，實現(xiàn)樁土共同承擔荷載。二是調(diào)整樁土應(yīng)力分擔比。通過改變?nèi)靿|層的厚度和材料性質(zhì)，可以調(diào)整樁土應(yīng)力分擔比。當褥墊層厚度增加時，樁土應(yīng)力比減小，樁間土分擔的荷載增加；反之，樁土應(yīng)力比增大，樁承擔的荷載增加。三是減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。褥墊層的存在使基礎(chǔ)底面的應(yīng)力分布更加均勻，減小了基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中程度，有利于基礎(chǔ)的穩(wěn)定。在荷載作用下，CFG樁復(fù)合地基的工作原理如下：當上部結(jié)構(gòu)荷載通過基礎(chǔ)傳遞到CFG樁復(fù)合地基時，由于樁體的強度和模量比樁間土大，樁頂應(yīng)力比樁間土表面應(yīng)力大，樁首先承擔大部分荷載，并將荷載通過樁側(cè)摩阻力和樁端阻力向較深的土層中傳遞。隨著荷載的增加，樁間土也逐漸參與工作，樁間土承擔的荷載不斷增加。在這個過程中，樁與樁間土之間通過褥墊層進行變形協(xié)調(diào)和荷載傳遞。樁體產(chǎn)生的刺入變形使褥墊層材料發(fā)生移動和重新分布，從而調(diào)整樁土之間的荷載分配。同時，樁間土的壓縮變形也會對樁體產(chǎn)生一定的約束作用，使樁體的側(cè)摩阻力得到充分發(fā)揮。最終，樁與樁間土形成一個協(xié)同工作的整體，共同承擔上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，滿足地基的承載力和變形要求。例如，在某工業(yè)廠房的地基處理中，采用CFG樁復(fù)合地基。在施工完成后，通過現(xiàn)場靜載荷試驗和樁身應(yīng)力測試發(fā)現(xiàn)，在加載初期，CFG樁承擔了大部分荷載，樁頂應(yīng)力明顯高于樁間土應(yīng)力。隨著荷載的逐漸增加，樁間土承擔的荷載比例逐漸增大，樁土應(yīng)力比逐漸減小。當荷載達到一定值后，樁土應(yīng)力比趨于穩(wěn)定，樁與樁間土共同承擔荷載，地基變形也趨于穩(wěn)定。這充分體現(xiàn)了CFG樁復(fù)合地基的工作原理和樁土協(xié)同工作的特性。三、CFG樁復(fù)合地基概述3.2CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計參數(shù)3.2.1樁徑、樁長與樁間距樁徑、樁長和樁間距是CFG樁復(fù)合地基設(shè)計中的關(guān)鍵參數(shù)，它們的取值直接影響著復(fù)合地基的承載能力、變形特性以及工程造價。樁徑的選擇主要考慮施工工藝和工程要求。常見的CFG樁施工工藝有長螺旋鉆孔泵送成樁、振動沉管成樁等。長螺旋鉆孔泵送成樁工藝的樁徑一般為350-600mm，這種工藝適用于粘性土、粉土、砂土等地基，具有施工速度快、噪音小、無泥漿污染等優(yōu)點。振動沉管成樁工藝的樁徑通常在300-500mm之間，它對樁間土有擠密作用，適用于松散的砂土、粉土和粘性土地基，但在施工過程中會產(chǎn)生較大的振動和噪音。在實際工程中，樁徑的確定還需結(jié)合上部結(jié)構(gòu)荷載大小、地基土的性質(zhì)等因素。例如，對于荷載較大的高層建筑，為滿足地基承載力要求，可適當增大樁徑；而對于地基土性質(zhì)較好、荷載較小的工程，較小的樁徑即可滿足要求。樁長的設(shè)計至關(guān)重要，它決定了CFG樁復(fù)合地基的加固深度和承載能力。樁長應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、建筑物對地基的要求以及樁端持力層的選擇來確定。一般來說，樁長應(yīng)使樁端進入相對較好的持力層，以充分發(fā)揮樁的端承力和側(cè)摩阻力。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），樁長應(yīng)選擇承載力和壓縮模量相對較高的土層作為樁端持力層。在強風化軟巖地區(qū)，樁長的確定需要考慮強風化軟巖的厚度和下臥層的性質(zhì)。如果強風化軟巖厚度較薄，下臥層為較好的土層，樁長可穿過強風化軟巖進入下臥層；若強風化軟巖厚度較大，樁長應(yīng)根據(jù)地基承載力和變形要求進行合理設(shè)計，確保復(fù)合地基的穩(wěn)定性。樁長的取值范圍較廣，從數(shù)米到數(shù)十米不等。例如，在某強風化砂巖地區(qū)的工業(yè)廠房地基處理中，根據(jù)場地地質(zhì)條件，樁長設(shè)計為12m，使樁端進入中風化砂巖持力層，有效提高了地基的承載能力。樁間距的確定需綜合考慮樁徑、樁體與樁間土的共同作用以及地基的加固效果等因素。合理的樁間距能夠保證樁間土充分發(fā)揮承載作用，同時避免樁體之間的相互干擾。一般情況下，樁間距宜為（3-5）倍樁徑。當采用非擠土和部分擠土成樁工藝時，樁間距可適當減??；而采用擠土成樁工藝時，為避免樁間土過度擠密，樁間距應(yīng)適當增大。在樁長范圍內(nèi)有飽和粉土、粉細砂、淤泥、淤泥質(zhì)土層，采用長螺旋鉆中心壓灌成樁施工中可能發(fā)生竄孔時，宜采用較大樁距。例如，在某工程中，采用長螺旋鉆孔泵送成樁工藝，樁徑為400mm，根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)計要求，樁間距設(shè)計為1.5m，約為樁徑的3.75倍，有效保證了樁土共同作用，提高了復(fù)合地基的承載性能。3.2.2樁體材料與強度等級樁體材料的組成和強度等級是影響CFG樁復(fù)合地基性能的重要因素，直接關(guān)系到樁體的承載能力和耐久性。CFG樁的樁體材料主要由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等組成。水泥是提供樁體強度的主要材料，其品種和強度等級對樁體強度有重要影響。在工程實踐中，一般選用普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5或以上，以保證樁體具有足夠的早期強度和后期強度增長。粉煤灰作為一種工業(yè)廢料，在樁體中具有多種作用。它不僅能改善混合料的和易性，使混合料在攪拌和泵送過程中更加順暢，還因其活性在一定程度上參與水化反應(yīng)，減少水泥用量，降低工程造價。同時，粉煤灰的摻入可以提高樁體的耐久性。碎石和石屑作為骨料，形成樁體的骨架結(jié)構(gòu)，保證樁體的強度和穩(wěn)定性。碎石的粒徑一般在20-40mm之間，石屑的粒徑為2.5-10mm，它們的合理搭配能夠使骨料形成連續(xù)級配，提高樁體的密實度和強度。此外，在一些特殊情況下，還可根據(jù)工程需要摻入適量的外加劑，如減水劑、早強劑等，以改善樁體材料的性能。樁體的強度等級根據(jù)工程要求和地基條件確定。一般來說，CFG樁的強度等級在C15-C25之間。對于一般的工業(yè)與民用建筑地基處理，C15-C20的強度等級通常能夠滿足要求。在高層建筑等對地基承載力要求較高的工程中，可適當提高樁體強度等級至C20-C25。樁體強度等級的選擇應(yīng)綜合考慮上部結(jié)構(gòu)荷載大小、地基土的性質(zhì)、樁長和樁間距等因素。例如，在某高層建筑地基處理中，由于上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基土為強風化軟巖，為滿足地基承載力和變形要求，將CFG樁的強度等級設(shè)計為C25。同時，通過優(yōu)化樁體材料配合比，保證了樁體強度的穩(wěn)定和均勻性。在確定樁體強度等級時，還需進行配合比設(shè)計和試驗，以確保樁體材料的性能滿足工程要求。根據(jù)工程經(jīng)驗，合理的配合比能夠在保證樁體強度的前提下，最大限度地降低工程造價，提高工程的經(jīng)濟效益。3.2.3褥墊層的作用與設(shè)計要求褥墊層在CFG樁復(fù)合地基中起著不可或缺的作用，其設(shè)計要求直接影響著復(fù)合地基的工作性能和工程質(zhì)量。褥墊層的主要作用包括以下幾個方面：首先，保證樁與土共同承擔荷載。在荷載作用下，由于樁體的剛度大于樁間土，樁頂應(yīng)力集中，樁體首先承擔較大荷載。隨著荷載的增加，樁體產(chǎn)生刺入變形，樁頂部分荷載通過褥墊層傳遞到樁間土上，使樁間土逐漸參與承載，實現(xiàn)樁土共同承擔荷載。研究表明，通過設(shè)置合理厚度的褥墊層，樁間土承擔的荷載比例可達到30%-70%。其次，調(diào)整樁土應(yīng)力分擔比。褥墊層的厚度和材料性質(zhì)對樁土應(yīng)力分擔比有顯著影響。當褥墊層厚度增加時，樁土應(yīng)力比減小，樁間土分擔的荷載增加；反之，樁土應(yīng)力比增大，樁承擔的荷載增加。通過調(diào)整褥墊層的參數(shù)，可以優(yōu)化樁土應(yīng)力分擔，使樁土共同作用更加協(xié)調(diào)。此外，褥墊層還能減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。它使基礎(chǔ)底面的應(yīng)力分布更加均勻，避免了應(yīng)力集中對基礎(chǔ)的不利影響，有利于基礎(chǔ)的穩(wěn)定。在設(shè)計褥墊層時，需要考慮材料選擇、厚度和模量等因素。褥墊層的材料通常選用中砂、粗砂、碎石或級配砂石等，這些材料具有良好的透水性和一定的強度。不宜選用卵石，因為卵石表面光滑，與樁體和基礎(chǔ)的摩擦力較小，不利于荷載傳遞。材料的最大粒徑不宜大于30mm，以保證褥墊層的均勻性和穩(wěn)定性。褥墊層的厚度一般在150-300mm之間。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），褥墊層厚度宜為樁徑的40%-60%。在實際工程中，應(yīng)根據(jù)樁徑、樁間距、樁體強度和地基土性質(zhì)等因素綜合確定褥墊層厚度。例如，對于樁徑較大、樁間距較小的CFG樁復(fù)合地基，褥墊層厚度可適當取高值；而對于樁徑較小、樁間距較大的情況，褥墊層厚度可適當減小。褥墊層的模量也是一個重要參數(shù)，它影響著樁土應(yīng)力分擔和地基變形。一般來說，褥墊層的模量應(yīng)適中，過大或過小都會對復(fù)合地基的性能產(chǎn)生不利影響。在工程實踐中，可通過現(xiàn)場試驗或數(shù)值模擬等方法確定褥墊層的合理模量。3.3CFG樁復(fù)合地基的施工工藝3.3.1長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁是CFG樁復(fù)合地基施工中較為常用的一種工藝，具有施工速度快、噪音小、無泥漿污染等優(yōu)點，在各類工程中應(yīng)用廣泛。其施工流程如下：首先進行施工準備，包括場地平整，清除場地內(nèi)的障礙物、雜物，確保場地具備施工條件；依據(jù)設(shè)計圖紙進行樁位測量放線，采用全站儀或GPS等測量儀器，準確確定每根CFG樁的位置，并做好明顯標記，樁位偏差應(yīng)控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。接著進行鉆機就位，將長螺旋鉆機移動至指定樁位，通過調(diào)整鉆機的支腿和塔身垂直度，使鉆桿垂直對準樁位中心，垂直度偏差不宜大于1%。鉆進成孔時，關(guān)閉鉆頭閥門，啟動鉆機，使鉆桿向下鉆進。鉆進過程應(yīng)先慢后快，密切觀察鉆桿的垂直度和鉆進速度，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，應(yīng)放慢進尺，防止樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損壞。當鉆頭到達設(shè)計樁長預(yù)定標高時，在動力頭底面停留位置相應(yīng)的鉆機塔身處作醒目標記，作為施工時控制樁長的依據(jù)，成孔深度誤差一般不超過±50mm。在混合料攪拌環(huán)節(jié)，按照設(shè)計配合比，采用強制式攪拌機進行攪拌，確保水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等材料充分混合。上料順序一般為先裝碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和外加劑，最后加砂，攪拌時間每盤不小于60s，以保證混合料的均勻性和和易性。混凝土坍落度控制在160-200mm，滿足泵送要求。鉆孔至設(shè)計標高后，停止鉆進，開始混合料灌注。啟動混凝土輸送泵，將攪拌好的混合料通過鉆桿內(nèi)管泵送至孔底。當鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，拔管速度應(yīng)與泵送量相協(xié)調(diào)，均勻提升鉆桿，確保樁體連續(xù)、均勻、密實。一般拔管速度控制在1.2-1.5m/min左右，在飽和粉土或砂土等特殊地層，應(yīng)適當放慢拔管速度，防止出現(xiàn)縮頸、斷樁等質(zhì)量問題。施工樁頂高程宜高出設(shè)計高程50cm，灌注成樁完后，樁頂蓋土封頂予以保護。該工藝適用于粘性土、粉土、砂土等地基，以及對噪音及泥漿污染要求嚴格的場地。在城市市區(qū)等人口密集區(qū)域，周圍環(huán)境對噪音和污染較為敏感，長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝的低噪音、無泥漿污染特性使其成為首選。在地下水位較高的地區(qū)，采用該工藝可以避免泥漿護壁帶來的一系列問題，如泥漿排放、孔壁坍塌等。施工過程中也有諸多注意事項。需嚴格控制混合料的配合比和坍落度，確?；旌狭系馁|(zhì)量穩(wěn)定。坍落度太大，容易導致樁體出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象；坍落度太小，則不利于泵送和灌注。要保證泵送的連續(xù)性，避免出現(xiàn)停泵待料的情況，否則可能導致樁體出現(xiàn)斷樁、夾泥等缺陷。在鉆進過程中，要隨時檢查鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差及時調(diào)整。同時，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和試樁結(jié)果，合理確定鉆進速度、拔管速度等施工參數(shù)，確保成樁質(zhì)量。3.3.2振動沉管灌注成樁振動沉管灌注成樁工藝在CFG樁復(fù)合地基施工中也有一定的應(yīng)用，它通過振動沉管機的振動作用將樁管沉入地基，然后灌注混合料成樁，具有設(shè)備簡單、施工成本相對較低等特點。其施工步驟如下：施工前進行場地勘查與評估，詳細了解地質(zhì)條件、土層分布、地下水位等情況，為制定施工方案提供依據(jù)。準備好施工所需的材料，如鋼筋、混凝土、砂石等，并確保材料質(zhì)量符合標準要求。對施工人員進行技術(shù)培訓和安全教育，使其熟悉施工流程和操作規(guī)程。檢查振動沉管機的振動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等是否完好，確保設(shè)備在施工過程中能夠正常運行。同時，檢查混凝土輸送泵、發(fā)電機組、測量儀器等輔助設(shè)備是否齊全且狀態(tài)良好。根據(jù)設(shè)計圖紙和現(xiàn)場實際情況，使用測量儀器進行樁位放樣，確保樁位準確。在標定好的樁位上設(shè)置明顯的標識，如木樁、鋼筋頭等，以便后續(xù)施工操作。將振動沉管機放置在預(yù)定的樁位上，確保沉管與樁位對準。啟動振動沉管機，通過振動作用使沉管逐漸下沉至設(shè)計深度。在下沉過程中，應(yīng)密切關(guān)注沉管的垂直度和下沉速度，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時停止下沉，查明原因并采取相應(yīng)措施。按照設(shè)計要求制作鋼筋籠，確保鋼筋規(guī)格、數(shù)量、間距等符合圖紙要求。將制作好的鋼筋籠放入已下沉的沉管內(nèi)，確保鋼筋籠位置居中且垂直。為防止鋼筋籠在下沉過程中發(fā)生偏移或變形，可在鋼筋籠上設(shè)置定位筋或保護層墊塊。按照設(shè)計要求的配合比制備混凝土，確保混凝土質(zhì)量符合標準要求。通過混凝土輸送泵將混凝土灌注入沉管內(nèi)，同時用振動器進行振搗，確?；炷撩軐崯o空洞。在灌注過程中，應(yīng)控制好混凝土的灌注速度和灌注量，避免出現(xiàn)灌注不足或超灌現(xiàn)象。在混凝土初凝前，啟動振動沉管機進行拔管操作，確保拔管過程中不破壞混凝土樁身。在拔管過程中，通過振動作用使混凝土進一步密實，提高樁身質(zhì)量。拔管速度應(yīng)均勻，一般控制在1.0-1.5m/min左右，避免過快或過慢導致樁身出現(xiàn)縮頸、斷樁等質(zhì)量問題。振動沉管灌注成樁工藝適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、人工填土及無密實厚砂層的地基。在一些地基土較為松散的地區(qū)，如人工填土地基，該工藝可以通過振動作用對樁間土進行擠密，提高樁間土的承載力。但對于含有密實厚砂層的地基，由于沉管難度較大，該工藝的適用性較差。該工藝的優(yōu)點是設(shè)備簡單，施工成本相對較低，對樁間土有擠密作用，可提高樁間土的承載力。但它也存在一些缺點，如施工過程中會產(chǎn)生較大的振動和噪音，對周圍環(huán)境有一定影響；在密實土層中沉管難度較大，可能導致樁身質(zhì)量不穩(wěn)定；且該工藝不宜穿透粉土、砂土層，對土層穿透能力有限。在城市居民區(qū)等對噪音敏感的區(qū)域，使用該工藝時需要采取相應(yīng)的降噪措施，如設(shè)置隔音屏障等。3.3.3施工質(zhì)量控制要點施工質(zhì)量控制是CFG樁復(fù)合地基施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到復(fù)合地基的承載能力和穩(wěn)定性，需要從多個方面進行嚴格把控，并采用科學合理的檢測方法來確保施工質(zhì)量符合設(shè)計要求。在施工過程中，原材料的質(zhì)量控制至關(guān)重要。水泥應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、強度等級符合設(shè)計要求的產(chǎn)品，如普通硅酸鹽水泥，強度等級一般為42.5或以上。對水泥的品種、強度等級、凝結(jié)時間、安定性等指標進行嚴格檢驗，每批次水泥進場都應(yīng)具備質(zhì)量檢驗報告，并按規(guī)定進行抽樣復(fù)試。粉煤灰應(yīng)符合相關(guān)標準要求，其細度、燒失量、需水量比等指標應(yīng)滿足設(shè)計和規(guī)范規(guī)定。例如，二級粉煤灰的燒失量一般不超過8%，細度（45μm方孔篩篩余）不超過25%。碎石和石屑的粒徑、級配、含泥量等也應(yīng)符合設(shè)計要求。碎石粒徑一般在20-40mm之間，石屑粒徑為2.5-10mm，含泥量均不應(yīng)超過1%。對原材料的質(zhì)量檢驗應(yīng)定期進行，確保其質(zhì)量穩(wěn)定可靠。施工參數(shù)的控制也是質(zhì)量控制的重點。樁長應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求進行控制，偏差值一般控制在+10cm以內(nèi)。在施工過程中，可通過在鉆桿或沉管上做好長度標記，以及利用測量儀器對樁長進行實時監(jiān)測等方法來確保樁長符合設(shè)計。樁徑偏差應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，一般允許偏差為±20mm?？赏ㄟ^定期檢查鉆頭或樁管的直徑，以及在施工過程中對樁徑進行抽檢等方式來保證樁徑的準確性。垂直度偏差不宜大于1%，可采用在鉆架上掛垂球、使用鉆機自帶的垂直度調(diào)整器等方法來控制鉆桿或沉管的垂直度。同時，要根據(jù)地質(zhì)條件和試樁結(jié)果，合理確定鉆進速度、拔管速度、泵送量等參數(shù)。在飽和粉土或砂土等易坍塌地層，應(yīng)適當放慢鉆進和拔管速度，增加泵送量，以保證樁身質(zhì)量。成樁質(zhì)量的控制不容忽視。在長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁過程中，要保證混合料的泵送量與拔管速度相協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)先提管后泵料的情況，防止樁體出現(xiàn)斷樁、縮頸等缺陷。在振動沉管灌注成樁時，要確保鋼筋籠的安放位置準確，混凝土灌注密實，拔管過程中避免對樁身造成破壞。施工完成后，應(yīng)及時對樁頭進行處理，將樁頂多余的混合料清除，使樁頂標高符合設(shè)計要求。在截樁或清土時，應(yīng)避免對樁間土造成擾動或?qū)扼w造成損壞。對于深層基槽，可采用人工和機械聯(lián)合開挖的方式，對于淺層基槽，宜采用人工開挖的方式，人工開挖留置的厚度一般不應(yīng)小于0.2m。施工質(zhì)量檢測方法主要包括低應(yīng)變檢測和靜載荷試驗。低應(yīng)變檢測用于檢測樁身的完整性，判斷樁身是否存在斷裂、縮頸、離析等缺陷。檢測數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%，對于重要工程或?qū)渡碣|(zhì)量有懷疑的樁，可適當增加檢測數(shù)量。靜載荷試驗則用于檢測單樁承載力和復(fù)合地基承載力，其靜載試驗要求達到樁的極限承載力。檢測數(shù)量不少于總樁數(shù)的2‰（單樁承載力、復(fù)合地基承載力平板載荷試驗各占1‰），且每個單體工程不少于3根。通過這些檢測方法，可以及時發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的質(zhì)量問題，采取相應(yīng)的處理措施，確保CFG樁復(fù)合地基的施工質(zhì)量和工程安全。四、強風化軟巖對CFG樁復(fù)合地基工程特性的影響4.1強風化軟巖特性對CFG樁承載性狀的影響4.1.1樁側(cè)摩阻力與樁端阻力強風化軟巖的特性對CFG樁的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力有顯著影響。強風化軟巖的礦物成分和結(jié)構(gòu)變化導致其力學性質(zhì)與普通地基土不同。強風化軟巖中黏土礦物含量較高，這些礦物遇水后容易發(fā)生膨脹和軟化，使巖石的強度降低，顆粒間的連接力減弱。當CFG樁設(shè)置在強風化軟巖中時，樁側(cè)土的強度和剛度降低，使得樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮受到限制。研究表明，在相同的樁徑、樁長和施工工藝條件下，CFG樁在強風化軟巖中的樁側(cè)摩阻力明顯低于在正常地基土中的樁側(cè)摩阻力。例如，在某工程中，通過現(xiàn)場試驗對比發(fā)現(xiàn)，CFG樁在強風化泥巖中的樁側(cè)摩阻力比在粉質(zhì)黏土中的樁側(cè)摩阻力降低了30%-40%。強風化軟巖的結(jié)構(gòu)破碎也會影響樁側(cè)摩阻力的分布。由于巖石結(jié)構(gòu)破碎，樁周土的應(yīng)力分布不均勻，導致樁側(cè)摩阻力在樁身不同部位的發(fā)揮程度不一致。在靠近樁頂?shù)牟课?，由于上覆土層的壓力較小，樁側(cè)摩阻力相對較??；而在樁身中部和下部，隨著上覆土層壓力的增加，樁側(cè)摩阻力逐漸增大。但由于強風化軟巖的結(jié)構(gòu)破碎，樁側(cè)摩阻力的增長速率相對較慢，且在達到一定深度后，樁側(cè)摩阻力可能會出現(xiàn)下降趨勢。強風化軟巖的性質(zhì)對樁端阻力也有重要影響。強風化軟巖的強度低、壓縮性高，使得樁端持力層的承載能力有限。當樁端位于強風化軟巖中時，樁端阻力難以充分發(fā)揮。在荷載作用下，樁端會產(chǎn)生較大的刺入變形，導致樁端阻力迅速減小。有研究表明，CFG樁在強風化軟巖中的樁端阻力一般僅為在堅硬持力層中的樁端阻力的10%-30%。此外，強風化軟巖的水理性質(zhì)也會影響樁端阻力。如強風化軟巖的吸水性強，在地下水作用下，樁端附近的巖石會發(fā)生軟化，進一步降低樁端阻力。在某強風化砂巖地區(qū)的工程中，由于地下水水位較高，CFG樁樁端處于飽水的強風化砂巖中，樁端阻力明顯降低，導致單樁承載力不足，最終通過增加樁長和樁徑來滿足工程要求。4.1.2樁身軸力分布規(guī)律在強風化軟巖地基中，CFG樁的樁身軸力分布具有獨特的規(guī)律，這與強風化軟巖的特性以及樁土相互作用密切相關(guān)。在荷載作用下，CFG樁的樁身軸力從樁頂?shù)綐抖顺尸F(xiàn)逐漸減小的趨勢。樁頂直接承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，軸力最大；隨著深度的增加，樁側(cè)摩阻力逐漸發(fā)揮作用，分擔了部分荷載，使得樁身軸力逐漸減小。在強風化軟巖地基中，由于樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮受到限制，樁身軸力的減小速率相對較慢。研究表明，在強風化軟巖中，樁身軸力在樁長的前半段減小較為緩慢，而后半段減小速率逐漸加快。這是因為在樁長的前半段，強風化軟巖的強度和剛度相對較低，樁側(cè)摩阻力發(fā)揮不充分，樁身軸力主要靠樁端阻力承擔；而在后半段，隨著樁側(cè)摩阻力的逐漸發(fā)揮，樁身軸力減小速率加快。強風化軟巖的不均勻性也會導致樁身軸力分布的不均勻。由于強風化軟巖在水平和垂直方向上的風化程度、礦物成分和結(jié)構(gòu)存在差異，使得樁周土對樁的約束作用不一致，從而導致樁身軸力分布不均勻。在風化程度較深、強度較低的部位，樁側(cè)摩阻力較小，樁身軸力相對較大；而在風化程度較輕、強度較高的部位，樁側(cè)摩阻力較大，樁身軸力相對較小。這種不均勻的樁身軸力分布會對樁的承載性能產(chǎn)生不利影響，可能導致樁身局部應(yīng)力集中，增加樁身破壞的風險。此外，荷載大小和加載方式也會影響樁身軸力分布。隨著荷載的增加，樁身軸力增大，樁側(cè)摩阻力和樁端阻力的發(fā)揮程度也會發(fā)生變化。在快速加載條件下，樁側(cè)摩阻力和樁端阻力的發(fā)揮可能滯后于荷載的增加，導致樁身軸力分布與緩慢加載條件下有所不同。在實際工程中，需要考慮不同加載方式對樁身軸力分布的影響，以確保CFG樁復(fù)合地基的承載性能滿足工程要求。例如，在一些大型工業(yè)廠房的建設(shè)中，由于設(shè)備安裝過程中可能會產(chǎn)生較大的沖擊荷載，需要對CFG樁復(fù)合地基在沖擊荷載作用下的樁身軸力分布進行研究，采取相應(yīng)的措施來保證地基的穩(wěn)定性。4.1.3單樁承載力的影響因素強風化軟巖特性是影響CFG樁單樁承載力的關(guān)鍵因素之一，此外，樁長、樁徑、樁體材料強度等因素也對單樁承載力有重要影響。強風化軟巖的強度和變形特性直接影響樁側(cè)摩阻力和樁端阻力的發(fā)揮，從而影響單樁承載力。如前文所述，強風化軟巖的強度低、壓縮性高，使得樁側(cè)摩阻力和樁端阻力難以充分發(fā)揮。強風化軟巖的水理性質(zhì)也會對單樁承載力產(chǎn)生影響。遇水軟化、崩解的強風化軟巖會導致樁周土的強度降低，進一步削弱樁側(cè)摩阻力和樁端阻力。在某強風化泥巖地區(qū)的工程中，由于強風化泥巖遇水后強度大幅降低，CFG樁的單樁承載力明顯下降，通過采取防水、排水措施以及對強風化泥巖進行加固處理后，單樁承載力得到了有效提高。樁長是影響單樁承載力的重要因素之一。一般來說，增加樁長可以提高樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，從而提高單樁承載力。在強風化軟巖地區(qū)，樁長的增加可以使樁端穿過強風化軟巖進入相對較好的持力層，充分發(fā)揮樁端阻力的作用。但樁長的增加也會受到施工條件和工程造價的限制。當樁長過長時，施工難度增大，施工質(zhì)量難以保證，同時工程造價也會大幅增加。因此，在設(shè)計CFG樁時，需要綜合考慮工程地質(zhì)條件、單樁承載力要求和工程造價等因素，合理確定樁長。例如，在某強風化砂巖地區(qū)的高層建筑地基處理中，根據(jù)地質(zhì)勘察報告，通過計算和分析，確定樁長為20m，使樁端進入中風化砂巖持力層，既滿足了單樁承載力要求，又控制了工程造價。樁徑的大小直接影響樁的承載面積和樁身強度。增大樁徑可以提高樁的承載能力，但同時也會增加工程造價。在強風化軟巖地區(qū)，樁徑的選擇需要考慮強風化軟巖的特性和單樁承載力要求。對于強度較低的強風化軟巖，適當增大樁徑可以提高樁的承載能力，增強樁身的穩(wěn)定性。但如果樁徑過大，可能會導致樁間土的承載能力不能充分發(fā)揮，降低復(fù)合地基的經(jīng)濟性。因此，在設(shè)計時需要根據(jù)具體情況，合理選擇樁徑。在某工程中，通過對不同樁徑的CFG樁進行現(xiàn)場試驗，對比分析其承載性能和經(jīng)濟性，最終確定了合適的樁徑，滿足了工程要求。樁體材料強度也是影響單樁承載力的重要因素。較高的樁體材料強度可以提高樁身的抗壓、抗彎和抗剪能力，從而提高單樁承載力。在強風化軟巖地區(qū)，由于地基條件較差，對樁體材料強度的要求相對較高。一般來說，CFG樁的樁體材料強度等級應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件和單樁承載力要求合理確定。在一些對單樁承載力要求較高的工程中，可以適當提高樁體材料強度等級，采用高強度水泥或增加水泥用量等措施，以提高樁體材料強度。同時，還需要注意樁體材料的配合比和施工質(zhì)量，確保樁體強度的均勻性和穩(wěn)定性。4.2強風化軟巖對復(fù)合地基沉降變形的影響4.2.1地基沉降計算方法在強風化軟巖地區(qū)，CFG樁復(fù)合地基的沉降計算是確保工程安全與穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，常用的計算方法主要有復(fù)合模量法、應(yīng)力修正法和樁身壓縮法。復(fù)合模量法是目前工程中應(yīng)用較為廣泛的一種方法。該方法基于復(fù)合地基的概念，將CFG樁復(fù)合地基視為一種等效的均質(zhì)體，通過計算復(fù)合地基的壓縮模量來求解地基沉降。具體而言，首先根據(jù)樁土面積置換率和樁體、樁間土的壓縮模量，計算出復(fù)合地基的壓縮模量。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），復(fù)合地基壓縮模量的計算公式為：E_{sp}=mE_{p}+(1-m)E_{s}其中，E_{sp}為復(fù)合地基壓縮模量，m為面積置換率，E_{p}為樁體壓縮模量，E_{s}為樁間土壓縮模量。然后，按照分層總和法的原理，將地基劃分為若干分層，計算各分層的壓縮量，最后將各分層壓縮量累加得到地基的總沉降量。復(fù)合模量法的優(yōu)點是計算簡單、方便，在工程實踐中易于操作。但該方法沒有考慮樁土之間的相互作用以及褥墊層的影響，計算結(jié)果可能與實際情況存在一定偏差。應(yīng)力修正法考慮了樁土應(yīng)力分擔比的影響，對傳統(tǒng)的分層總和法進行了修正。該方法首先通過現(xiàn)場試驗或經(jīng)驗公式確定樁土應(yīng)力分擔比，然后根據(jù)樁土應(yīng)力分擔比將作用在復(fù)合地基上的總荷載分配到樁和樁間土上。在計算樁間土的沉降時，采用樁間土的壓縮模量和分配到樁間土上的荷載；在計算樁的沉降時，考慮樁身的壓縮變形和樁端刺入變形。應(yīng)力修正法的計算公式較為復(fù)雜，需要準確確定樁土應(yīng)力分擔比等參數(shù)。該方法能更準確地反映樁土之間的相互作用，計算結(jié)果相對復(fù)合模量法更接近實際情況。但樁土應(yīng)力分擔比受多種因素影響，如樁長、樁徑、樁間距、褥墊層厚度等，確定其準確值較為困難。樁身壓縮法是從樁身變形的角度出發(fā)來計算地基沉降。該方法認為，CFG樁復(fù)合地基的沉降主要由樁身壓縮變形和樁端下臥層的壓縮變形兩部分組成。首先計算樁身的壓縮變形，樁身壓縮變形可根據(jù)樁身材料的彈性模量、樁長以及樁身所受的軸力來計算。然后計算樁端下臥層的壓縮變形，樁端下臥層的壓縮變形可采用分層總和法，根據(jù)下臥層的壓縮模量和作用在下臥層上的附加應(yīng)力來計算。樁身壓縮法充分考慮了樁身的變形特性，對于樁身壓縮變形較大的情況，能更準確地計算地基沉降。但該方法需要準確確定樁身的彈性模量、樁身軸力等參數(shù)，在實際應(yīng)用中存在一定難度。在實際工程中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的沉降計算方法。對于地質(zhì)條件簡單、對沉降計算精度要求不高的工程，可采用復(fù)合模量法；對于地質(zhì)條件復(fù)雜、對沉降計算精度要求較高的工程，可采用應(yīng)力修正法或樁身壓縮法。也可結(jié)合多種方法進行計算，相互驗證，以提高沉降計算的準確性。4.2.2影響沉降的主要因素分析強風化軟巖特性和CFG樁參數(shù)等因素對CFG樁復(fù)合地基的沉降有顯著影響，深入分析這些因素對于準確預(yù)測地基沉降、優(yōu)化地基設(shè)計具有重要意義。強風化軟巖的強度和變形特性是影響沉降的關(guān)鍵因素之一。強風化軟巖的強度低、壓縮性高，使得樁間土在荷載作用下容易產(chǎn)生較大變形，從而導致地基沉降增大。強風化軟巖的水理性質(zhì)也會對沉降產(chǎn)生影響。遇水軟化、崩解的強風化軟巖會使樁間土的強度進一步降低，變形增大，進而增加地基沉降。在某強風化泥巖地區(qū)的工程中，由于強風化泥巖遇水后強度大幅降低，地基沉降量明顯增大，通過采取防水、排水措施以及對強風化泥巖進行加固處理后，地基沉降得到了有效控制。CFG樁的樁長對地基沉降有重要影響。一般來說，增加樁長可以使樁端穿過強風化軟巖進入相對較好的持力層，減少樁端下臥層的壓縮變形，從而降低地基沉降。但樁長的增加也會受到施工條件和工程造價的限制。當樁長過長時，施工難度增大，施工質(zhì)量難以保證，同時工程造價也會大幅增加。因此，在設(shè)計CFG樁時，需要綜合考慮工程地質(zhì)條件、地基沉降要求和工程造價等因素，合理確定樁長。例如，在某強風化砂巖地區(qū)的高層建筑地基處理中，通過計算和分析，確定樁長為20m，使樁端進入中風化砂巖持力層，有效降低了地基沉降，同時也控制了工程造價。樁間距的大小直接影響樁間土的承載能力和變形特性。較小的樁間距可以使樁間土分擔更多的荷載，減少樁端下臥層的壓縮變形，從而降低地基沉降。但樁間距過小會導致樁體之間的相互作用增強，可能引起群樁效應(yīng)，反而增加地基沉降。因此，需要合理確定樁間距，以充分發(fā)揮樁間土的承載能力，減小地基沉降。一般來說，樁間距宜為（3-5）倍樁徑。在某工程中，通過現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬，對比了不同樁間距下CFG樁復(fù)合地基的沉降情況，結(jié)果表明，當樁間距為3.5倍樁徑時，地基沉降最小，樁土共同作用效果最佳。褥墊層的厚度和模量對地基沉降也有重要影響。褥墊層的厚度增加可以使樁土應(yīng)力比減小，樁間土分擔的荷載增加，從而減小地基沉降。但褥墊層厚度過大也會導致地基沉降增大。一般來說，褥墊層厚度宜為150-300mm。褥墊層的模量也會影響地基沉降，模量過大或過小都會對地基沉降產(chǎn)生不利影響。在工程實踐中，需要根據(jù)具體情況合理確定褥墊層的厚度和模量。在某工程中，通過調(diào)整褥墊層的厚度和模量，對地基沉降進行了優(yōu)化，結(jié)果表明，當褥墊層厚度為200mm，模量為80MPa時，地基沉降滿足設(shè)計要求，且樁土共同作用效果良好。4.2.3沉降控制標準與措施在強風化軟巖地區(qū)，合理確定CFG樁復(fù)合地基的沉降控制標準，并采取有效的沉降控制措施，是確保工程安全與正常使用的關(guān)鍵。沉降控制標準是衡量地基沉降是否滿足工程要求的重要依據(jù)，它與建筑物的類型、結(jié)構(gòu)形式、使用功能等因素密切相關(guān)。對于一般的工業(yè)與民用建筑，地基的沉降控制標準通常包括總沉降量和不均勻沉降量。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011），對于砌體承重結(jié)構(gòu)，地基的局部傾斜（砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向6-10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離的比值）不應(yīng)大于0.002；對于框架結(jié)構(gòu)，相鄰柱基的沉降差（相鄰柱基中點沉降量之差）不應(yīng)大于0.002L（L為相鄰柱基的中心距離）。在強風化軟巖地區(qū)，由于地基條件較差，對沉降控制標準的要求可能更為嚴格。對于一些對沉降敏感的建筑物，如精密儀器廠房、高層建筑等，可能需要將總沉降量控制在較小的范圍內(nèi)，以確保建筑物的正常使用和結(jié)構(gòu)安全。在某高層建筑的地基處理中，根據(jù)建筑物的重要性和使用要求，將地基的總沉降量控制標準設(shè)定為不超過50mm，不均勻沉降量控制標準設(shè)定為不超過0.0015L。為了減小CFG樁復(fù)合地基的沉降，可采取多種工程措施。在地基處理方面，合理設(shè)計CFG樁的參數(shù)是關(guān)鍵。通過增加樁長、減小樁間距、提高樁體強度等措施，可以提高復(fù)合地基的承載能力，減小地基沉降。在某強風化軟巖地區(qū)的工程中，將樁長增加了2m，樁間距減小了0.2m，同時提高了樁體強度等級，使地基沉降量減小了30%左右。采用樁端后注漿技術(shù)也是減小沉降的有效方法。樁端后注漿可以提高樁端土體的強度和剛度，增強樁端阻力，從而減小樁端下臥層的壓縮變形，降低地基沉降。在某工程中，采用樁端后注漿技術(shù)后，地基沉降量明顯減小，滿足了工程的沉降控制要求。在施工過程中，嚴格控制施工質(zhì)量也是減小沉降的重要措施。確保CFG樁的施工質(zhì)量，如樁身的垂直度、樁長、樁徑等符合設(shè)計要求，避免出現(xiàn)斷樁、縮頸等質(zhì)量問題。在樁頂設(shè)置合適的褥墊層，保證褥墊層的厚度和壓實度符合設(shè)計要求，以充分發(fā)揮褥墊層的作用，調(diào)整樁土應(yīng)力分擔，減小地基沉降。在某工程施工中，加強了對CFG樁施工質(zhì)量的控制，嚴格按照設(shè)計要求進行施工，同時優(yōu)化了褥墊層的施工工藝，使地基沉降得到了有效控制。在建筑物使用過程中，加強對地基沉降的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理地基沉降問題。通過設(shè)置沉降觀測點，定期對地基沉降進行觀測，根據(jù)觀測結(jié)果分析地基的沉降趨勢，如發(fā)現(xiàn)沉降異常，及時采取相應(yīng)的處理措施，如進行地基加固、調(diào)整建筑物的使用荷載等，以確保建筑物的安全。在某建筑物的使用過程中，通過沉降觀測發(fā)現(xiàn)地基沉降量逐漸增大，超過了控制標準，經(jīng)分析后采取了地基加固措施，使地基沉降得到了有效控制，保證了建筑物的正常使用。4.3強風化軟巖對復(fù)合地基穩(wěn)定性的影響4.3.1整體穩(wěn)定性分析方法在強風化軟巖地區(qū)，分析CFG樁復(fù)合地基整體穩(wěn)定性對于確保工程安全至關(guān)重要，常用的分析方法主要有極限平衡法、數(shù)值分析法和經(jīng)驗類比法。極限平衡法是目前應(yīng)用較為廣泛的一種方法，它基于剛體極限平衡理論，將地基土體視為剛體，通過分析滑動面上的力和力矩平衡來確定地基的穩(wěn)定性。在CFG樁復(fù)合地基中，該方法考慮樁體、樁間土以及褥墊層之間的相互作用，將復(fù)合地基劃分為若干個土條或土塊，計算每個土條或土塊上的作用力，包括土體自重、附加應(yīng)力、樁體的抗力等。根據(jù)力和力矩平衡條件，建立平衡方程，求解出地基的穩(wěn)定安全系數(shù)。常用的極限平衡法有瑞典條分法、畢肖普法等。瑞典條分法假定土條兩側(cè)的作用力大小相等、方向相反且作用在同一條直線上，計算過程相對簡單，但未考慮土條間的相互作用力，計算結(jié)果偏保守。畢肖普法考慮了土條間的相互作用力，計算結(jié)果相對較為準確。在某強風化軟巖地區(qū)的CFG樁復(fù)合地基工程中，采用瑞典條分法和畢肖普法分別計算地基的穩(wěn)定安全系數(shù)，結(jié)果顯示瑞典條分法計算的安全系數(shù)為1.2，畢肖普法計算的安全系數(shù)為1.35，表明考慮土條間相互作用力后，地基的穩(wěn)定性有所提高。數(shù)值分析法借助計算機技術(shù)，通過建立地基的數(shù)值模型來模擬地基的受力和變形情況，從而分析地基的穩(wěn)定性。常用的數(shù)值分析方法有有限元法、有限差分法等。有限元法將地基離散為有限個單元，通過求解單元的平衡方程，得到整個地基的應(yīng)力、應(yīng)變和位移分布，進而評估地基的穩(wěn)定性。在使用有限元法分析CFG樁復(fù)合地基穩(wěn)定性時，需要合理選擇單元類型、材料本構(gòu)模型和邊界條件。對于強風化軟巖，可采用彈塑性本構(gòu)模型來描述其力學行為；對于樁體和樁間土的相互作用，可采用接觸單元來模擬。有限差分法是將偏微分方程轉(zhuǎn)化為差分方程進行求解，它具有計算效率高、編程簡單等優(yōu)點。通過數(shù)值分析法，可以直觀地觀察到地基在不同荷載作用下的變形和破壞過程，為地基穩(wěn)定性分析提供更詳細的信息。在某工程中，利用有限元軟件對強風化軟巖地區(qū)的CFG樁復(fù)合地基進行數(shù)值模擬，分析了不同樁長、樁間距對地基穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明增加樁長和減小樁間距可提高地基的穩(wěn)定安全系數(shù)。經(jīng)驗類比法是根據(jù)已有的類似工程經(jīng)驗來評估當前工程地基的穩(wěn)定性。在強風化軟巖地區(qū)，若存在與當前工程地質(zhì)條件、地基處理方式相似的成功案例，可參考其設(shè)計參數(shù)、施工工藝和監(jiān)測數(shù)據(jù)，對當前工程的地基穩(wěn)定性進行初步判斷。這種方法簡單易行，但由于不同工程的具體情況存在差異，其可靠性相對較低。在應(yīng)用經(jīng)驗類比法時，需要對已有工程和當前工程的條件進行詳細對比分析，考慮地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載、施工工藝等因素的差異，對類比結(jié)果進行適當修正。在某強風化軟巖地區(qū)的CFG樁復(fù)合地基工程中，參考附近類似工程的經(jīng)驗，初步確定了樁長、樁間距等設(shè)計參數(shù)，并通過現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值分析進行驗證和優(yōu)化，確保了地基的穩(wěn)定性。4.3.2潛在滑動面的確定在強風化軟巖地基中，準確確定潛在滑動面是分析CFG樁復(fù)合地基穩(wěn)定性的關(guān)鍵步驟，常用的確定方法主要有試算法、理論分析法和數(shù)值模擬法。試算法是一種較為常用的方法，它通過假設(shè)多個不同位置和形狀的滑動面，利用極限平衡法計算每個滑動面的穩(wěn)定安全系數(shù)，其中安全系數(shù)最小的滑動面即為潛在滑動面。在試算過程中，需要合理假設(shè)滑動面的形狀，常見的滑動面形狀有圓弧面、折線面等。對于CFG樁復(fù)合地基，由于樁體的存在改變了地基土體的應(yīng)力分布，滑動面的形狀可能更為復(fù)雜。在假設(shè)滑動面時，應(yīng)充分考慮樁體的位置、長度以及樁間土的性質(zhì)等因素。在某強風化軟巖地區(qū)的CFG樁復(fù)合地基工程中，采用試算法確定潛在滑動面，首先假設(shè)了多個不同半徑和圓心位置的圓弧滑動面，利用畢肖普法計算每個滑動面的穩(wěn)定安全系數(shù)，經(jīng)過多次試算，最終確定了安全系數(shù)最小的圓弧滑動面為潛在滑動面。試算法的優(yōu)點是簡單直觀，但計算工作量較大，且結(jié)果可能受到假設(shè)滑動面的影響。理論分析法基于一定的理論模型和假設(shè)條件，通過數(shù)學推導來確定潛在滑動面。在強風化軟巖地基中，可根據(jù)土體的抗剪強度理論和地基的受力狀態(tài)，建立相應(yīng)的理論模型。對于均質(zhì)地基，可采用太沙基極限承載力理論來確定潛在滑動面。但在CFG樁復(fù)合地基中，由于樁土相互作用的復(fù)雜性，理論分析法的應(yīng)用受到一定限制。一些學者針對CFG樁復(fù)合地基提出了一些簡化的理論分析方法，如考慮樁土應(yīng)力比的修正方法等，但這些方法仍需要進一步完善和驗證。在實際工程中，理論分析法可作為試算法和數(shù)值模擬法的補充，為潛在滑動面的確定提供理論依據(jù)。數(shù)值模擬法利用數(shù)值分析軟件，如有限元軟件、有限差分軟件等，通過模擬地基在荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，來確定潛在滑動面。在數(shù)值模擬過程中，可直觀地觀察到地基土體的變形和破壞過程，根據(jù)土體的塑性區(qū)分布、位移變化等特征來判斷潛在滑動面的位置和形狀。在某強風化軟巖地區(qū)的CFG樁復(fù)合地基數(shù)值模擬中，通過有限元軟件分析地基在加載過程中的應(yīng)力應(yīng)變情況，當土體進入塑性狀態(tài)時，塑性區(qū)的邊界即為潛在滑動面。數(shù)值模擬法能夠考慮地基土體的非線性特性和樁土相互作用，結(jié)果較為準確，但需要建立合理的數(shù)值模型，對計算參數(shù)的選取要求較高。4.3.3提高穩(wěn)定性的技術(shù)措施為提高強風化軟巖地區(qū)CFG樁復(fù)合地基的穩(wěn)定性，可采取增加護樁、優(yōu)化樁間距、加強樁間土加固等技術(shù)措施。增加護樁是一種有效的提高穩(wěn)定性的方法。護樁通常設(shè)置在CFG樁復(fù)合地基的邊緣或薄弱部位，如在地基與周邊土體的交界處、建筑物的轉(zhuǎn)角處等。護樁的作用是增強地基邊緣的抗滑能力，防止地基邊緣土體發(fā)生滑動破壞。護樁可采用與CFG樁相同或相似的材料和施工工藝，樁徑和樁長可根據(jù)實際情況確定。通過數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，在CFG樁復(fù)合地基邊緣增加護樁后，地基的穩(wěn)定安全系數(shù)可提高10%-20%。在某強風化軟巖地區(qū)的工程中，在CFG樁復(fù)合地基的邊緣設(shè)置了一排護樁，樁徑為300mm，樁長為8m，與CFG樁間隔布置。經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)測和穩(wěn)定性分析，結(jié)果表明增加護樁后，地基的穩(wěn)定性得到了顯著提高，有效防止了邊緣土體的滑動。優(yōu)化樁間距能夠調(diào)整樁土之間的相互作用，提高復(fù)合地基的穩(wěn)定性。樁間距過小會導致樁體之間的相互作用增強，可能引起群樁效應(yīng)，反而降低地基的穩(wěn)定性；樁間距過大則會使樁間土承擔的荷載過大，容易導致樁間土破壞，影響地基的穩(wěn)定性。因此，需要根據(jù)強風化軟巖的特性、樁體的承載能力以及工程要求等因素，合理確定樁間距。一般來說，樁間距宜為（3-5）倍樁徑。在某強風化軟巖地區(qū)的工程中，通過現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬，對比了不同樁間距下CFG樁復(fù)合地基的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，當樁間距為3.5倍樁徑時，樁土共同作用效果最佳，地基的穩(wěn)定安全系數(shù)最大。因此，在該工程中，將樁間距調(diào)整為3.5倍樁徑，有效提高了地基的穩(wěn)定性。加強樁間土加固可以提高樁間土的強度和穩(wěn)定性，從而增強CFG樁復(fù)合地基的整體穩(wěn)定性。對于強風化軟巖，可采用化學加固、夯實等方法對樁間土進行處理?；瘜W加固是通過向樁間土中注入化學漿液，如水泥漿、石灰漿等，使?jié){液與樁間土發(fā)生化學反應(yīng)，提高樁間土的強度和抗剪能力。夯實是通過機械碾壓、強夯等方式對樁間土進行壓實，減小樁間土的孔隙率，提高其密實度和強度。在某強風化軟巖地區(qū)的工程中，采用水泥漿對樁間土進行化學加固，水泥漿的水灰比為0.5，注漿壓力為0.3-0.5MPa。加固后，樁間土的強度提高了30%-50%，CFG樁復(fù)合地基的穩(wěn)定性得到了明顯改善。五、工程案例分析5.1工程概況某高層住宅小區(qū)位于強風化軟巖地區(qū)，場地地勢較為