軟土地基上鐵路客運專線路堤的設計與施工畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 結度計算因為袋裝砂井雙面排水，垂直向最大滲徑 H=15/2==750cm。可得 ?????HtCTV61..??tNV豎向固結度為： %??eeUNV 徑向固結度計算砂井的平面布置為等邊三角形，所以影響圓直徑為： ???sde 井徑比為： . ?????erdtCT )ln(122)( ???????Fn距c176。所以徑向固結度為： %.)(8?????eeUnFTrR袋裝砂井處理該地基的平均固結度為： )(rVvr U 砂井底部以下部分固結度計算砂井底部以下 范圍內均為中粗砂，且為雙面排水，由于砂排水很快，兩個月后沉降早已完成，這部分的沉降在工后沉降中可不用考慮。最終施工參數確定為：①袋裝砂井直徑：7cm；②袋裝砂井長：15m；③間距排距：；④每排袋裝砂井數：24～25 根；⑤砂墊層厚度：50 cm。 袋裝砂井的施工袋裝砂井的施工流程：平整場地 初壓放樣 樁機就位 振動沉管投料 振動拔管 繼續投料 反插復打，擴樁，擠密成樁。 袋裝砂井的施工(1)應按規定做好砂的質量控制，抽查砂袋的物理力學性質的縫制尺寸。 (2)施工所用鋼套管的內徑宜略大于砂井直徑，以減少施工進程中對地基土的擾動。(3)套管上應劃出控制標高的刻劃線，以保證砂井打入長度符合設計要求；當拔套管將砂袋帶出長度約大于 時，必須重新補打。(4)砂袋應防止扭結、縮頸、斷裂和磨損；砂袋灌制要飽滿密實。(5)袋裝砂井施工允許偏差按表 31 的要求。表 31 袋裝砂井施工允許偏差序號 項目 允許偏差1 井位（縱橫向） 50mm2 井深 符合設計要求3 井身垂直度 %4 砂袋直徑 177。5mm5 砂袋埋入砂袋層長度 ＋100 mm0 CFG 樁復合地基法 概述CFG 樁是英文 Cement Flyash Grave 的縮寫，意為水泥粉煤灰碎石樁，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的可變強度樁。通過調整水泥摻量及配比，其強度等級在 C5C25 之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG 樁和樁間土一起，通過褥墊層形成 CFG 樁復合地基共同工作，故可根據復合地基性狀和計算進行工程設計。CFG 樁一般不用計算配筋，并且還可利用工業廢料粉煤灰和石屑作摻和料，進一步降低了工程造價。CFG 樁的適用范圍很廣。在砂土、粉土、粘土、淤泥質土、雜填土等地基均有大量成功的實例。CFG 樁對獨立基礎、條形基礎、筏基都適用。CFG 樁加固軟土路基，樁和樁間土一起通過褥墊層形成 CFG 樁復合地基。如圖 32 所示。其加固軟弱地基主要有三種作用：(1)樁體作用；(2)擠密作用；(3)褥墊層作用。(1)樁體作用CFG 樁不同于碎石樁，是具有一定粘結強度的混合料，在荷載作用下 CFG樁的壓縮性明顯比其周圍軟土小，因此基礎傳給復合地基的附加應力隨地基的變形逐漸集中到樁體上，出現應力集中現象，復合地基的 CFG 樁起到了“樁體作用” 。(2)擠密作用CFG 樁身具有一定的粘結強度，在垂直荷載作用下樁身不會出現壓脹變形，樁承受的荷載通過樁周的摩阻力和樁端力傳到深層地基中。CFG 樁采用振動沉管法施工，對土體產生振動和擠壓，使土得到“擠密作用” ，使加固后樁土的力學性能大為改善，從而使復合地基的承載力顯著提高。(3)褥墊層作用基礎褥墊層樁土層圖 32 CFG 樁復合地基示意圖 CFG 樁復合地基工程特性(1)承載力提高幅度大，可調性強CFG 樁樁長可以從幾米到 20 多米，并且可全樁長發揮樁的側阻力，樁承擔的荷載占總荷載的百分比可在 40%～75%之間變化，使得復合地基承載力提高幅度大并且具有很大的可調性。當地基承載力較高，荷載又不大時，可將樁長設計得短一點，荷載大時可設計得長一些。特別是天然地基承載力較低而設計要求的承載力較高時，用柔性樁復合地基一般難以滿足設計要求，CFG 樁復合地基則比較容易實現。(2)適應范圍廣對于基礎形式而言，CFG 樁既適用于條形基礎、獨立基礎，也可用于筏基和箱形基礎。就土性而言，CFG 樁可用于填土、飽和及非飽和粘性土，既可用于擠密效果好的土，又可用于擠密效果差的土。當 CFG 樁用于擠密效果好的土時，承載力的提高既有擠密分量，又有置換分量；當 CFG 樁用于不可擠密土時，承載力的提高只與置換作用有關。(3)剛性樁的性狀明顯對柔性樁，特別是散體樁，如碎石樁，砂石樁，它們主要是通過有限的樁長（6～10）d 傳遞垂直荷載。當樁長大于某一數值后，樁傳遞荷載的作用已顯著減小。 CFG 樁像剛性樁一樣，可全樁長發揮側阻，樁落在好的土層上時，具有明顯的端承作用。(4)樁體的排水作用CFG 樁在飽和粉土和砂土中施工時，由于沉管和拔管的振動，會使土體產生超孔隙水壓力。較好透水層上面還有透水性較差的土層時，剛剛施工完的CFG 樁將是一個良好的排水通道，孔隙水將沿著樁體向上排出，直到 CFG 樁體結硬為止。這樣的排水過程可延續幾個小時。(5)時間效應利用振動沉管機施工，將會對周圍土產生擾動，特別是對靈敏度高的土，會使結構破壞、強度降低。施工結束后，隨著恢復期的增長，結構強度會有所恢復。(6)復合地基變形小復合地基模量大，沉降量小是 CFG 樁復合地基的重要特點之一。 CFG 樁復合地基設計計算 確定樁徑樁徑取決于設計時所選用的施工設備，一般設計樁徑為 350～600mm，設計中定為 500 mm。 確定樁間距一般樁間距 s=(3～5) d，樁間距的大小取決于設計要求的復合地基承載力和變形、土性與施工機具。在樁長、樁徑確定后，計算樁間距之前需確定天然地基承載力標準值 、計算單樁承載力 和計算復合地基承載力標準值 。kf kRkspf, 確定樁長從地質條件和土的物理力學指標可以看出，路堤標高 15m 以下為砂粘土，厚度為 12m，是較理想的樁端持力層，設計時把 CFG 樁端落在這一層上，樁長l 初步確定為 15m。 確定天然地基承載力 由路堤標高可以看出，路堤基底落在亞粘土層①層，該層承載力標準值為 90 kPa。kf 計算單樁承載力查文獻[13]中的附表 1 確定各土層 CFG 樁的極限側阻力標準值；①亞粘土：50 kPa　　② 軟土：20 kPa ③粘土：66 kPa樁端落在中粗砂④層上，極限端阻力標準值取 2022 kPa。單樁承載力標準值可按式（31）計算： KAqhURpkiskpk /)(??? (33)式中， ──CFG 樁單樁承載力標準值，kN；kpU──樁的周長，m； sikq──第 i 層土與土性和施工工藝有關的極限側阻力標準值，kPa； ih──第 i 層土厚度，m；pk──與土性和施工工藝有關的極限端阻力標準值，kPa；K──安全系數，取 ； A──CFG 單樁截面面積，m 。????pU 2?dAp?kR =.]/+.)6.2+([.= 計算復合地基承載力標準值復合地基承載力標準值 可由下式(34)計算：kspf, kPkspfmARf )1(, ????? （34）式中， ──復合地基承載力標準值，kPa；kspf,kf──天然地基承載力標準值，kPa；m──面積置換率；p──CFG 單樁截面面積，m ；2 α──樁間土提高系數， ， 為加固后樁間土承載kspf,??kf力標準值，取 ；β──樁間土強度發揮系數，宜按地區經驗取值，無經驗時可取β=～，取 ；kR── CFG 樁單樁承載力標準值，kN。樁間距初步設為 ，布樁形式采用正方形。 24/sdAemP??式中， ── CFG 單樁截面面積，m ；p 2 e──CFG 單樁影響面積，m 。=4, kPa =9+ 96。7 褥墊層厚度及材料的選用褥墊層技術是 CFG 樁復合地基的一個核心技術，復合地基的許多特性都與褥墊層有關，褥墊層有如下作用：(1)保證樁、土共同承擔荷載剛性樁復合地基通過設置褥墊層，在上部荷載作用下，樁體一定程度“刺入” 褥墊層中，使樁間土充分發揮作用，保證樁、土共同承擔荷載。如不設置褥墊層，在樁體沉降很小的情況下，上部荷載主要由樁體本身承擔，與樁基可作用機理相近，樁間土不能充分發揮作用。(2)調整樁、土應力比隨著褥墊層厚度的增加，復合地基樁、土應力比變小，直至接近于 1。(3)減少基礎底面的應力集中當不設褥墊層或褥墊層較薄時，樁對基礎的應力集中很顯著，需要考慮樁對基礎的沖切破壞；當褥墊層厚度大到一定程度時，基礎反力接近于天然地基的反力分布，已不存在基礎底面的應力集中，無需考慮樁對基礎的沖切破壞。(4)調整樁、土水平荷載的分擔剛性樁復合地基不設置褥墊層時，水平荷載主要由樁來分擔，隨著褥墊層的設置和增厚，樁枯承受的水平荷載逐漸減小。當褥墊層厚度大到一定程度時，水平荷載主要由樁間土來承擔，這樣樁體發生水平折斷的可能性就很小，在復合地基中失去工作能力的機會就很小。褥墊層的合理厚度為 50～60cm，一般為路基填高的 10%～20%，褥墊層材料宜采用中砂、粗砂、級配碎石或碎石等，最大粒徑不宜大于 30cm，本設計中褥墊層厚度取 50cm。褥墊層材料采用中砂。最終施工參數確定為：①CFG 樁直徑：500mm；②CFG 樁長：15m；③間距排距：；④每排 CFG 樁數：22～23 根；⑤褥墊層厚度：50cm。CFG 樁處理軟土路基的布置圖見附錄 B02 號圖紙。 CFG 樁復合地基的施工 施工準備(1)核查地質資料，結合設計參數，選擇合適的施工機械和施工方法。(2)測量放樣，平整場地，清除障礙物。(3)選用的水泥、粉煤灰、碎石及外加劑等原材料應符合設計要求，并按相關規定進行檢驗。(4)按設計要求進行室內配合比試驗，選定合適的配合比。(5)施工前進行成樁工藝試驗，確定施工工藝和參數，試樁數量應符合設計要求且不得少于 2 根。 施工方法CFG 樁常用的施工方法有振動沉管灌注施工法和長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注施工法。本設計中擬用振動沉管灌注施工法，下面只介紹這種施工方法。(1)機械按設計樁位就位。(2)振動沉管至設計深度。沉管過程中每沉 1m 計錄電流表電流一次，并對土層變化處予以說明。(3)用攪拌機拌合水泥、粉煤灰、碎石混合料，檢查其坍落度。坍落度、拌合時間應按工藝性試驗確定的參數進行控制，且拌合時間不得小于 1min。 (4)拔管速率應按試樁確定參數進行控制，拔管過程中不允許反插，如上料不足，須在拔管過程時空中加料，不允許停拔再投料，拔管至樁頂。施工樁頂標高宜高于設計標高 50cm，浮漿厚度不超過 20cm。(5)樁頂采用濕黏土封頂。(6)機械移位。(7)施工流程如圖 35 所示。圖 35 CFG 樁振動沉管灌注施工流程圖 施工控制（1）原材料的控制。原材料是否合乎技術規范要求，直接影響樁體質量的好壞。因此，必須嚴格控制原材料的質量。碎石必須滿足 5～40 mm 的連續級配要求。 黃砂必須滿足 Ⅱ區中砂要求，含泥量3%。 水泥宜采用 3215 級以上普通硅酸鹽水泥。粉煤灰質量標準應達到二級以上，燒失量 8%。（2）配合比的控制。施工前應按設計要求由試驗室進行配合比試驗，施工時按配合比配制混合料。長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁施工的坍落度宜為160～200mm，振動沉管灌注成樁施工的坍落度宜為 30～50mm，振動沉管灌注成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過 200mm。（3）沉管垂直度的控制。垂直度是衡量 CFG 樁質量的一個重要指標,一般要求樁傾斜度 ≤l%。若傾斜度過大,勢必減小有效樁長,同時更影響樁體的受力情況，滿足不了既定樁體承載力的要求。因此 CFG 樁施工前,應對作業面進行平整，對樁位及高程進行測量放樣,樁管套入的預制鋼筋混凝土尖或樁管下端的活瓣尖在下沉前,其軸線與樁管軸線應豎直一致并處于樁孔中心。這一點可在塔架上端懸掛一測錘進行校核。同時成孔設備就位后,必須平正、穩固,確保在施工中不發生傾斜移動及 CFG 樁的垂直度。（4）控制拔管的速度。實踐表明,拔管速度控制在 112～115 m /min 是最適宜的。應該指出，這里的拔管速度不是指平均速度。除啟動后留振 5 ～10秒鐘之外 ,拔管過程中不再留振，也不得反插。（5）樁距、樁長的要求。試驗表明，在其它條件相同時，樁距越小，復合地基承載力越大；當樁距小于 4 倍樁徑時，隨樁距的減小復合地基承載力的增長率明顯下降，從發揮樁、土作用考慮,樁距大于 4 倍樁徑較適宜。樁距的大小也與土性有關,通常若土的擠密性良好,則樁距可小一些。設計樁頂標高離地表的距離不大時 ≤15 m ,保護樁長取 50～70 cm。 樁頂標高離地表的距離較大時取 70～100 cm。（6）控制合理的褥墊層厚度。褥墊層材料多為級配砂石、碎石最大粒徑一般不超過 3 cm，粗砂或中砂等褥墊層厚度一般為 10～30 mm, 由設計給定。虛鋪后多用靜力壓實,當樁間土含水量不大時,亦可夯實。當樁間土含水量較大,特別是靈敏度較高的土,要注意施工擾動對樁間土的影響,以免產生橡皮土。褥墊