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子单元7 新型地基处理技术
2.7.1 新型地基处理技术特点
2.7.2 新型地基处理技术发展方向
2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
水泥粉煤灰碎石桩又称CFG （Cement Fly-ash Gravel Pile）桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成的高粘结强度桩，桩体和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基。CFG桩主要用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。见下图。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
CFG桩施工工艺有：振动沉管CFG桩施工工艺和长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺等。
施工时，要根据场地和土层条件，选择适宜的施工工艺。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
（1）振动沉管CFG桩
振动沉管CFG桩为CFG桩的主要施工工艺之一，属于挤土成桩工艺，主要适用于黏性土、粉土、淤泥质土、人工填土及松散砂土等地质条件，尤其适用于松散的粉土、粉细砂的加固。它具有施工操作简便、施工费用低、对桩间土的挤密效应显著等优点。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
（1）振动沉管CFG桩
1）振动沉管CFG桩施工准备
施工准备内容包括施工机具（桩机）准备、施工资料（工程勘察报告，CFG桩布桩图，建筑物场地的水准控制点等资料）准备和施工现场准备（“三通一平”）。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
2）振动沉管CFG桩施工工艺
振动沉管CFG桩施工工艺流程为：确定施打顺序 →桩机就位→混合料搅拌→开机，沉管，停机→投料→拔管→移机→留作试块。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
2）振动沉管CFG桩施工工艺
①确定施打顺序。
复核放线桩位、定位点和水准点后，即需确定施打顺序。
②桩机就位。
桩机组装就位时，调整沉管使之与地面垂直，垂直度偏差不大于1％。
③混合料搅拌。
按设计配比配制混合料，混合料的搅拌须均匀，搅拌时间不得少于2min。
（1）
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
2）振动沉管CFG桩施工工艺
④开机，沉管，停机。
开机，沉管到预定标高后停机。沉管过程中做好记录，每沉1m记录电流表电流一次，并对土层变化处予以说明。
⑤投料。
停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。
⑥拔管。
启动马达，留振5～10s开始拔管。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
2）振动沉管CFG桩施工工艺
⑦移机。
沉管拔出地面。确认成桩桩顶标高符合设计要求后，用粒状材料或湿黏土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。
⑧留作试块。
施工过程中，抽样做混合料试块，并测定28d的抗压强度。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
3）施工中的常见问题
①对土的强度影响。
振动沉管成桩工艺一定要考虑土的性质：对饱和软黏土，振动将引起土的孔隙水压力上升，强度下降。振动时间越长，对土和已打成桩的不利影响越严重。在软土地区施工时，应采取静压振拔技术。此外，对密实砂层和硬土层也不宜采用振动沉管成桩法。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
3）施工中的常见问题
②缩颈和断桩。
在饱和软土中成桩，当采用连打作业时，新打桩对已打桩产生挤压作用，使得已打桩被挤压变形，严重的产生缩颈和断桩。
当上部有较硬的土层或中间夹有硬土层采用隔桩跳打成桩时，若已打桩结硬强度不太高，在中间补打新桩时，已打桩可能会被震裂。
当采用活瓣桩尖或预制桩靴成桩时，活瓣桩尖开口打开宽度不够或桩靴与桩管未能及时脱离以及提管速度过快，混合料下落不充分，均能导致缩颈和断桩。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
3）施工中的常见问题
③桩体强度不均匀。
拔管太慢或留振时间过长，会导致桩端水泥含量较少，桩顶浮浆过多，而且混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均匀。
④土、料混合。
若采用反插法，由于桩管垂直度不好，容易使土与桩体材料混合，产生桩身掺土等缺陷。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
4）施工要点
①施打顺序。
在软土中，若桩距较大，可采用隔桩跳打方案；
在饱和的松散粉土中，若桩距较小，不宜采用隔桩跳打方案；
对满堂布桩，无论桩距大小，均不宜采用从四周向内推进的方案，可采用由内向外推进或由一边向另一边推进的方案。合理桩距以大于4倍桩径为宜。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
4）施工要点
②拔管速度。
拔管速度太快将造成桩径偏小或断桩。拔管速度太慢则桩端水泥含量较少，桩顶浮浆过多。通常，拔管速度以1.2～1.5m／min为宜，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率可小一些。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
4）施工要点
③混合料坍落度。
通常，混合料坍落度控制在30～50mm时，和易性较好，一般桩顶浮浆可控制在100mm左右，成桩质量容易控制。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
4）施工要点
④保护桩长。
若设计桩顶标高离地表的距离小于1.5m时，保护桩长可取0.5～0.7m，上部再用土封顶；
若桩顶标高离地表的距离大于1.5m时，可设置0.7～1.0m的保护桩长，上部再用粒状材料封顶直至接近地表。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
4）施工要点
⑤开槽及桩头处理。
CFG桩施工完毕3～7d后，即可进行开槽。
浅基坑可采用人工开挖；
较深基坑宜采用机械开挖，并留置不小于0.7m厚土体再用人工开挖。剔除桩头时，应尽量减小对桩体的扰动。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
4）施工要点
⑥褥垫层铺设。
桩头处理后，为使桩与桩间土更好地共同工作，宜铺一层150～300mm厚的褥垫层。褥垫层所用材料多为粒径不超过30mm的级配砂石，或粗砂、中砂等。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
5）施工质量控制
①施工前的工艺试验
主要是考查施工顺序和桩距能否保证桩身质量。观测新打桩对已打桩的影响。
②施工监测
需做如下观测：
施工场地标高观测；
桩顶标高的观测；
对桩顶上升量较大的桩或怀疑发生质量事故的桩开挖查看。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
5）施工质量控制
③逐桩静压。
当通过施工监测发现桩顶上升量较大且桩的数量较多时，可逐个对桩进行快速静压，以消除可能出现的断桩对地基承载力造成的不良影响。
④静压振拔技术。
静压振拔，即沉管时不启动马达，借助桩机自身的重量，将沉管沉至预定标高，填满料后再启动马达振动拔管。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
（2）长螺旋钻管内泵压CFG桩
长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺主要具有低噪音，无泥浆污染，成桩不产生振动、挤土，成孔穿透能力强，施工效率高等优点。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
1）施工设备
由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成。其中，长螺旋钻机为该套设备的核心部分，其成孔深度分为12m、16m、18ｍ、24ｍ和30m等机型，施工前应根据设计桩长确定施工应采用的设备。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
2）工艺流程
工艺流程为：钻机就位→混合料搅拌→钻进成孔→灌注及拔管→移机。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
2）工艺流程
①钻机就位。
钻机就位后，确保垂直度偏差不大于1％。
②混合料搅拌。
每盘混合料搅拌时间不应小于60s，坍落度应控制在160～200mm。
③钻进成孔。
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。钻进速度一般应先慢后快，钻进的深度取决于设计桩长。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
2）工艺流程
④灌注及拔管。
CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料。当钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2～3m／min，成桩过程宜连续进行。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。
⑤移机。
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。下一根桩施工前，应保证桩位准确。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
3）施工中的常见问题及分析
①堵管。
造成堵管的主要原因有：
（a）混合料配合比不合理。混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少，混合料的和易性不好，从而发生堵管。
（b）混合料搅拌质量有缺陷。坍落度太大的混合料易产生泌水、离析，在泵压作用下，管道内水先流动，骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而导致堵管；坍落度太小的混合料由于流动性差，也容易堵管。施工时，若混合料可泵性差，可适量掺入泵送剂。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
3）施工中的常见问题及分析
①堵管。
造成堵管的主要原因有：
（c）设备缺陷。若弯头的曲率半径不合理，会发生堵管；弯头与钻杆垂直连接，也将发生堵管。此外，管接头不牢固，垫圈破损，水泥砂浆流失，造成堵管。
（d）施工操作不当。钻杆进入土层预定标高后，开始泵送混合料，管内空气从排气阀排出，待钻杆芯管及输送管内充满混合料的连续介质后，若提钻时间较晚，在泵送压力下会使钻头处的水泥浆液挤出，钻头阀门处产生无水泥浆的干硬混合料塞体，造成堵管。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
3）施工中的常见问题及分析
②窜孔。
发生窜孔的原因为：饱和粉土液化和U型管效应共同作用的结果。为了防止窜孔，常用的方法有：采用大桩距的方案；改进钻头，提高钻进速度；减少在窜孔区域打桩推进排数；采用隔桩、隔排跳打方案。若是已经发生窜孔，可用如下方法处理：当提钻灌注混合料到发生窜孔土层时，停止提钻，连续泵送混合料直到窜孔桩混合料液面上升至原位为止。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
3）施工中的常见问题及分析
③桩头空芯。
主要原因是：施工过程中，排气阀不能正常工作所致。为此，施工时要经常检查排气阀是否发生堵塞，若发生堵塞必须及时清洗。
④先提钻后泵料。
主要原因是：当桩端达到设计标高后，有些施工单位为了便于打开阀门，泵送混合料前将钻杆提拔300mm，导致钻头上的土掉进桩孔或桩端的混合料，影响CFG桩桩端承载力的发挥。
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2.7.1 新型地基处理技术特点
1. 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法
4）CFG桩竣工验收
CFG桩的施工容许偏差应满足下列要求：
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2.7.1 新型地基处理技术特点
2. 柱锤冲扩桩法
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扩
桩
法
作
用
机
理
（1）作用机理（见下图）
柱锤冲扩桩处理技术是先成孔，然后通过孔道进行填料，用具有高动能的特制重力锤进行高压强、强挤密的夯击作业，使地基承载性状得到显著改善，从而达到加固地基的目的。柱锤冲扩桩处理技术可消纳建筑垃圾和渣土，具有一般地基处理技术所不具备的显著特色和优越性。
2.7.1 新型地基处理技术特点
2. 柱锤冲扩桩法
（2）
柱
锤
冲
扩
桩
法
施
工
要
点
（2）柱锤冲扩桩法施工要点
1）正式夯击前的试夯工作
由于夯击法的许多设计参数还是经验性的，影响因素又很复杂，还不能进行精确的理论计算。因此，为验证设计是否符合预定目标，常在正式施工前作夯击试验，以校正各设计施工参数，考核施工设备的性能，从而为正式施工提供依据。
2.7.1 新型地基处理技术特点
2. 柱锤冲扩桩法
2）夯点布置
为有效加固深层土，加大土的密实度，夯击常需分遍进行。对单层厂房和多层建筑，可沿着柱列线布置，每个柱基础或纵横墙交叉点至少布置一个夯点，并应对称，故常采用等边三角形、等腰三角形布置。
夯击处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础边缘的宽度为基底下处理深度H的1/2～2/3，且不宜小于3m。
（2）
柱
锤
冲
扩
桩
法
施
工
要
点
2.7.1 新型地基处理技术特点
2. 柱锤冲扩桩法
3）施工工艺（以建筑渣土桩为例）
建筑渣土桩的施工方法有钻孔夯实法、振动沉管法。
钻孔夯实法施工程序为：钻孔→填料→夯击（用20～40t重锤，落距3～5m，锤击4～7击）。
振动沉管法施工方法又分为以下三种：
①管外投料法：沉管→拔管，填料→振压填料→提管→填料→ …夯实。
②管内填料法：沉管→管内填料 →拔管，振密填料→重复以上步骤。
③柱锤夯实法：提升柱锤使之自由下落，夯击原地基。经数击后，便冲成一个直径略大于夯锤直径、深达2.5～4.5m的孔，向孔中填适量的建筑垃圾，再次提夯，夯击孔中的建筑垃圾，使之打人土中。夯击次数以使托住夯锤为止，或控制一锤的贯入度，这样就在地基中形成一个建筑垃圾桩柱。
（2）
柱
锤
冲
扩
桩
法
施
工
要
点
2.7.1 新型地基处理技术特点
2. 柱锤冲扩桩法
4）施工质量控制
①桩点位置及场地标高应与施工图相符。
②把好材料关，施工材料应符合质量要求，配合比要准确，碎石、砖瓦渣中一定要有约30％的黏土，石灰桩中块的大小，每米桩长灌入量应符合要求。
③桩体密实度检验，一般在成桩后7～10d进行桩体静力触探或N10 轻便触探检验。
（2）
柱
锤
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桩
法
施
工
要
点
2.7.2 新型地基处理技术发展方向
地基处理技术发展过程中应重视的几个方面:
（1）地基处理的设计和施工应符合技术先进、安全适用、确保质量、经济合理和保护环境的要求。
各种地基处理方法都有一定的适用范围，在选用时一定要特别重视。要因地制宜，提倡用多因素法优选地基处理方案。要强调通过现场试验提供设计参数，检验处理效果。
（2）注意发展能消纳工业废料的地基处理技术，把地基处理和工业废料的消纳结合起来。
在地基处理中注意环境保护，向因地制宜、充分利用废料、减小环境污染的方向发展。
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（3）重视复合地基理论的研究。与均质地基和桩基承载力和变形计算理论相比，复合地基计算理论还很不成熟，正在发展之中。为了满足工程实践的要求，应重视复合地基一般理论的研究。开展复合材料以及各类复合土体基本性状的研究。
（4）应重视研制先进的地基处理机械设备，开发多功能的地基加固机械。因地制宜，广泛发展适用于各地、各种条件下地基处理施工机械，避免片面性。
2.7.2 新型地基处理技术发展方向
（5）进一步重视地基处理过程中的监测工作，进行质量控制，保证地基处理施工质量。努力研究开发检测地基处理效果的新的、可靠的方法。
（6）在地基处理的研究工作中应重视科研、高校、设计和施工单位的协作，共同努力，不断提高地基处理水平。
2.7.2 新型地基处理技术发展方向
（7）既要重视普及工作，又要重视在普及基础上提高。
今后应结合执行《建筑地基处理技术规范》JGJ79－2002进一步做好普及教育工作。提高施工队伍的整体素质，特别是乡镇企业施工队伍。提高内容不仅包括人们对现有地基处理技术的认识，还包括现有各种地基处理技术的发展以及施工机具、施工工艺的发展和新的地基处理技术的发展。
2.7.2 新型地基处理技术发展方向

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