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科技信息2008年第24期SCIENCE &TECHNO LO GY INFORMATION ●1.引言高速公路沿海软土路基上桥头段沉降较大,形成桥面和路面的高差,产生“桥头跳车”现象。
采用水泥搅拌桩等方法处理桥头段软土路基,对于深厚软土路基,其加固深度受到限制。
刚性桩复合地基具有施工质量易控制、施工速度快、工后沉降及不均匀沉降小、地基处理深度大、复合地基承载力大、造价比较适中等突出优点,在高速公路软基中得到广泛的重视,并有初步的应用。
2.刚性桩复合地基应用于软基处理的形式刚性桩复合地基应用到高速公路中通常采用两种形式:一种是在桩顶(通常是预应力管桩、预制方桩或钻孔桩等刚度较大的桩)浇注一个柱帽,增加承受路堤荷载的面积,将路堤填土的大部分荷载通过填土中的土拱效应传递到桩体,再传递到下卧涂层中;为了尽可能的将桩间距扩大,在上步填土和桩头之间可设置一层或多层加筋材料以将更多的荷载传递到桩上。
这种基础可称为桩承式路堤,或称为桩-网式复合地基。
这种形式在国外有较广的应用,如日本北海道的沿海堤岸改造工程就采用了混凝土桩和木桩加工土织物的复合地基形式,伦敦机场沿海高速公路扩建软基处理采用了“带桩帽钢筋混凝土预制桩+土工织物”的复合地基形式,这种桩承式路堤在美国的沿海公路软基处理中也有大量的应用,国内的一些高速公路扩建工程中,如杭甬高速公路拓宽工程也都采用了类似的处理形式。
另一种形式就是采用C FG 桩(或低强度素混凝土桩),通过合理设置垫层的材料、厚度以及调整桩间距,将更多的荷载传递到桩体中。
CFG 桩复合地基最先在新台高速公路软基处理上进行系统试验和研究,取得了许多有益的成果。
然后在国内许多高速公路,如京珠(北京-珠海)高速公路、淮安-盐城高速公路、北京-承德高速公路、连云港-盐城高速公路的沿海段软土路基中都采用了这种复合地基处理形式。
3.刚性桩复合地基应用于软基处理的荷载传递机理3.1土拱效应—PTC 预应力管桩复合地基刚性桩复合地基应用到路基处理当中,通常间距较大,而且带有桩帽(可称为桩承载、式路堤),其受力较为复杂,桩间土上部的路堤土体和桩帽顶部土体的差异沉降会使桩顶水平面上一定范围内路堤填料产生应力重分布,大主应力方向发生偏转而大致平行于相邻两柱帽之间的圆拱形链线,从而将此拱形区域内的路堤填料压实,形成一个个拱状的压密壳体,将一部分桩间土上部的路堤重量传递在桩帽上,这一现象即是桩承式路堤的土拱效应。
沿海地区软土地基复合型PVC套管桩加固处理施工工法一、前言沿海地区由于水资源较丰富，土壤多为软土地基，这种地基的稳定性较差，容易发生沉降和变形等问题。
针对软土地基的加固处理，我们借鉴了复合型PVC套管桩工法，在实际工程中取得了较好的效果。
本文将详细介绍沿海地区软土地基复合型PVC套管桩加固处理施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及一些工程实例。
二、工法特点1. 采用复合型PVC套管桩加固，套管为PVC 材质，具有抗腐蚀性能好的特点，适用于沿海地区的海水环境。
2. 施工简便快捷，适用范围广，可以用于各类建筑物基础地基的加固处理。
3. 套管桩与土壤形成一体化结构，能够有效提高地基的承载力和稳定性。
4. 工法具有较强的适应性，能够应对不同地质条件下的软土地基加固需求。
三、适应范围1. 沿海地区的软土地基加固处理。
2. 需要提高地基承载力和稳定性的建筑物基础。
3. 需要抵抗土壤沉降和变形的工程。
四、工艺原理该工法的施工工法与实际工程之间的联系主要体现在以下几个方面：1. 了解实际工程的地质情况和土壤特点，确定套管桩的设计参数，包括直径、长度、间距等。
2. 进行预制套管桩的制作，选择符合要求的PVC材质，并按照设计要求加工成相应尺寸的套管桩。
3. 在软土地基的基础上，先行施工基础准备工作，包括清理土地表层、定位、布置施工场地等。
4. 将预制好的PVC套管桩逐个或批量地安装入地，固定在设计的位置和深度，形成钻孔桩基础。
5. 随着套管桩的安装，原来的软土地基被夯实，并形成了与套管桩一体化的复合型结构。
6. 在施工过程中，根据实际情况进行质量检验，确保套管桩的质量符合设计要求。
五、施工工艺1. 地基准备：清理土地表层，确保施工场地平整，没有杂物和障碍物。
2. 套管桩制作：选择适合的PVC材质，并将其加工成预定的尺寸和参数的套管桩。
3. 套管桩安装：利用挖掘机或其他适当的设备，按照设计要求逐个或批量地安装套管桩。
浅析复合地基在沿海软土地基的应用珠海市横琴某水闸区域上位于珠江三角洲断陷区南缘，珠江磨刀门出海口的东北侧，是以挡潮、排洪功能为主，兼顾道路交通及景观蓄水需求的综合性水闸工程。
水闸由4孔水闸及一孔船闸构成，为保证闸室结构的整体性以及对地基不均匀沉降有较好的适应性，采用两孔一联整体式结构。
水（船）闸闸址除河两岸分布少量填土外，其余均为淤泥、淤泥质土层，厚度22.8m～50.80m不等。
综合考虑各项因素，整个水闸基础采用了预制砼管桩及格构式连体水泥土搅拌桩组成的复合地基处理形式。
结合该工程实际应用，从以下几个方面与大家探讨该复合地基处理在沿海软基中的应用。
1复合地基作用原理由预制砼管桩、格构式连体水泥土搅拌桩以及桩间土组成的复合地基，主要从以下几个方面考虑其在沿海软土地基的作用原理：1）以土做参照物，在桩顶施加竖向荷载时，因为受到压缩桩身上部会向下位移，桩周土向上的摩阻力在桩侧界面产生。
沿桩身往下传达荷载时要持续抑制摩阻力并经过它分散至土中，因而随着不断加深的深度桩身轴力会逐渐减小，在桩端处与桩底反力相平衡。
此时此刻，桩身随着在桩端压力作用下压缩桩端持力层而发生下沉，从而导致一定的摩阻力因桩与桩间土的相对位移而增加。
伴随渐渐增加的桩顶荷载，反复进行上述流程到变形稳定为止。
上部桩身位移因积聚的桩身压缩量而总会大于下部，因此摩阻力的发挥也老是上部先于下部。
达到极限后的桩侧摩阻力就会维持不变，而桩端持力层则承受持续增加的荷载，桩因桩底荷载达到桩端持力层的极限承载力时发生快速且持续地下沉而破坏。
因此，要提高桩的承载力与改善桩的变形特性，桩身上部桩侧土的结构强度的增强具有现实意义。
2）软土地基通过格构式连体水泥搅拌桩可以进行加固从而使软土的固结特性有所改善。
格构式连体水泥桩体因超固结特性的水泥土压缩曲线而可近似地认为固结现象不存在，而只存在弹性的桩身压缩。
格构式连体水泥搅拌桩加固深厚软土地基通常不会贯穿整个软土层，仍可用双层地基一维固理论来剖析因此产生的加固层和下卧层软土的固结特征。
“格栅式”复合桩基在软土地基中的应用摘要：沿海地区软土分布广泛，厚度大，含水量和压缩性高，承载能力及抗剪强度低，在软土上修建水工建筑物易产生大沉降及不均匀沉降等问题，深厚软土不能直接作为建筑物持力层，需进行地基处理，而处理方式的选择直接影响工程投资、施工工期及建筑物永久运行状况。
本文介绍了水利工程常用的软土地基处理技术，并着重推荐一种“格栅式”复合桩基处理方法，有效改善软土地基处理效果，为类似工程软基处理提供良好的借鉴。
关键词：深厚软土；水泥搅拌桩；“格栅式”复合桩引言沿海地区软土分布广泛，厚度大，软土具有高含水率、高孔隙比及高压缩性，抗剪强度低等特点，会产生较大沉降，容易产生抗滑稳定问题，深厚软土地基处理是水利工程，尤其是沿海平原地区水闸、泵站等水工建筑物设计、施工普遍存在的问题。
而随着沿海地区经济建设的高速发展，工程地质条件较好的场地已不断被开发利用，出海口一带的大面积滩涂也将随着经济建设规模的不断扩大逐渐被利用，因此在城市交通、市政基础设施建设过程中同样面临诸多深厚软土地基处理问题。
针对建筑物荷载要求和地质条件，采用合适的软土地基处理方法，既可以节约投资，又能节省工期，更重要的是为建筑物后期运行使用提供坚实的质量保证。
本文结合实际工程案例介绍“格栅式”复合桩基的设计要点及施工注意事项。
一、软土地基处理技术概述目前，水利工程中深厚软基处理的方法一般分为三种：①刚性桩，如高强预应力管桩（PHC桩）、预制方桩、灌注桩等；②柔性桩，如水泥搅拌桩、高压旋喷桩、碎石桩、砂桩和矿渣桩等；③刚柔复合桩，一般为一种刚性桩与一种柔性桩的组合。
地基处理需要解决的主要是稳定问题、变形问题和渗透问题等。
根据多年的研究实践，结合珠江三角洲类似工程经验，对于下卧软土较厚的水（船）闸、泵站等工程，宜采用预制混凝土桩、灌注桩或水泥搅拌桩进行处理。
对于稳定和渗透问题，水泥搅拌桩等柔性桩形成的复合地基较大限度利用了原土，具有较强的变形协调能力，保证底板和土体接触，能很好地处理稳定和渗透问题；灌注桩、预制混凝土桩等刚性桩水平承载力大，一般与底板嵌固，抗滑稳定一般不成问题，但在处理较深厚淤泥、淤泥质土时，容易出现倒桩现象，对工程稳定不利，且刚性桩底板容易脱空，形成渗漏通道，对防渗极为不利。
关于软基处理中各种桩基于沿海地区的实用状况及对比摘要：沿海地区，经济发达，公路建设密集且地质条件复杂，软土路基的处理一直是沿海地区公路建设的难题。
本文借助一些对应的一些工程实例，并有地质资料作为支撑。
重点探讨水泥搅拌桩、CFG桩、管桩、钢板桩、高压旋喷桩这几种桩基在沿海地区，即水系相对发达，有明显软基路段需要处理，在处理过程中各种桩基的实用性、经济性、和技术操作性的比较，同时参照于一般的软基处理，如换填、塑料排水板等来进行一下说明。
关键词：软基处理，桩基，沿海引言随着沿海经济的高速发展，我国迎来了公路建设，特别是高等级公路建设的迅猛发展时期，健黄段、过境段、海沙公路等一系列工程相继开工建设，这些工程大多位于沿海的滩涂或者瘀积区域使沿线路基下经常存在深厚的软土层，软土地基的性质因地而异，因层而异，不可预见性大。
在设计、施工过程中，稍有疏忽就会出现质量事故，这极大地影响了道路的长期稳定和安全使用，使得沿海道路建设的难度加大。
因此，沿海地区软基处理技术，特别是实用、经济的技术方法的研究对我县沿海道路的建设十分重要。
1 沿海地区软土地基软土含有很多细颗粒及大量有机腐殖质，天然含水量在40%--70%之间，有的大于70%，有的可达到200%。
孔隙比在1～2之间，个别可达5.8，它具有较高的压缩性[1]。
沿海地区软土地基分布有以下2个特点:（1）在盆地、水塘、地形平坦低洼地带的近代沉积软土，以粉性或重粘性土颗粒为主，也夹杂着不同成分的有机质土。
（2）地下水位较高的靠近海边的地带，该地带的软土以细粉砂层为多，夹杂着部分有机质土。
要使得软基满足工程施工的需要，需要进行加固措施，常用的加固措施有水泥搅拌桩、CFG桩、管桩、钢板桩、高压旋喷桩等等，但是由于各种桩基的特点及经济性的不同，需要针对不同的地区采用不同的软基处理。
几种特殊规桩基的施工特点（1）水泥搅拌桩。
作为加固饱和黏性土地基的常用方法之一的水泥搅拌桩法，广泛应用在软土地基加固工程中，尤其适用于淤泥、黏性土、淤泥质土、粉土、杂填土复合地基等地基的加固。
水泥土搅拌桩复合地基在沿海地区的使用摘要：随着国家经济发展战略向沿海地区的转移，沿海地区建设的不断增多。
沿海地区腐蚀环境下软土地基如何使用也成为设计工作的主要内容。
关键词：水泥土搅拌桩；水泥土搅拌桩复合地基；腐蚀沿海地区的场地多为厚层软土地基，场地地下水位较高，地基土中含有较多的硫酸盐、氯盐等具有腐蚀性的介质。
软土地基的加固有多种方法，结合工程实践简要的介绍一下水泥土搅拌桩复合地基的使用。
1.水泥土的加固机理：水泥土搅拌法加固软土地基是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和浆液或粉状的固化剂进行强制搅拌，经拌和后的混合物发生一系列物理化学反应，使软土硬结成整体性、水稳性和一定强度的加固体。
用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。
水泥矿物成分中的硫酸钙再与水泥土中的水化铝酸钙反应生成一种被称为“水泥杆菌”的化合物—钙矾石。
这种反应迅速，反应结果把大量的自由水以结晶水的形式固定下来，并具有膨胀作用，钙矾石结晶膨胀力达20MPa，这对于高含量的软黏土的强度增长有特殊意义。
碳酸化作用：水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收软土中的水和土孔隙中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙。
这种反应能使水泥土强度增加，但增长的速度较慢，幅度也很小。
在实际工程中可以不予考虑。
正常情况下，Ca SO4在水泥的成分中存在的比例是有限的，一般不超过5%，水泥的掺入量也在7~20%左右，形成具有膨胀作用的钙矾石也是有限的。
但沿海地区场地土中含有大量的硫酸盐，大量的SO42-离子与水泥中的Ca2+离子发生反应，生成硫酸钙，二水石膏（Ca SO4·2H2o）结晶，体积膨胀1.5倍多。
硫酸钙继续与水泥土中铝酸三钙化学反应，生成硫铝酸钙（钙矾石）。
硫酸盐的存在使生成钙矾石的量不断增多，膨胀作用也不断地加大，但由于水泥掺量有限，这种膨胀力不会像混凝土那样产生不利的膨胀力，这种有限的膨胀作用对软弱土地基的加固却十分有力，大大地提高了软黏土的密实度，加速了优质地基的形成。
CFG桩复合地基在沿海软土地区的设计及应用摘要：CFG桩复合地基在沿海软土区的应用颇有争论。
通过分析河北黄骅港沿海软土地区的地质条件，并针对建（构）筑物情况，运用地基处理技术规范进行了复合地基处理设计和工程的实际应用新尝试。
同时分析了施工中存在的一些问题，并提出了预防措施。
关键词：滨海地区；CFG桩；复合地基设计和检测；施工问题预防措施一、前言建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）指出：CFG桩复合地基适用于处理一般性土，对淤泥和淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
混凝土灌注桩复合地基可参照规范使用【1】。
该规范中安全系数的选用为技术人员进行CFG桩复合地基设计提供了技术依据。
但实际工作中，复合地基承载力的确定和复合地基检测方面，在不同地区基于某些地区性经验，特别是在我国沿海软土地基中的应用存在一些差异【2】。
还有一些人认为，CFG桩在饱和软土中形成的复合地基承载力提高有限，不易满足建筑物使用要求，故在饱和软土中应用的工程实例较少【3】。
用CFG桩处理深厚软土地基，其原理是：高粘结强度CFG桩与桩顶上铺设的土工格栅和褥垫层形成“桩——网”结构，让上部荷载均匀地传递到持力层，并且桩间土参与工作，提高地基承载力，以满足地基承载力要求，有效控制工后沉降。
在工艺上，常用的方法有长螺旋钻孔管内泵压、干成孔和振动沉管法。
但由于我国沿海软土地基具有含水量高、地下水位浅、土质不可压缩性等特点，长螺旋钻孔管内泵压工艺就成为常见的一种施工工法，而且水下泵送混凝土，边压混凝土边拔管，采用置换加固，穿透力强，承载力高，对桩的质量有保证。
二、工程概况黄骅港中学建设项目位于沿海黄骅港滨海开发区，为河北沧州市重点建设工程，拟建建筑物为砖混剪力墙结构综合教学楼。
其中多栋教学楼采用CFG桩进行地基处理，设计要求单桩竖向承载力极限值为850KN，处理后地基承载力特征值不小于230kpa。
三、地层条件根据勘察报告，地基处理范围的地层为①素填土、②粉质粘土、③粉砂、④粉质粘土、⑤粘土、⑥粉砂、⑦粉质粘土、⑧粉砂夹粉质粘土、⑨粉质粘土，并给出各层的土工试验指标标准值。
复合桩基在沿海软弱地基中的应用
复合桩基在沿海软弱地基中的应用
摘要：曹妃甸地区的土地是在原沿海滩涂人工吹填而成，吹填厚度3-16m不等，在此基础上建设直径120m圆形储煤仓，为控制其地基不均匀沉降变形，从经济适用的原则出发，对其采用的地基形式进行方案比选，从而确定了复合桩基这种最优化的方案。
关键词：复合地基; 砂石桩;混凝土桩
abstract: the caofeidian area of land in the coastal reclaimed form, fill thickness ranging from 3-16m, on the basis of construction of 120m diameter circular coal bunker, to control the uneven settlement of foundation deformation, from the application of economic principles, the foundation form in the scheme, so as to determine the optimization scheme of composite pile foundation.
key words: composite foundation of gravel pile; pile; 中图分类号：tu45 文献标识码： a文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
曹妃甸数字化煤炭储配基地项目，隶属于唐山曹妃甸动力煤储配有限公司，设计年流通煤量25.0mt/a，占地面积1209.45亩，东西宽560.0m，南北长1293.0-1633.0m。
具体方案如下：
（1）储煤场要求：角度360°环形储煤，直径120.0m，堆煤高度最高33.76m，外侧环形挡煤墙处堆煤高度柱高18.3m，要求复合地基承载力320kpa。
a 复合地基方案选择
根据场地工程地质条件、地层的工程特性、地下水的中等腐蚀性，地基强度要提高到320kpa，采用素混凝土桩复合地基较为适宜。
素混凝土桩复合地基是在地基中植入高粘结强度桩刚性桩，桩顶铺设褥垫层，由桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
可大幅度提高地基承载力，减小地基变形。
但上部软弱地层制约了素混凝土桩复合地基承载力的提高，桩土应力比过大，需对上部软弱的桩间土进行处理，提高其强度。
形成以素混凝土桩为主控桩，其它桩型为辅桩的长短桩组合的多桩型复合地基，以满足设计要求。
与素混凝土桩组合的多桩型复合地基有：水泥土搅拌桩+素混凝土桩复合地基、高压旋喷桩+素混凝土桩复合地基、短素混凝土桩（振动沉管挤密成桩）+ 长素混凝土桩（长螺旋非挤密成桩）复合地基、砂石桩+素混凝土桩复合地基，以及其它种类的高压旋喷长短桩复合地基。
以上几种组合型复合地基各有优势。
水泥土搅拌桩和高压旋喷桩利用水泥有效加固软土，形成具有粘结强度的桩体。
砂石桩能挤密松散砂土消除液化，同时在饱和软弱粘性土中植入密实的砂
石桩体，形成排水通道，加速其固结。
振动沉管素混凝土桩能挤密松散砂土消除液化。
按照复合地基要达到3个目的：提高地基强度、控制变形、消除液化。
根据场地工程地质条件及其工程特性，论证各方案的适宜性。
消除松散砂土液化，水泥土搅拌桩和高压旋喷桩不具有可行性。
地下水中高含量的cl﹣、so42﹣对水泥的腐蚀性，以及有机质含量高的吹填土，流塑状态的层①-4淤泥质土，制约了水泥土搅拌桩处理的效果。
水泥土搅拌桩和高压旋喷桩受施工人为因素的影响，桩体的均匀性不易定量控制，影响成桩质量的不确定因素较多。
振动沉管素混凝土桩断桩率较高。
综合考虑上述几种方案的适宜性，砂石桩+素混凝土桩组合型复合地基较为适宜。
b 复合地基施工工艺
主控桩素混凝土桩可采用长螺旋成孔、管内泵压混合料成桩工艺，亦可采用长护筒旋挖成孔。
采用砂石桩为辅桩的主要目的是消除松散砂土液化，并在饱和软弱粘性土中植入密实的砂石桩体，应采用振动沉管成桩工艺，控制留振时间和挤压次数。
先施工辅桩砂石桩，后施工主控桩素混凝土桩，避免砂石桩振动沉管成桩时对主控桩素混凝土桩的质量产生影响。
上部松散的粉砂和流塑状态的层①-4淤泥质土较厚，成桩时易缩颈、断桩、扩径及混凝土充盈系数过大，应采取有效措施。
c 复合地基设计方案
主控桩素混凝土桩和辅桩砂石桩均采用桩径600mm，采用正方形布置，桩间距取3.0～4.0倍桩径。
根据场地液化土层平均厚度9.2m，砂石桩平均桩长采用10.0m，以层②-2粉细砂为桩端持力层。
对主控桩素混凝土桩桩长，不应超过目前现有设备入土深度常用23.0m、最深28.0m（包括桩顶标高以上空桩长度）的能力。
根据场地地层分布，层④粉土分布不均匀，以层③粉质粘土或层⑤粉质粘土为桩端持力层。
素混凝土桩的设计参数可按下表采用。
桩顶和堆场地面之间应设置砂石褥垫层，并设置两层土工筋带。
褥垫层厚度取700mm，材料宜选用中砂、粗砂、级配良好的砂石等，最大粒径不宜大于30mm，其铺设宜采用静力压实法，夯填度不得大于0.90。
d 复合地基变形验算
砂石桩+素混凝土桩组合型复合地基变形分别按主控桩不同的桩端持力层，当素混凝土桩长l=23.0m，以层③粉质粘土作为桩端持力层时，复合地基中部最大沉降量s=236.7mm>200mm（不满足设计要求）。
当素混凝土桩长l=26.0m，以层⑤粉质粘土作为桩端持力层时，复合地基中部最大沉降量s=153.7mm<200mm（满足设计要求）。
根据主控桩采用不同桩长和桩端持力层的条件，比较复合地基承载力特征值和变形值，设计主控桩采用桩长26.0m，以层⑤粉质粘土为桩端持力层。
（2）、砂石桩作用
地基处理设计采用的是砂石桩与混凝土桩组成的刚-柔性复合地基。
根据《建筑地基处理技术规范》（jgj 79-2002）第8章，采用砂石桩的目的主要是处理深部淤泥，在淤泥中形成排水通道，有利于孔隙水压力在淤泥中的消散，使淤泥逐步达到固结，挤密砂土，消除深部砂土液化，从而提高桩间土强度，与混凝土桩形成刚-柔性复合地基。
采用混凝土桩主要是为了提高地基承载力，控制变形。
这里需要说明的是砂石桩固化淤泥及消除砂土液化效果较好，即使场地不存在淤泥层，由于吹填的砂土深部存在液化现象，仍需采用砂石桩处理。
假如地基处理方案中不采用砂石桩处理而采用大开挖的形式将淤泥全部挖除，再换填砂石，然后做混凝土桩，此方案可行。
但由于淤泥深度达10.0-16.0m，全部换填砂石的费用会比砂石桩的费用多出约14倍，投资过大，不宜考虑。
（3）试桩报告结果分析
经分析试桩检测报告数据，试验性施工绝大部分均验证了设计方案参数选取的合理性，说明地基处理方案是可行的、安全的、合理。
参考文献：
《刚-柔性复合地基技术规程》（jgj/t210-2010）
《建筑地基处理技术规范》（jgj 79-2002）
《建筑地基基础设计规范》（gb50007-2011）
《地基及基础》华南理工大学编，北京建筑工业出版社1991 《地基处理手册》地基处理手册编写委员会，北京建筑工业出版社，1994。
