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cfg桩毕业设计

1绪论

1.1前言

随着我国国民经济的高速开展，根底建设的蓬勃兴起，北京作为祖国的首都正发生着巨大变化，根底建设日趋完善，同时也带来了新问题，即建设用地日益紧张，许多工程不得不建造在场地条件不良的地段上。

并且随着目前工程建设中大型、中型、高层及超高层建筑和有特殊要求的建筑物的日益增多，也对地基提出了新的更高的要求。

除了各种软弱和不良地基上建造建（构）筑物时需要考虑地基处理外，当旧居改造、加层，工厂设备更新等造成荷载增大，对原来地基提出更高要求，原地基不能满足新的要求时，或者在开挖深基坑，建造地下铁道等工程中涉及土体稳定、变形或渗透问题时，也需要进行地基处理。

建筑物对地基处理的要求主要包括三个方面：

1.1.1地基承载力及稳定性问题

地基承载力或稳定性问题是指在建〔构〕筑物载荷〔包括静、动荷载的各种组合〕作用下能否保持稳定，假设地基承载力不能满足要求，在建〔构〕筑物载荷作用下地基将会产生局部或整体剪切破坏，影响建〔构〕筑物的平安与正常使用，严重的会引起建〔构〕筑物的破坏。

天然地基承载力不能满足要求时，需要进行地基处理，形成人工地基，以满足建〔构〕筑物对地基承载力的要求。

1.1.2沉降、水平位移及不均匀沉降问题

在建〔构〕筑物的荷载〔包括静、动荷载的各种组合〕作用下，地基沉降，或水平位移，或不均匀沉降可能超过相应的允许值。

假设地基变形超过允许值，将会影响建〔构〕筑物的平安与正常使用，严重的会引起建〔构〕筑物破坏。

天然地基变形不能满足要求，那么需要进行地基处理，形成人工地基，以满足建〔构〕筑物对地基变形的要求。

1.1.3渗透问题

渗透问题主要分两类：

一类是堤坝蓄水构筑物地基渗流量超过其允许值时，其后果是造成较大水量流失，甚至蓄水失败。

另一类是地基中水力比降低超过其允许值时，地基土会因为潜蚀和管涌产生破坏而导致建〔构〕筑物破坏造成工程事故。

天然地基渗透问题主要与土的渗透性有关，假设天然地基不能满足要求，那么需要对地基进行改进，减小土的渗透性，或在地基中设置止水帷幕，阻截渗流。

1.2地基处理原理和分类

地基处理方法，可以按地基处理原理、地基处理的目的、处理地基的性质、地基处理的时效，及动机等不同角度进行分类。

下面根据地基处理原理分类作简要介绍，具体应用于北京工业职业技术学院综合教学楼的处理方法，详见以后的各章节。

1.2.1置换及拌入法

以砂、碎石等材料置换软弱地基中局部软弱土体，形成复合地基或在软弱地基中局部土体内参加水泥、水泥砂浆以及石灰等物，形成加固体，与未加固局部形成复合地基，到达提高地基承载力，减少压缩量的目的。

置换及拌入法包括下述几种方法。

1.垫层法、开挖置换法

垫层法一般系指不开挖而做成的垫层，而开挖置换法系指先开挖然后回填并夯实。

2.振冲置换法（或称碎石桩法）

利用振冲器边振边冲，在软弱粘性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石或卵石等材料制成一根根桩体。

桩体和原来的粘性土构成所谓复合地基以提高地基承载力，并减小压缩性碎石桩的承载力和沉降量在很大程度上取决于周围软土对碎石桩的约束作用。

如周围的土过于软弱，对碎石桩的约束作用就差。

3.深层搅拌法

深层搅拌法加固软土地基是利用水泥作固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将软土和水泥浆或水泥粉强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和足够强度的水泥加固土，从而提高地基强度。

这些加固体与天然地基形成复合地基，共同承当建筑物的荷载。

4.石灰桩法

在软弱地基中用机械或人工成孔，填入作为固化剂的生石灰并加以搅拌或压实形成体，利用生石灰的吸水、膨胀，放热作用和土与石灰的离子交换反响、凝硬反响等作用，改善桩体周围土体的物理力学性质，石灰桩和周围被改进的土体一起组成复合地基，到达地基加固的目的[2]。

5.褥垫法

在压缩性较低的地基上（如岩基、孤石）上加褥垫，使它与压缩性较高的地基相适应，调整可能产生的不均匀沉降，防止由于该处应力集中而使结构破坏。

1.2.2振密、挤密法

振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动，挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，到达地基处理的目的。

根据采用的手段可分为下述几种方法。

1.表层压实法

采用人工或机械夯实、碾压或振动非饱和粘性土使土密实。

密实范围较浅，适用于杂填土、疏松无粘性土、强夯法、湿陷性黄土等地基的浅层处理。

2.强夯法

强夯法是将一个重锤从高处自由下落，夯击地基，从而使地基土的强度得到提高，压缩性得到降低的方法。

适用于碎石土、砂土、低饱度的粉土与粘土，湿陷性黄土、杂镇土和素填土等地基。

3.振冲挤密法

一方面靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列孔隙减小，另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密，从而到达提高地承载力、减小沉降，提高抗液化能力。

适用于粘粒含量小于10%的疏松砂性土地基。

4.土桩和灰土桩

采用沉管法，爆扩法和冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，在成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和密实的土桩或灰土桩形成复合地基。

适用于地下水以上的湿陷黄土、杂填土、素填土等地基。

5.爆破挤密法

在地基中爆破产生挤压力和振动力使地基土地密实以提高土体的抗剪强度，提高承载力和减小沉降。

适用饱和净砂、非饱和但经灌水饱和的砂、粉土、湿陷性黄土地基。

1.2.3加筋法

通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物，拉筋，受力杆件等到达提高地基承载力，减小沉降，或维持建筑物稳定的地基处理方法称为加筋法。

加筋法一般有下述几种:

1.土工聚合物

利用土工聚合物的高强度、韧性等力学性能，扩散土中应力，增大土体的刚度模量或抗拉强度，改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构。

土工聚合物除了上述加固强化作用外，还可以用作反滤、排水和隔水材料。

2.锚固技术

锚固技术是将一种新型受拉杆作的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，另一端与结构物（如挡土结构物）联结，利用锚固力以承受由于土压力、水压力所施加于结构物的推力，从而维持结构物的稳定。

3.加筋土

把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中，通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形成一个整体，称为加筋土。

拉筋一般使用具有耐拉力，摩擦系数大而耐腐蚀性的板状、网状、丝状，带状的相材料，主要是镀锌钢片、铝合金以及合成树脂等材料。

4.树根桩法

树根桩法系一种小型钻孔灌注桩，直径75-250mm，用钻机钻孔，同时去除孔内的土，到达预定深度后，插入钢筋笼灌注水泥浆或砂浆（或混凝土）成桩或钻孔后先故人钢筋笼，投入骨料，再通过埋管由底向上压注水泥浆或砂浆。

1.2.4排水固结法

排水固结法的原理是软粘土地基在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙比减小，地基发生固结变形。

同时随着超静水压力逐渐消散，土的有效应力增大，地基土的强度逐步增长。

排水固结法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间根本完成或大局部完成，并使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。

同时可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。

排水固结法是由排水系统和加压系统两局部组合而成的。

排水系统可在然地基中设置竖向排水井（如普通砂并、袋装砂井、塑料排水板等），以及利用天然地基土层本身的透水性。

加压系统有堆载法、真空法、降低地下水位法、电渗法及联合法。

1.2.5灌浆法

灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或孔隙，以改善地基的物理力学性质。

灌浆法可用于气压防渗、堵漏、加固和纠偏。

它主要适用于砂及砂砾石地基，以及湿陷性黄土地基等。

灌浆法在水利、建筑、道桥以及地下建筑等工程的各个领域中都得到广泛应用。

灌浆材料常分为粒状浆材和化学浆材两个系统。

粒状浆材主要包括纯水泥浆，粘土水泥砂浆、水泥砂浆、以及石灰砂浆等。

化学浆材的品种很多，包括环氧树脂类，甲基丙烯酸酷类，聚氦酷类、丙烯酞胺类，木质素类和硅酸盐类等。

在地基处理中，常用的灌浆方法有渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、压密灌浆法、电动化学灌浆法等。

1.2.6托换技术

托换技术（或称根底托换）是指对原有建筑物地基和根底需要进行处理，加固或改建，在原有建筑物根底下需要修建地下工程以及邻近建造新工程而影响到原有建筑物的平安等问题的技术总称。

托换技术分为两个阶段进行:

（1）采取适当方式，支托住原有建筑物的全部和局部荷载。

（2）根据工程需要对原有建筑物的地基和根底进行加固、改建或在原有建筑物下进行其地下工程施工。

1.2.7其他

除了上述各种地基处理方法外还有其它一些地基处理方法。

如:

锚杆静压桩、根底加压纠偏法、根底减压和加强上部结构刚度法、套筒法、浸水与加压矫正法、排（掏）土纠倾法、预浸水法、灰土桩、膨胀土地基帷幕等。

1.3地基处理技术的开展

地基处理是古老而又年轻的领域。

在我国改革开放促进了根本建设持续高速开展。

为了适应工程建设的要求，地基处理技术在我国得到飞速开展，地基处理技术最新开展反映在地基处理机械、材料、地基处理设计计算理论、施工工艺、现场监测技术，以及地基处理方法的不断开展和多种地基处理方法综合应用等各个方面。

为了满足日益开展的地基处理工程的需要，近几年来地基处理机械开展很快。

例如，深层搅拌机型号增加，除前几年生产的单轴深层搅拌机和固定双轴搅拌机，浆液喷射和粉体喷射深层搅拌机外，近年来研制成功可变距双轴深层搅拌机和可同时适用浆液喷射和粉体喷射的深层搅拌机，搅拌深度和成桩直径也在扩大，海上深层搅拌机也己投入使用，我国深层搅拌机拥有量近年来大幅度增加。

高压喷射注浆机械开展很快，出现不少新的高压喷射设备，如井口传动由液压代替机械，改进了气、水，浆液的轴送装置，提高了喷射压力，增加了对地层的冲切搅拌能力。

水平旋喷机械的成功应用，使高压喷射注浆法进一步扩大了应用范围。

应用于排水固结法的塑料排水带插带机的出现大大提高工作效率。

振冲器的生产也已走向系列化、标准化。

为了克服振冲过程中排放泥浆污染现场，干法振动成孔器研制成功，使干法振动碎石桩技术得到应用。

地基处理机械的开展使地基处理能力得到较大的高。

地基处理材料的开展也促进了地基处理水平的提高。

新材料的应用，不仅使一些原有的地基处理方法效能提高，而且产生了一些新的地基处理方法。

土工合成材料在地基处理领域得到愈来愈多的应用，土工合成加筋材料的开展促进了加筋土法的开展；轻质土工合成材料EPS作为填土材料形成EPS超轻质料填土法；塑料排水带的应用提高了排水固结法施工质量和工效，且便于施工管理。

灌浆材料如超细水泥、粉煤灰水泥浆材、硅粉水泥浆材等水泥系浆材和化学浆材在品种、质量上开展都很快。

化学浆材的研究重视降低浆材毒性和对环境的污染。

灌浆材料的开展有效地扩大了灌浆法的使用范围，满足了工程需要。

在地基处理材料应用方面还值得一提的是近年来重视将地基处理同工业废料的利用结合起来。

粉煤灰垫层、粉煤灰石灰二灰桩复合地基、钢渣桩复合地基、渣土桩复合地基、二灰混凝土桩复合地基等应用取得了较好的社会经济效益。

各项地基处理方法的施工工艺近年来也得到不断改进和提高，不仅有效地保证和提高了施工质量，提高了工效，而且扩大了应用范围。

真空预压法施工工艺的改进使这项技术应用得到推广，高压喷射注浆法施工工艺的改进使之可用于第四纪覆盖层的防渗。

石灰桩施工艺改进使石灰桩法走向成熟，边填碎石（块石或其他填充料）边强夯的施工工艺扩大了强夯法的应用范围。

夯压成型灌注桩操作方便，可消除一般灌注桩易出现缩颈、裂缝、混凝土欠密实、回淤等弊端；单载承载力可达1100kN，工程造价比一般混凝土灌注桩降低30%-40%。

钻孔压浆灌注桩桩体致密，局部能膨胀扩径，单桩承载力高，沉降量小，比普通灌注桩抗压、抗拨、抗水平荷载能力提高1倍以上；不用护壁，可防止水下灌注混凝土；可有效防止断桩、缩颈、桩间虚土等情况发生，质量可靠；能在流砂、淤泥、砂卵石、顺利成桩；施工无噪声，比普通打预制桩工期短1/2-1/4,费用降低10%--15%。

可以