兰州交通大学毕业设计（论文）
缝或倾斜。而减小沉降量需增加投资，因此合理控制沉降量非常重要。不是工后沉降越小越好，而是在确保安全、满足使用功能基础上控制合理的工后沉降量。因此，有必要对CFG桩复合地基的工作特性、尤其是变形特性作进一步的研究。
4.2软土地基的破坏形式
一般而言，地基问题可归结为以下几个方面： （1）承载力及稳定性
地基承载力较低，不能承担上部结构的自重及外荷载，导致地基失稳，出现局部或整体剪切破坏，或冲剪破坏。
（2）沉降变形
高压缩性地基可能导致建筑物发生过大的沉降量，使其失去使用效能；地基不均匀或荷载不均匀导致地基沉降不均匀，使建筑物倾斜、开裂、局部破坏，失去使用效能甚至整体破坏。
（3）动荷载下的地基液化、失稳和震陷
饱和无粘性土地基具有振动液化的特性。在地震、机器振动、爆炸冲击、波浪作用等动荷载作用下，地基可能因液化、震陷导致地基失稳破坏；软粘土在振动作用下，产生震陷。
（4）渗透破坏
土具有渗透性，当地基中出现渗流时，将可能导致流土（流砂）和管涌（潜蚀）现象，严重时能使地基失稳、崩溃。
松软土地基是近代水下沉积的饱和粘土，具有含水量大、孔隙比大、压缩性高、渗透性差、承载力低的工程性质，呈软塑~流塑状态。在外力和自然因素如地震的作用下，会发生破坏。松散的粉砂如果是饱和的。其孔隙为水所充满。在遇到强烈地震时，会产生急剧的状态变化。导致孔隙水压力骤然上升。当这种水压力来不及消散，就使得原来通过砂粒互相接触所传递的压力减小乃至消失，颗粒处于悬浮状态，使原砂土结构受到破坏。抗剪强度丧失成为液体状态，因而丧失承载力，此即土层液化现象。液化引起结构失稳的类型有：地基丧失承载力；液化土向低凹处流动。高孔压导致结构上浮；喷砂孔的形成以及导致侧向压力增加。
高速铁路松软土土地基路基，在地震时产生的破坏、变形原因由以下几个方面所引起：
26
兰州交通大学毕业设计（论文）
1松软土地基强度减小所引起的路堤破坏； ○
2松软土地基液化引起的垂直方向的沉降； ○
3松软土地基侧向流动引起的沉降； ○
4路基破坏引起的永久变形； ○
5路基震实和路堤液化引起的永久变形。 ○
对于新建的高速铁路，由于设计时提高了沉降变形控制标准（路堤填料质量及压实标准等），液化土地基的液化、侧向流动及路基破坏所引起的路基沉降是高速铁路地震时发生破坏的最主要原因，而路堤震实和路堤液化所引起的永久变形一般可不予考虑。
在研究粉土液化的判别方法中，很多研究人员对粉土液化的主要因素做了大量的研究，下面就是其中一些研究人员的研究成果：
张苏民认为粉土液化的主要因素是：
（1）地质因素对液化的影响：可能液化的粉土在地貌上一般都分布于冲积平原，冲积海积平原和海积平原。特别是位于河漫滩、古河道、湖、沼、洼地等微地貌单元地带的粉土，较易地震液化。液化饱和粉土的地质年代一般为第四纪全新世Q4，特别是Q4的新近沉积物较易液化。
（2）土层埋藏条件对液化的影响：覆盖于可液化土层之上的一般粘性土越厚，地下水位越低，液化的可能性越小。
（3）土质特性对液化的影响：粘粒含量(即粒径小于0.005mm的颗粒所占重量的百分比)Pc是影响粉土液化的最重要的颗粒组成特性指标。随着粘粒含量的增加，粉土的液化可能性将有所改变，当Pc<16％时，粉土抗液化性呈抛物线状变化，在Pc＝9％时最低，而当Pc>16％时，粉土抗液化性能将显著提高。
（4）粉土的相对密度对液化的影响：随着粉土的相对密度的增加，液化的可能性减小。
4.3软土地基加固处理方法分类
对软基处理进行严格的统一分类是很困难的。根据软基处理的加固原理，道路工程中的软基处理方法可划分为四类。下面分别作简要介绍：
27
兰州交通大学毕业设计（论文）
4.3.1置换及灌入固化物法
置换是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体，以形成双层地基或复合地基，达到提高地基承载力、减小沉降的目的。加固原理主要属于置换的软基处理方法有：换土垫层法、挤淤置换法、强夯置换法和膨胀土渗灰改性换土法等。采用石灰桩法加固地基具有多种效用，其中也有置换效用，故也将其包括在这一部分。
灌入固化物是指向土体中灌入或拌入水泥、石灰或其他化学固化浆，使其在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。加固原理主要属于灌入固化物的地基处理方法有：深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、挤密灌浆法、有机大分子溶液改良法等。
从处理原理来看灌入固化物也可纳入置换法，但考虑到其特殊的化学置换效果，且使用范围较广，将其单独划分。
根据置换范围、方法和机理的区别，置换及灌入固化物法可以分为三小类： （1）整体置换和局部置换。整体置换是指将地基表层一定整体平面范围、一定深度内的软土全部挖除，用品性良好的土壤或其他粒状材料来填充，即所谓的“全挖全填”。局部置换是指将地基表层局部平面范围内、一定深度的软土被挖除或被挤开，用品性良好的土壤或其他材料来填充，如：各类桩式处理法。
（2）静力置换和动力置换。静力置换俗称”换填”，挖除软土，用品性良好的土壤回填并压实。动力置换是指用夯锤将铺在天然软土地基表面上品性良好的土壤或其他粒状材料夯入上层地基土中，达到置换的目的。它可以是整体式的，也可以是局部式的。 （3）物理置换和化学置换。前者只增加土壤的密实度与减少含水量，软土地基土壤只发生物理指标的变化，没有化学方式的变化。化学置换是指用水泥、石灰等类材料置换部分软土或改善周围软土的化学、胶体化学特性。
4.3.2振密、挤密法
振密、挤密是指采用振动或挤密的方法使地基土体密实以达到提高地基承载力和减少沉降的目的。
加固原理主要属于振密、挤密的地基处理方法有：表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、土桩和土柱法等。
28
兰州交通大学毕业设计（论文）
4.3.3堆载预压及排水固结法
堆载预压法是一种最传统的做法。在软土地基表面堆填路基材料，经一定时间重力作用后软土中部分水分和空气被挤压出来，土壤颗粒靠拢，密实度增大，含水量减少。排水固结法是指饱和软弱土体在一定外荷载作用下排水固结，使其孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力、减少工后沉降的目的。
很难将二者区别开来，因此，将二者归为一类是合适的，但为了从概念上进一步的了解该方法，对二者进行分类。
根据土壤孔隙水压与大气压强的关系，可以将排水法区分为三小类：
（1）负压（真空）法。通过抽气作用，使土颗粒周围空气压强小于大气压强，以排除土壤中的水分，通常也称之为真空排水法，真空降水法。
（2）常压法。土颗粒周围空气压强等于大气压强，依靠排水坡降或毛细作用将土体中的水分排泄出来。纵横盲沟属前者，塑料排水板属后者。
（3）超压法。通过动力波激发，使土壤孔隙水压强大于大气压强。软土地基强夯法属此类。
根据地基表面单位面积上堆载重量（简称压强）的差别，堆载预压法可以分为三小类：
（1）超载法。堆载压强大于设计的路面、路基所产生的压强。一般用于要求预压期较短，软土地基不致于发生剪切滑移的场合下。
（2）等载法。堆载压强等于设计的路面、路基所产生的压强。
（3）欠载法。堆载压强小于设计的路面、路基所产生的压强。通常只等于设计的路基所产生的压强。只需轻度处理或有充分预压期的软土地基可采用这种方法。堆载土土源紧缺，或者不便废弃余土的场合下，也可以采用这类方法。
4.3.4加筋法
加筋是指在地基中设置强度高、模量大的筋材，如土工格栅、土工织物等，以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。加固原理主要属于加筋的地基处理方法有：加筋土垫层法、加筋土挡墙法和土钉墙法等。
29
兰州交通大学毕业设计（论文）
4.4断面CFG桩处理 4.4.1基本理论
（1）CFG桩复合地基方案设计
水泥粉煤灰碎石桩地基简称CFG桩（CementFly-ashGravel），是近年发展起来的处理软弱地基的一种新的方法，是在碎石桩的基础上掺加适量石屑，粉煤灰和少量的水泥，加水拌合后制成具有一定强度的桩体。水泥粉煤灰碎石桩地基的骨料仍为碎石，用掺入石屑的方法来改变颗粒级配：掺入粉煤灰来改善混合料的和易性，并利用其活性减少水泥用量；掺入少量水泥使其具有一定的粘结强度。水泥粉煤灰碎石桩地基是一种强度混凝土桩，可充分利用桩间土的承载力共同作用，可传递荷载到深层地基中，具有良好的技术性能和经济效益。
（2）CFG桩发展
CFG桩复合地基是由中国科学研究院提出，是建设部“七五”技术课题。于1988年立题进行研究试验，并应用于工程实践。1994年被建设部列为全国重点推广项目，被国家科委列为国家重点级推广项目。1997年被列为国家级工法，并制定了中国建筑科学研究院企业标准，现已列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》。为进一步推广这项技术，国家投资对施工设备施工工艺进行了专门研究，并列入“九五”国家重点公关项目。1992年通过了国家验收。CFG桩复合地基80年代多用于多层建筑处理，目前大量用于高层及超高成建筑地基的加固。桩身强度等级多在C15~C25之间。近2~3年，该技术已在北方的高层建筑地基处理中应用，仅北京地区已有近300余栋高层建筑地基处理采用了CFG桩加固技术，其中绝大多数为20~30层，30~35层得超高层建筑有15栋，由于该技术具有施工速度快，工期短，施工质量容易控制，工程造价低廉等特点，目前已成为北京，天津，江苏，浙江，河北，河南，山西，山东，安徽，湖北，广西，广东，辽宁，黑龙江，云南等省，市，自治区及周边地区应用最普遍的地基处理技术之一。CFG桩技术已经在全国23个省市广泛推广使用。CFG桩复合地基设计以承载力为控制标准进行设计，复合地基由于其充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势和相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用。 （3）CFG桩的工程特性 ①加固机理
CFG桩加固软弱地基有桩柱和挤密双重作用。CFG桩为具有一定粘结强度的混合
30