cfg 桩复合地基综述

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1、CFG桩复合地基综述白红杰2004004摘要：CFG桩复合地基是刚性桩复合地基,属于地基范畴;复合桩基是桩基,属于基础范畴。本文主要介绍了CFG桩复合地基的基本原理，CFG桩复合地基承载力的确定，以及CFG桩在施工过程中的质量控制。关键词：CFG桩；复合地基0前言CFG桩复合地基是水泥粉煤灰碎石桩复合地基的简称,它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基从80年代末开始在工程中应用,复合地基是在原土中设置一定比例的增强体,由它具有承载力提高幅度大、地基变形小等特点,并对桩间土和增强体共同承担荷载的人工地基。复合地基不均匀地

2、基消除不均匀变形具有很好的适应性。CFG桩复合地基现已列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002。该技术已在全国23个省、市广泛推广,据不完全统计该技术已在1000多个工程中应用。和桩基相比,由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力,工程造价一般为桩基的1/2～2/3,经济效益和社会效益非常显著。由于CFG桩复合地基技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点,目前已成为应用最普遍的地基处理技术之一。1CFG桩复合地基的基本原理在CFG桩复合地基中,上部结构传来的荷载是由CFG桩体、桩周土和褥垫层共同承担的。褥垫层将上部

3、基础传来的基底压力或水平力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩周土使二者共同受力,同时土由于桩的挤密作用提高了承载力,而桩又由于周围土体的侧应力的增加而改善了受力性能[1]。下面就CFG桩复合地基中的桩、桩周土和褥垫层的作用机理进行分析讨论。1.1桩的加固作用[2]1.1.1对地基土具有一定的挤密作用对于散填土、松散粉细砂、粉土,由于振动沉管CFG桩的振动和侧向挤压作用使桩间土孔隙比减小,含水量降低,土的干密度和内摩擦角有所增加,土的物理力学性能得到改善,从而提高桩间土的承载力。1.1.2桩体的排水作用CFG桩复合地基在成桩初期,因桩孔内和周边充填过滤性较好的粗颗粒填料,在地基中就形成了渗

4、透性能良好的人工竖向排水、减压的通道,使孔隙水沿桩体向上排出,可以有效地消散和防止振冲产生的超孔隙水压力的增高,加速地基的排水,这种排水作用不但不会降低桩体强度,而且可以使土体强度恢复并超出原土体天然承载力。1.1.3预震效应CFG桩复合地基成桩过程中,振冲器以一定的振动频率或冲击水平向加速激振土体,使填料和地基土在提高相对密实度的同时获得强烈的预震。提高了砂土抗液化能力。1.1.4桩的置换作用CFG桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应,生成不溶于水的稳定结晶化合物,它能使桩体的抗剪强度和变形模量大大提高,所以在荷载作用下,CFG桩的压缩性明显比桩间土小,因此基础传给复合地基的附

5、加应力,随地层的变形逐渐集中到桩体上,出现了应力集中现象,大部分荷载将由桩周和桩端承受,桩间土应力相应减小,于是复合地基的承载力比原有地基承载力有所提高。1.1.5对桩周土的约束作用在无侧向约束的土体,受荷后其侧向变形比有侧向约束的大,从而使垂直应力集中,由于CFG桩对桩周土体侧向变形的限制,使侧向变形减小,相应地也减小了垂直变形。2CFG桩复合地基承载力的确定《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)对复合地基承载力给出了确定原则,即复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定,或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。《建筑地基处理技术规范》(JGJ7

6、9-2002)同样强调复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定,初步设计时可按式(1)估算:(1)式中:为复合地基承载力特征值(kPa),为面积置换率,为单桩竖向承载力特征值(kN),为桩的截面积(m2),为桩间土承载力折减系数,宜按地区经验取值,如无经验时可取0.75～0.95,天然地基承载力较高时取大值，为处理后桩间土承载力特征值(kPa),宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值。实际工程中,有条件先在拟建场地做现场载荷试验,可为设计提供可靠的设计参数。而很多情况下是在无试验资料条件下按式(1)估算复合地基承载力,但要结合工程实践经验,合理确定、、等的取值。出于

7、对工程安全的考虑,希望公式计算值接近但不大于载荷试验结果,而大量试验结果表明,公式计算结果一般不大于载荷试验结果。分析其原因,主要有以下三点:(1)地基中的单桩与自由单桩承载性状不同:严格的说,式(1)中的Ra应为复合地基中单桩竖向承载力特征值,而在实际计算中,采用的是自由单桩竖向承载力特征值。复合地基中的单桩不同于自由单桩的一个重要特点是,由于桩间土应力在桩侧土中产生一个较大的竖向应力增量,使得桩的承载特性