[建筑]水泥搅拌桩和cfg桩复合地基在软土路基处理的工程应用及对比分析

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1、水泥搅拌桩和CFG桩复合地基在软土路基处理的工程应用及对比分析水泥搅拌桩和CFG桩复合地基在软土路基处理的工程应用及对比分析水泥搅拌桩和CFG桩复合地基在软土路基处理的工程应用及对比分析　　摘要:本文介绍了水泥搅拌桩和CFG桩复合地基两种常用的软土路基处理方法，基于地基沉降和承载能力双重控制考虑，结合工程实际情况，从设计和施工两个方面对两种软土路基处理方法进行优化设计和对比分析，软土路基处理要因地制宜综合利用地基处理方法，通过优化设计和合理施工可以减少差异沉降，具有很好的理论价值和工程实际意义。　　关键词:软土路基，水泥搅拌桩，CFG桩

2、，复合地基，承载力，沉降　　1前言　　复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由两种不同刚度（或模量）的材料基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基[1-5]。近些年来，复合地基技术在房屋建设(包括高层建筑)、高等级公路、市政、高铁、堆场、机场、堤坝等工程建设中得到广泛应用。水泥搅拌桩和CFG桩都是两种典型的复合地基处理方法。本文结合工程实际情况，基于基于地基沉降和承载能力双重控制考虑，对软土路基处理中常用的两种复合地基处理方法进行优化设计和对比分析，具有很好的理论价值和

3、实际意义。　　2两种处理方法的基本概念　　水泥搅拌桩法是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度额和增大变形模量。水泥深层搅拌桩加固机理是通过水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体[4-7]。　　水泥搅拌桩的布桩形式非常灵活，可以根据荷载要求

4、及地质条件选择加固形式，根据地层结构采用适当方法进行沉降计算，由构筑物对变形的要求确定加固深度，选择施工桩长。软土路基处理都是在满足强度要求的条件下以沉降进行控制。根据土质条件、固化剂掺量、室内配比试验资料和现场工程经验选择桩身强度和水泥掺入量及有关施工参数。根据桩身强度大小及桩的断面尺寸，计算单桩承载力；根据单桩承载力及土质条件计算出有效桩长；根据单桩承载力、有效桩长和上部结构要求达到的复合地基承载力，极端桩土面积置换率；为了对水泥搅拌桩进行优化设计，确定最优置换率、最优桩体刚度及有效桩长[3，6，8]。　　水泥粉煤灰碎石桩法（简称C

5、FG桩），是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和，用振动（锤击）沉管打桩机或其它成桩机具形成高粘结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。CFG桩其主要用来加固地基，和被挤密的桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同承担上部荷载。褥垫层是桩与桩间土形成复合地基的必要条件，其加固软土地基主要靠桩体作用、挤密作用和褥垫层作用。CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料，在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合

6、地基的CFG桩起到了桩体作用[4，9，10]。　　每一种地基处理方法，都有其使用的地质条件和范围，以及特定的施工方法，在不同的条件下会遇到不同的问题，都要因地制宜具体分析。对复合地基进行优化设计，合理选用最好的处理方法或几种方法综合同时利用，最大限度地提高复合地基的承载潜力，在保证安全的前提下尽可能地选用经济合理的地基处理方法，降低工程造价。　　3两种地基处理方法的对比分析　　对于处理复杂软土路基，必须对每一种地层组合计算复合地基的承载力和变形，如果变形满足要求，则地基承载力也满足要求，反之则不一定成立，因此变形验算和调整是复杂地质条件

7、下进行复合地基设计与施工的重点，但现行规范中并未给出这种条件下的设计方法，而设计人员为回避风险，常设计长30m以上的桩基础，造成了很多的浪费。传统复合地基理论属于强度控制理论范畴，假定上部荷载全部由地基增强体来承担，完全不考虑地基土的承载能力，设计中通常采用等代墩基分层总和法计算，但地基土是能够分担荷载的，随着地基增强体间距增大，构筑物的沉降和差异沉降略有增加，但不迅速增加。由于涉及到两种或两种以上性质差异较大的材料所组成的复合地基，其应力应变协调机理比较复杂，对复合地基合理优化设计，就是突破常规限制，使地基土工作于极限承载力状态下，在

8、总体承载力和沉降量双重控制下，使复合地基的局部和整体的差异沉降尽可能的小，从而进一步控制差异沉降。　　对于水泥搅拌桩：　　单桩承载力标准值　　（1）　　（2）