复杂地质条件下的cfg桩设计

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1、复杂地质条件下的CFG桩设计摘要：CFG桩复合地基技术是复杂地基处理中一种经济、实用、适应性广的大面积复杂地质处理的有效方法，具有广阔的应用前景在复杂地质地基加固处理方面。本文就复杂地质条件下的CFG桩设计进行详细的分析，以供参考。关键词：软基处理；CFG桩复合地基；加固机理；三维有限元分析中图分类号：TU47文献标识码：A引言近年来在我国CFG桩复合地基大量推广应用，并取得了良好的经济效益和社会效益，但其理论有很多不成熟之处，远远落后于工程实践。由中国建筑科学研究院黄熙龄院士首先提出刚性桩复合地基的设计思想，最早的刚性桩复合地基为1992年开发成功的CFG桩复合地

2、基。桩身的压缩在荷载作用下，变形极小，荷载通过桩端阻力和桩周摩阻力传递向深层，因此很大幅度提高了承载力。为了确保桩与土能共同作用，用一定的厚度的砂石褥垫层在桩顶铺设，以便于桩顶向上刺入，由桩间土、桩体和褥垫层一起构成CFG桩复合地一、概述CFG桩复合地基CFG桩是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的强度为C15~C30的桩。该桩体的粗骨料为碎石；石屑是填充碎石孔隙，改善骨料级配的次骨架材料；粉煤灰具有细骨料及低标号水泥的作用，增加混合料的和易性。通过调整水泥掺量及配比，可使桩体强度等级在C15〜C20之间变化。CFG桩复合地基则

3、是由CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成的刚性桩复合地基，如图1所不。1CFG桩复合地基示意、加固机理研究（一）、刚性桩复合地基处治原理与柔性桩和散体材料桩复合地基相比，一般情况下刚性桩复合地基中的桩体刚度和强度较大，与刚性桩区别较难确定。在荷载作用下，理想刚性桩是在均质地基中，桩端端阻力和桩周各处摩阻力的发挥是同步的，在桩周土和桩端土上荷载被同时传递，沿桩体深度方向均匀的分布桩侧各处摩阻力，且达到极限摩阻力基于作用荷载的增加。可发挥桩的侧摩阻力在全桩长上，并通桩端阻能得到更大的发挥，过桩体将荷载传递给较深的土层，所以对地基承载力能大幅度提高，即使在软土地区，较高的地基

4、承载力也可获得。同时刚性桩复合地基的沉降变形小，因为复合模量较大。此外，对桩间土体桩体的遮拦效用限制了侧向变形，使得复合地基得到增强抵抗竖向变形的能力，这也有利于降低地基变形沉降。（二）、CFG桩复合地基加固机理其承载力对于CFG桩来说，主要来自全桩长的端阻力及侧向摩阻力，则承载力与桩长成正比。由于桩、土模量相差较大，上部荷载作用下，土的沉降量要大于桩的沉降量，使得桩身出现等沉面。将相对桩体向下移动在等沉面以上的桩间土，从而对桩产生负摩阻力，而桩体在等沉面以下，相对于桩间土向下移动，故对桩体间的土产生正向摩阻力。低强度混凝土桩复合地基中带有垫层的随荷载加大桩侧负摩阻

5、力的而变小，同时逐渐上移中性点位置，上部土层的摩阻力相当一部分随着荷载的加大由负摩阻力逐渐向正摩阻力转变，得到充分发挥桩下部的摩阻力。同时，也得到了增强桩周土体承载力的目的。通过垫层土的补偿作用，复合土体的强度充分发挥。三、CFG桩复合地基设计（一）、CFG桩单桩竖向承载力常用的刚性桩单桩竖向承载力计算方法在目前工程上主要以经验公式为主，并要进行现场试验（动载实验和静载实验）的验证。根据统计规律或工程经验不同设计人员对单桩竖向承载力计算公式提出也略有差异，《建筑地基处理技术规范》规定可根据桩侧摩擦力和桩身材料强度与桩端端阻力之和二者中取较小值作为单桩的承载力即单桩竖

6、向承载力，其具体计算公式如下:Ra=ji•d•2(qsi•Li)+ap•Ap•qp(1)Ra^4fcu•Ap(2)式中：Ra_单桩竖向承载力标准值(kN)d—桩径，0.4m;Ap—桩横截面积，0.1256m2；Li_按土层划分的各段桩长；qsk—桩侧第i层土的侧阻力标准值(kPa)；qpk_桩端土端阻力标准值(kPa)feu为桩体混合料试块标准养护28d立方体抗压强度平均值(kPa)式中：-竖向单桩极限承载力(kN);ƒcu，k-与CFG桩桩身配比相同的试块(边长为50mm的立方体，也可采用边长为70.7mm的立方体)90天龄期的无侧限抗压强度平均值(kP

7、a);qs-桩间土的平均摩擦力(kPa)，对粘性土可取12~15kPa;对游泥质土可取8~12kPa;对游泥可取5~8kPa;a-桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4~0.6。桩端天然地基承载力折减系数ap与桩端土的工程性质及施工质量等条件有关，一般取1。可见，CFG桩单桩竖向承载力不仅与桩身强度有关，而且与桩周土、桩长和桩端土的性质有关。实际工程中，对CFG桩单桩承载力影响的因素更多，对CFG桩单桩承载力施工质量、施工工艺等均有较大影响。因此实际确定CFG桩单桩承载力较为复杂，一般进行计算均采用保守估算的方式，远非一个计算公式可以准确确定。（二）、三维有