浅谈cfg桩在基础设计中的应用

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1、浅谈CFG桩在基础设计中的应用【摘要】CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成的刚性桩复合地基。通过褥垫层把桩和基础断开，改变了过分依赖桩承担垂直荷载和水平荷载的设计思想，其优点体现在其传递水平荷载和垂直荷载的工作特性上。CFG桩复合地基设计，必须同时满足强度和变形两个条件。【关键词】CFG桩特点；强度控制；变形控制CFG桩是是在碎石桩的基础上掺入适量的石屑、粉煤灰和少量水泥，按一定的比例拌和成一种具有一定粘结强度的桩体，这种桩的骨料仍为碎石，用掺入石屑来改善其颗粒级配，掺入粉煤灰来改善混合料的和易性，并可利用其活性减少水泥用量。CFG桩复合地基由CFG桩、桩问土和褥垫层组

2、成。1、普通CFG桩复合地基的特点及加固机理1.1CFG桩复合地基的特点CFG桩体的强度和其桩体组成材料的掺量有很大关系。文献认为，低水泥掺量CFG桩体早期强度较低，只有水泥掺量一定程度时，才会产生一定早期强度。在水泥掺量低于30%时，随着水泥掺量的增加，28d的桩体强度迅速增加。而水泥掺量在30%～60%之间时，桩体强度随着水泥掺量的增加，增长较为缓慢。CFG桩的水泥掺量控制在30%左右较为适宜。粉煤灰与矿渣主要调节CFG桩的和易性，粉煤灰与矿渣掺量变化对桩体强度有一定的影响，CFG桩中粉煤灰掺量的最佳范围在20%～30%左右。文献利用室内无侧限试验进行了CFG桩弹性模量的测定，并分

3、析水泥煤灰、水灰比、石屑率对弹性模量的影响，得出cFG桩的本构模型为线性弹性模型，其弹性模量与破坏强度有关，一般其弹性模量在800MPa～1600MPa范围内。泥粉比在1左右时，弹性模量较高；混合料的坍落度控制在3CITI左右时，水灰比在0.9～1.4之间，弹性模量较大；石屑率在28.6%左右时，弹性模量较高。1.2CFG桩复合地基加固机理CFG桩复合地基加固机理主要是其褥垫层将上部基础传来的基底压力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩间土，使二者共同受力。CFG桩复合地基加固地基主要有以下3种作用：1）桩体作用CFG桩不同于碎石桩，桩身材料不再为松散石料，而是具有一定强度的粉煤灰混

4、合料，桩的弹性模量远大于桩间土的弹性模量，在荷载作用下CFG桩身的压缩明显比周围软土小。因此，基础传给地基的附加应力随地基变形逐渐转移到桩体上，出现了应力集中现象。复合地基中的CFG桩起到了桩体的作用，而桩周围土承担荷载较小。桩身强度、刚度愈大，置换率愈大，桩土应力比愈高，应力集中就愈大。2）挤密作用在施工时，由于桩管振动和侧向挤压作用使桩间土得到了挤密，提高桩间土的承载力。3）褥垫层作用褥垫层技术是CFG桩复合地基的核心技术，CFG桩复合地基的许多特性都与褥垫层的作用密切相关。CFG桩复合地基中的褥垫层不是我们在基础施工中常见的素混凝土垫层，而是厚度为100mm～300mm的碎石（或

5、级配砂石）散体垫层。褥垫层的突出作用是在荷载作用下，它可以产生垂直、水平两个方向的挤压、互补作用，从而促使在受荷过程中，桩间土与基础底面始终保持紧密接触。而且褥垫层还有调整桩、土荷载分担比，减少基础底面的应力集中等作用。如不设褥垫层，当桩端位于坚硬土层时，基础承受荷载后，桩顶沉降变形很小，绝大部分荷载由桩承担，桩间土承载力很难发挥。2、CFG桩复合地基的设计2.1CFG桩复合地基强度控制的设计复合地基承载力是由桩间土和桩共同承担荷载。CFG桩复合地基承载力取决于桩距、桩径、桩长、上部土层和桩尖下卧层土体的物理力学指标以及桩间土内外面积的比值等因素。从现有的复合地基承载力的计算方法来看，

6、其主要思路是将土的承载能力考虑进去，即“复合”桩与桩间土的强度，一般是先分别确定桩体的承载力和桩间土的承载力，再根据一定的原则将这两部分叠加，即得到复合地基承载力。强度控制的设计计算主要有面积比公式和应力比公式两种方法：1、面积比公式Pcf=K1λ1mPpf+K2λ2（1-m）Psf（1）式中Pcf―――复合地基极限承载力（kPa）；Ppf―――桩体极限承载力（kPa）；Psf―――天然地基极限承载力（kPa）；m―――复合地基置换率；K1―――反映复合地基中桩体实际极限承载力的修正系数，一般大于110；K2―――反映复合地基中桩间土实际极限承载力的修正系数，其值视具体工程情况确定，可

7、能大于110，也可能小于110；λ1―――复合地基破坏时，桩体发挥其极限强度的比例；λ2―――复合地基破坏时，桩间土发挥其极限强度的比例。2、应力比公式Pcf=K2Psf[1+m（n-1）]（2）Pcf=K1Ppf[1+m（n-1）]/n（3）式中二复合地基桩土应力比。若桩间土先发生破坏，则采用式（2）；若桩体先发生破坏采用式（3）；若桩体和桩间土同时破坏，两式均用，计算结果取小者，以偏于安全。无论是面积比公式还是应力比公式，都是要先确定桩体和