浅谈水利工程cfg桩复合地基褥垫层试验研究

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1、科研管理水利规划与设计2013年第12期水利工程CFG桩复合地基褥垫层试验研究陈刚李杰(上海勘测设计研究院上海200434)【摘要】CFG桩在民用、工业建筑地基加固处理中己有较多的应用，在水利工程中也有一些应用，但作为CFG桩复合地基褥垫层形式一般都采用散粒结构，对于其他形式的褥垫层目前国内对该方面研究则甚少。本试验主要是对CFG桩复合地基褥垫层形式进行研究，通过采用不同粘性材料及不同厚度的褥垫层的复合地基试验研究，最终选用一定配比的水泥土作为桩顶褥垫层，该形式的褥垫层在达到传递上部荷载作用同时，又解决了水利工程中防渗问题，试验结果与施工

2、阶段及通水后监测数据较为符合。【关键词】CFG桩复合地基土压力计褥垫层荷载比监测分析【DOI编码】10．3969,q．issn．1672．2469．2013．12．010【中图分类号】TV223【文献标识码】B【文章编号】1672．2469(2013)12．0036．051研究背景2CFG复合地基褥垫层研究目前，水工建筑物地基加固采用较多的方法褥垫层技术是复合地基的一个核心技术，褥垫有桩基、沉井和复合地基(含局部换填夯实)等层设计是否合理，对CFG桩复合地基的承载力和类型。当地基持力层或下卧层土质较差时，采用沉降变形都产生较大的影响，CF

3、G桩复合地基设置垫层，让桩间土发挥作用，从垫层的受力机理可桩基或沉井基础较多；当地基土质较好但不满足知，在基础范围内的垫层受到不均匀应力的作用，设计变形要求时，以采用复合地基处理方案较为如图1所示，桩顶应力较大，桩间土应力较小，随经济合理。着荷载增加，首先在桩顶可能出现塑性区，继而桩CFG桩在民用，工业建筑地基加固处理中已与桩间土间产生较大位移，桩体刺入到垫层中，垫有较多的应用，在公路路堤地基处理也有应用，层通过破坏重组，将桩上部荷载向桩间土转移，如在水利工程中广东省有一些应用。《建筑地基处理果褥垫层太“软”，桩项刺入太大，桩顶残留褥垫技

4、术规范》规定：桩项和基础之间应设置褥垫层，层太薄，荷载转移效果不明显桩间土发挥作用不褥垫层厚度宜取150mm-300mm，褥垫层材料宜好，如果垫层太“硬”，使桩体无法刺入，则也不用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不能转移荷载，因此，这个“刺入”与垫层的“软”宜大于30mm。南水北调东线泗阳站设计采用与“硬”的限制就是垫层设计的条件。类似于太沙CFG桩法加固软弱地层形成复合地基。由于挡水基理论(K．Terzaghi)分析，桩刺入时，在桩顶形水工建筑物地基有防渗要求，不宜采用《建筑地成三角形压实体，三角形底角为(为垫层中内基处理技术规范

5、》中确定的具有较强透水性的砂摩擦角标准值)，在压实体的四周形成滑动面石散粒结构材料作为褥垫层。该工程将透水性极abcMN，近似按平面问题分析研究，取褥垫层三角强的散粒褥垫层改为即具有防渗又能够满足承载形压实体为脱离体如图2所示，三角形压实体上作力要求的材料，实现低标号混凝土桩和原状土按用有被动土压力P，内聚力(广义上而言)rc，一定承载比例形成复合地基，据了解，目前该方桩顶反力，垫层压实体自重w(可忽略不计)，面研究很少，因此，对于褥垫层厚度及形式的研究很有必要。作者简介：陈刚(1968年一)，男，高级工程师。科研管理水利规划与设计201

6、3年第12期垫层中常采用无粘性土，则内聚力：处理方案是采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)，1水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基是采用水=o-c·D·tan／cos泥、粉煤灰、石屑而成具有一定粘结强度的桩，相应压实体被动土压力为：通过桩顶设置的褥垫层，与桩间土形成一种复合地基。CFG桩设计桩径0．4m，桩体强度等级为Pa=qNqos。D／cos~C15，桩长12m~14m，桩尖高程为一12．25m，桩以上式中：中心距1．6mx1．6m。CFG桩褥垫层材料设计拟用c『c一一被动土压力强度，参照文献取：粘性土，初拟桩间部分利用原状土(⑦层土)，

7、0-c=毛q‘Ns桩顶回填部分采用⑥层土(或⑥、⑦层混合料)，岛一一桩体截面形状系数，岛=1+tan褥垫层厚度初拟20cm-30cm。Ⅳa一一承载力系数：本次现场试验通过确定不同厚度的褥垫层情况下桩和土的荷载分配比例，确保泗阳站工程exp[(~z一tanfo】采用低标号混凝土桩和粘性土褥垫层加固复合毒丽地基满足设计承载力要求和泵站防渗要求；并提由竖向平衡条件∑)，=0可得：出一种经济合理、方便施工、可供水利行业推广ap(1+tanlNqas的新型地基处理方案。3．2试验工况故桩土应力比：根据设计及相关规范要求，本次试验采用5==(1+ta

8、n种形式的静载试验，具体试验工况见表1所示。0-1】表1天然地基、CFG桩复合地基试验工况表"~[==·"_—111I-序号试验项目试验工况试验数量1天然地基荷载板尺寸为1．6rex1．6ml