CFG桩在特殊地基加固中的应用

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1、2010匀z第3期篷蒿矿hJ之材．97．第36卷总第155期飞澎SichuanBuildingMatenals20lo年6月CFG桩在特殊地基加固中的应用刘漫(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)摘要：工程实例表明，在对地基承载力及沉降要求高的工程中，采用CFG桩进行加固，既能提高地基承载力、减少地基沉降、也能降低工程造价、加快工期。本文通过工程实例介绍采用CFG桩加固地基的设计过程及其优点。关键词：CFG桩；地基处理；复合地基中图分类号：TU753．8文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)03

2、—0097—030前言地基与建筑物的关系极为密切，当地基在上部结构物的自重及外荷载作用下产生过大的变形时，会影响结构物的正常使用，特别是超过建筑物所能容许的不均匀沉降时，结构可能开裂破坏。1概述CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂石加水拌和形成的高粘结强度桩。CFG桩是针对碎石桩承载特性的一些不足，加以改进而发展起来的。它的工作原理是桩和桩间土、褥垫层一起构成复合地基。其按成桩工艺可分为：①振动沉管CFG桩；②长螺旋钻管内泵压CFG桩；③长螺旋钻孔灌注CFG桩。2CFG桩的主要特点及作用机理2．

3、1主要特点①围压对桩体强度和桩体模量影响不大，这一点与散体材料桩体的应力应变特性明显不同。如图1所示，不同围压下的应力应变曲线基本重合，破坏前基本为一直线；②承载力提高幅度大、可调性强；③适应范围广；④刚性桩的性状明显；481216208(％)图lCFG桩体应力应变曲线⑤复合地基变形小；⑥经济效益和社会效益好；⑦施工速度快、工期短、质量容易控制。2．2CFG桩的在地基处理中的作用机理①桩体作用；②垫层作用；③排水加速固结作用；④振动挤密作用。3CFG桩设计3．1桩径、桩距、褥垫层厚度CFG桩桩径宜取350mill一600mm，

4、桩径过小，施工质量不容易控制；桩径过大，需加大褥垫层厚度才能保证桩±共同承担上部结构传来的荷载。桩距应根据设计要求的复合地基承载力，建筑物控制沉降量、土性、施工工艺等确定，宜取3倍一5倍桩径。3．2承载力计算CFC桩复合地基承载力可用下面的公式进行估算：厶．‘=，n：产+卢(1一，n)．兀(1)n，式中‘．。一复合地基承载力特征值，kPa；以一天然地基承载力特征值，kPa；PI一单桩竖向承载力特征值，kN；m一面积置换率；卜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是取大值；A

5、。一单桩截面面积，m2。3．3地基沉降计算《建筑地基处理技术规范》中规定CFG桩复合地基沉降可按复合模量法计算。计算时复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该天然地基压缩量的￡倍(见图2)，加固区和下卧层土体内的应力分布采用各向同性均质的直线变形体理论。桩基础L岁垫≮I基础Il鼻一，、叶’①E。l—争考E。l①②Ed睁红。②③k讳讧d③④E。⑤E．5c寺=毒E一④＆⑤图2各土层复合模量示意图复合地基最终变形量可按下式计算：S=巾s[ZPo／(讧。i)(ZiCi—Zi_1ci-1)+乏Po／E。i(ZICi—Zi

6、-iCi-1)](2)式中Po一对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力(kPa)；EIi一基础底面下第i层土的压缩模量(MPa)；z；．Zi-1一基础底面至第i层土、第i一1层土底面的距离(m)；c；．c川一基础底面计算点至第i层土、第i一1层土底面范围内的平均附加应力系数，可查表计算；卜加固区土的模量提高系数。f=等(3)式中如一沉降计算经验系数。4CFG桩复合地基设计案例本设计是新建成都北编组站上行调车场陀峰处第三部位减速器基础的地基处理。减速器对地基的要求较高：地基承载力特征值不小于200kPa，工后总沉降控制

7、在20咖以内(处理前后地基的沉降量见表1及表2)。本文对自然地基的沉降计算不在累述，主要介绍CFG桩的设计过程。024680246876544321O一母厶=一b司表1未加固处理沉降计算表序ZiBLP0L／B面7BCi△piEsi△si∑△Si△S∥8号(m)(kPa)(1~_IPa)(iTim)(mm)∑△si山s(Inm)00．04．322．553．25．20．0O．25053．25O10．84．322．553．25．2O．20．25033．255．32121．64．322．553．25．20．4O．24913．252．1

8、27．440．28532．44．322．553．25．20．60．24713．252．119．550．22143．24．322．553．25，20．70．24413．152．0911．630，18054．O4．322．553．25．20．9O．24012．991．1412．7