cfg桩复合地基的机理与设计计算.doc

CFG桩复合地基机理与设计计算CFG桩复合地基机理与设计计算摘要：论述了CFG桩复合地基加固机理，明确了CFG桩计算措施和设计参数。关键词：CFG桩；地基处理；复合地基中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：ThemechanismanddesignofCFGPileCompoundFoundation*LiuYuanqingAbstract：ThisarticlerecommendsthemechanismoftheCFGPileCompoundFoundation,andalsothedesignparameterstogetherwiththecalculationmethod.Keywords:CFGPile;Foundationtreatment;Compositefoundation一、序言CFG（CementFly-ashGravel）桩是水泥粉煤灰碎石桩简称，是一种由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用多种成桩机械制成具有可变粘结强度桩。这种处理措施是通过在碎石体中添加以水泥为主胶结材料，以及增强混合料和易性并有低标号水泥作用粉煤灰，同步还加入适量改善级配石屑，从而使桩体获得胶结强度并从散体材料桩转化为具有某些刚性桩特点高粘结强度桩[1]。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级可在C5-C30之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间一种桩型。二、CFG桩复合地基作用机理CFG桩与桩间土、褥垫层一起形成了复合地基，而CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，褥垫层将上部基础传来基底压力通过合适变形以一定比例分派给桩及桩间土，使两者共同受力。同步土体受到桩挤密而提高承载力，而桩又由于周围土侧应力增长而改善了受力性能，两者共同工作，形成了一种复合地基受力整体，共同承担上部基础传来荷载[2]。CFG桩一般不用计算配筋，桩体运用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大减少了工程造价，同步，由于粉煤灰不停发生水化反应，使桩身混凝土后期强度增大，这对CFG桩承受上部荷载有了可靠保证。桩在复合地基中还起到了排水、预震等作用。作者简介：*刘元庆（1980--），男，山东济南，本科学历，岩土工程与工程勘察（E-mail：）除了桩体自身强度之外，在基础与桩和桩间土之间设置褥垫层是复合地基一种关键技术[3]。此褥垫层不是基础施工时素混凝土垫层，而是由一定厚度散体粒状材料所构成散体垫层，对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，则桩与桩间土传递竖向荷载与桩基础类似，即当桩端落在坚硬土层上，基础承受荷载后桩顶沉降变形很小，绝大部分荷载由桩来承担而桩间土承载能力很难发挥，便不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土承载力发挥就不单纯依赖于桩沉降，荷载能通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载，减小了基础底面应力集中。同步，褥垫层也可调整桩与桩间土之间竖向荷载及水平荷载分担比例。当增长褥垫层厚度时，基础和褥垫层整体向下位移量和桩间土压缩量便会加大，从而提高了桩间土荷载分担比例。若减小褥垫层厚度时，则会提高桩竖向荷载分担比例。桩与土荷载分担可用桩土应力比n表达，其中：n=式中，为桩顶应力（kN/m2），为桩间土应力（kN/m2）。水平荷载在桩与土之间分担比例(ps/Vs)同样可以通过变化褥垫层厚度调整。三、CFG桩复合地基设计计算3.1承载力计算复合地基承载力不是单桩承载力和天然地基承载力简朴叠加，需要考虑诸多原因，例如：桩对桩间土约束作用使土变形减少；施工时对桩间土所产生扰动和挤密程度，使得桩间土承载力不一样程度地减少或提高；复合地基中桩Q-S曲线呈加工硬化型，高于自由单桩承载力等原因。综合工程实践，对于CFG桩复合地基承载力有如下某些经验计算公式：吴春林复合地基承载力计算公式[4]；高润国复合地基承载力计算公式[5]；牛志荣等改善承载力估算公式[6]。公布《建筑地基处理技术规范》也做出了对应规定：CFG桩复合地基承载力原则值可通过现场复合地基载荷试验确定，也可按公式计算。初步设计时可按：式中，fspk为复合地基承载力特性值；m为桩土面积置换率；Ra为单桩承载力特性值(kPa)；Ap为桩截面面积；β为桩间土承载力折减系数，宜取0.75～0.95；fsk为处理后桩间土承载力特性值(kPa)[7]。当采用单桩载荷试验时，Ra应将单桩竖向极限承载力除以安全系数2；当无试验资料时，可按：式中，up为桩周长（m）；n为桩长范围内所划分土层数；qsi、qp为桩周第i层土侧阻力、桩端端阻力特性值（kPa）；li为第i层土厚度（m）。3.2沉降计算CFG桩复合地基沉降变形由三部分构成：一是桩长范围内土压缩变形，二是下卧层变形，三是褥垫层压缩变形[8]。在实际计算中，一般会忽视褥垫层压缩变形，目前国内外对复合地基沉降变形计算重要有如下措施：改善Geddes法、应力修正法(E