cfg桩复合地基设计参数及加固机理

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1、CFG桩复合地基设计参数及加固机理窦庆伟(中铁十九局集团轨道交通工程有限公司)摘要:随着土木工程建设的飞速发展，地基处理的手段也趋多样化。复合地基在我国地基处理中得到广泛应用。特别是近年来一批新的桩型应运而生，CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表。CFG桩有着特有的优点和施工的优势，广泛的应用到我国的高速铁路建设，那么我们就需要了解CFG桩的设计参数和对地基的作用机理，进而搞清桩体承载力的计算方法。关键词：CFG桩设计参数作用机理CFG桩是近年来运用很广泛的桩，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。用各种成桩机械制成的可

2、变强度桩，称之为水泥粉煤灰碎石桩(cementflyashgravalpile简称CFG桩)，桩体强度等级为C5-C15。CFG桩是黏结强度桩，桩体强度高，弹性模量也很大，因而它可以在复合地基中充当很好的增强体。总之，CFG桩复合地基具有较高的承载能力、造价低廉、施工速度快和质量容易控制的特性，现广泛用于处理粘性土、粉土、砂土和已固结的素填土等地基。在工程的运用过程中，需要对CFG复合地基设计参数进行控制，并对其的作用机理有一个明确的了解。1设计参数1.1桩径CFG桩常采用沉管法进行施工，它的桩径d应根据桩管的大小而定，常用的振动沉管打桩机管径为φ377mm,所以

3、一般桩径取350〜600mm01.2桩距桩距对地基承载力的影响很大，桩距小可以提高承载力。下面情况可以适当的选取桩距。①对挤密性好的土，如砂土、松散土、粉土等，桩距可以适当的小点。②对单双排布桩的条形基础和面积不大的独立基础，桩距可以适当的小点。反之，满堂布置的箱形基础、筏形基础以及多排布桩的条形基础等，桩距可以适当的大点。③地下水位高、地下水丰富的建筑场地，桩距应该适当的放大些。1.3桩长桩长的设计要能够满足地基承载力要求，现在科技发达，可以利用一些先进的软件来进行桩长的试算，比如说里正软件。但要特别注意，当桩端有软弱层吋，即使它能满足承载力要求，桩长也要穿过软弱层去。

4、1.4褥垫层褥垫层材料一般选用粗砂、中砂、级配碎石等，厚度一般在150〜300mm，但是当桩距和桩径较大时，褥垫层的厚度可以适当的填高一些。1.5桩体强度CFG桩体强度一般按下吋进行计算：①CFG桩单桩承载力单桩承载力标准值。可采用类似于摩檫端承载力计算公式：P=(UITp+AσR)/2式中：U桩周长(m)I一一局部冲刷线以下有效长度(m>A桩底面积(m2)Tp一一桩壁土平均极限摩阻力(kPa)σR桩尖处土的极限承载力(kPa)②CFG桩复合地基的承栽力CFG桩复合地基承载力的大小取决于桩土的置换率、上部土层和桩尖持力层的物理力学指标等因素。采用下

5、列公式计算CFG桩复合地基的承载力标准值：fspk=mRa/Ap+β(l-m)fsk式中：fspk复合地基承载力特征值(kpa);M面积置换率：Ra单桩竖向承载力特征值(kN);Ap——桩的截面积(m);B一一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时取大值；fsk一一桩间土承载力特征值(kPa),宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。1.6桩的布置桩的布置形式有正方形、矩形、等腰三角形、放射形等，我们要根据场地的情况采用合适的桩型布置形式。2CFG桩的加固机理CFG桩复合地基的加固机理主要可

6、概括为以下六种：置换作用、排水作用、挤密作用、褥垫层作用、桩体作用和加筋作用。2.1置换作用CFG桩复合地基就桩体和桩间土的材料特性而言，CFG桩泊松比要比原天然土的泊松比小，而桩体的强大和弹性模量又远远大于CFG桩间土，一般情况下CFG桩承担的荷载远大于桩间土，可见为了提高复合地基承载力可以采取置换的措施。复合地基置换作用的大小，主要取决于组成桩体的材料，高粘结强度桩的置换作用较大，而且加大桩长可使复合地基置换作用显著的得到提高。这是CFG桩和一般碎石桩的区别。所以说可以在其他条件不能增强增强承载力的情况下，加大桩长。2.2排水作用CFG桩桩体材料的渗透性与混合料中粉煤

7、灰和水泥的用量冇关，经人量的实验测试，CFG桩桩体的渗透系数一般在10-3〜10-lcm/s范围内，而桩间土的自然土层的渗透系数一般在10-6〜10-4cm/s,可见状体的透水性远比桩间土的大，CFG桩在处理饱和粉土和砂土地基的施工吋，由于沉管和拔管的震动作用，会使土体内产生较大的超静孔隙水压力。刚刚施工完的CFG桩将是一个良好的排水通道。孔隙水沿着刚完工的桩体向上排出，直至CFG桩体结硬为止。所以说CFG桩复合地基在成桩初期，桩体实际上已构成了固结排水通道，加速了桩周土的固结过程，桩体的排水作用效果非常明显。2.3挤密作用C