淺談CFG樁復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用 - 建筑工程

淺談CFG樁復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用-建筑工程1.CFG樁復(fù)合地基簡介復(fù)合地基是指天然土層和加固材料相互作用組成持力層而共同分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載的人工地基。作為一種有效伎倆，它已在地基處理項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用[1～3]。CFG樁，即水泥粉煤灰碎石樁，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基，由中國建筑科學(xué)研究院地基研究所研制成功，在項(xiàng)目界得到越來越廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明，CFG樁復(fù)合地基根底項(xiàng)目總造價通常比碎石樁、灌注樁、預(yù)制樁計劃低很多。

2.CFG樁復(fù)合地基加固作用機(jī)理

CFG樁復(fù)合地基是由CFG樁、褥墊層及樁間土構(gòu)成，其構(gòu)造有一定的特殊性。對于CFG樁復(fù)合地基，樁間土起著分擔(dān)一局部荷載，并對樁體產(chǎn)生一定的約束作用，從而使樁充沛發(fā)揮其作用。褥墊層起著調(diào)整樁與樁間土之間的荷載分擔(dān)比的作用，以保證樁與樁間土共同承當(dāng)上部根底傳來的荷載，從而減少根底底面的應(yīng)力集中，有利于避免樁頂刺入上部根底，此外CFG樁除了能承受較大的豎向荷載，還能有效地克服水平荷載，它使復(fù)合地基承載能力提高較大，變形模量也提高較大，還可以通過調(diào)節(jié)樁長、樁距、樁徑、樁體配合比及墊層厚度等設(shè)計參數(shù)，來調(diào)整地基承載力，減小建筑物沉降，因此，CFG樁復(fù)合地基是軟弱土層地基處理的比擬好的計劃。

對于CFG樁復(fù)合地基，其復(fù)合地基作用效應(yīng)主要表現(xiàn)在下列幾方面：

置換作用(樁體效應(yīng))

由于CFG樁樁體模量和強(qiáng)度大于樁間土，因此在上部荷載作用下，樁項(xiàng)應(yīng)力大于樁間土應(yīng)力，樁將分擔(dān)大局部荷載，并將荷載傳遞到較深的承載力較好的土層，從而減小了樁間土分擔(dān)的荷載。在項(xiàng)目實(shí)踐中，置換作用也叫樁體效應(yīng)就是指這種使復(fù)合地基承載力相對于天然地基得到提高，并使變形減小的作用。項(xiàng)目實(shí)踐說明，復(fù)合地基樁體材料決定置換作用的大小，粘結(jié)強(qiáng)度高的樁置換作用較大，并且粘結(jié)強(qiáng)度越高，置換作用越大，而散體樁置換作用較小。

褥墊層的作用

褥墊層的作用是CFG樁復(fù)合地基的一個核心技術(shù)，CFG樁的許多特性都與褥墊層有關(guān)，褥墊層主要有下列作用：①保證樁與土共同承當(dāng)荷載。對于設(shè)置了褥墊層的CFG樁復(fù)合地基，由于褥墊層的存在，隨著時間的增長，樁體將不斷刺入褥墊層，而褥墊層由于受壓，將發(fā)生向周圍流動，正是由于褥墊層的這種流動補(bǔ)償，使得樁間土與根底底面始終保持接觸，并使其壓縮量增大，從而充沛發(fā)揮樁間土的承載力，保證樁與樁間土共同作用。②調(diào)節(jié)樁、土荷載分擔(dān)比。在不設(shè)褥墊層的情況下，樁將承受很大的荷載，樁間土將承受極小的荷載。而在CFG樁褥墊層作用下，樁與樁間土將共同分擔(dān)荷載。③減小根底底面的應(yīng)力集中。CFG樁褥墊層在減小根底底面的應(yīng)力集中也有顯著的效果，其可以防止因應(yīng)力集中而造成的根底沖切破壞。

排水作用。

由于CFG樁樁體具有良好的透水性，因此其有利于孔隙水壓力的消散、使有效應(yīng)力得到提高，并使樁間土強(qiáng)度到達(dá)增長，從而提高復(fù)合地基承載力。

擠密作用。

CFG樁還有較為明顯的擠密作用，尤其表現(xiàn)在當(dāng)采用擠土和振動成樁工藝時，在渙散砂土、渙散細(xì)砂、粉土中，會使樁間土的孔隙比減小，使其密實(shí)度增加，從而提高樁間土的模量和強(qiáng)度。

3.CFG樁復(fù)合地基變形機(jī)理

CFG樁在承受上部荷載時，樁與樁間土將按面積置換共同分擔(dān)荷載，但由于樁體模量遠(yuǎn)大于土體模量，因此樁體的變形將小于土體變形，這就使樁刺入褥墊層，而隨著這個過程，墊層散粒體材料不斷發(fā)生調(diào)整并始終與樁間土接觸，而樁的上部土體將對樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力，下部土體產(chǎn)生正摩阻力，這就產(chǎn)生了一個中性點(diǎn)，而隨著土體的不斷固結(jié)變形，中性點(diǎn)將不斷下移，荷載也越來越集中到樁，中性點(diǎn)下列的正摩阻力將不斷增大，隨著荷載的不斷集中，樁端的端阻力將到達(dá)極限，樁將下刺入下臥層，而隨著樁分擔(dān)荷載的增大，樁刺入下臥層刺入量將不斷增加，最終到達(dá)一個平衡狀態(tài)，但這個過程實(shí)際上是一個反復(fù)協(xié)調(diào)的過程，它波及多種介質(zhì)與界面，并且發(fā)生多種變形。但通過褥墊層的作用，使得根底始終與褥墊層接觸，樁間土始終與樁共同工作，充沛發(fā)揮其承載力。

由此可見，CFG樁復(fù)合地基設(shè)置褥墊層，使得樁的沉降對樁間土承載力的發(fā)揮作用影響不大，即使樁端為承載力較好的土層，褥墊層也能通過其調(diào)節(jié)作用將荷載傳遞到樁間土，以保證樁與樁間土共同工作。

總體來說，樁間土的變形、褥墊層的調(diào)整補(bǔ)償作用以及樁的刺入變形是一個反復(fù)協(xié)調(diào)的過程，不斷循環(huán)的過程，隨著這個過程，土體將不斷固結(jié)變形，不斷密實(shí)，從而強(qiáng)度逐漸增長，最終到達(dá)一個平衡點(diǎn)。

>目前認(rèn)為CFG樁復(fù)合地基的總變形量包括三局部：其一是加固區(qū)變形量；其二是下臥層變形量；其三是褥墊層的變形量。由于褥墊層的變形量較小所以常常將其忽略4.CFG樁復(fù)合地基在項(xiàng)目中的應(yīng)用CFG樁復(fù)合地基可適用于各種各樣的根底形式，示例獨(dú)立基《⑻跣位⑾湫位∫約胺ば位【剎捎肅FG樁復(fù)合地基。自從1997年CFG樁復(fù)合地基成套技術(shù)被列為國家級工法，并制定規(guī)范后，在我國工業(yè)和民用建筑項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用。

1993年在建科院的組織下，在南京浦鎮(zhèn)車輛廠進(jìn)行了地基處理試驗(yàn)，對CFG樁復(fù)合地基變形特性進(jìn)行了研究，并提出了變形計算辦法。2000年在湖北武漢的北崗小區(qū)，采用的CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理，取得了良好的效果。CFG樁復(fù)合地基在西安的非濕陷性黃土場地中也得到了較廣的應(yīng)用，比方城西人家住宅小區(qū)，建筑高度到達(dá)了56.7米，取得了很好的效果。

當(dāng)前隨著高速鐵路的開展，復(fù)合地基也被逐漸運(yùn)用于高速鐵路地基處理中，尤其表現(xiàn)為CFG樁復(fù)合地基，其相對于其它復(fù)合地基有在承載力提高及沉降控制的優(yōu)勢，因此目前高速鐵路中常采用CFG樁復(fù)合地基，如京滬高鐵、武廣客運(yùn)專線等，

5.結(jié)論

每一種地基根底處理辦法，都有其使用的地質(zhì)條件和范圍，以及特定的施工辦法，在不同的條件下，會遇到不同的問題，都要有不同的處理辦法。CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)，