浅析CFG桩复合地基处理技术

2018-10-19张晶

科学与财富 2018年25期

摘要：复合地基作为软弱地基处理的一种有效技术，近年来随着工程技术的发展得到了广泛的更新与应用，其中CFG桩复合地基是由桩身、桩间土和褥垫层三者组成的一体式复合地基。本文主要阐述了CFG桩复合地基的技术特点，并给出设计的相关公式，包括地基承载力与单桩承载力特征值的计算，便于施工过程中进行简单的设计。

关键词：CFG桩复合地基；褥垫层；地基承载力；技术特点

0 引言

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）是用适量的石屑、粉煤灰和水泥按照一定比例与水进行拌和后制成的一种粘结强度较高的桩体。CFG桩与桩间土和褥垫层一起构成基础下卧土体的复合地基。可用于提高填土、饱和及非饱和粘性土、松散的砂土、粉土等天然地基的承载力，是近年来应用较为广泛的一种复合地基处理方法。

1 CFG桩复合地基的技术特点

CFG桩复合地基由CFG桩、褥垫层和桩间土三部分组成。CFG桩通过对天然地基土体的置换或者挤密，提高了桩间土的承载力。褥垫层作为CFG桩复合地基的核心部分，也是其对传统复合地基处理技术最大的改进之处。褥垫层的设置可以避免基础直接接触CFG桩，而是将基础的压力均匀的传递给CFG桩和桩间土。这样首先减少了CFG桩对基础刺入破坏的可能性，其次将CFG桩和桩间土作为一个整体横向传递了基礎的压力，可以减小沉降变形，提高整体复合地基的承载力和抗剪强度。

CFG桩的成桩方法一般包括长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔中心压灌成桩、振动沉管灌注成桩和泥浆护壁成孔灌注成桩，不同的方法对应于不同的土体条件和施工要求。其中地下水位线以上施工适用于长螺旋钻孔灌注成桩，对于噪音及泥浆污染要求严格的场地适用于长螺旋钻孔中心压灌成桩。此外，对于振动沉管灌注桩施工时，要注意成桩顺序。

褥垫层的施工，厚度控制是关键。当基础传递的荷载一定时，褥垫层越厚，则CFG桩分摊到的荷载占总荷载的百分比就越小。因此，当CFG桩桩端进入土层较为坚硬而桩间土的承载能力又较低时，可以适当的减小褥垫层的厚度，让CFG桩承担更多的承载力；反之则应加大褥垫层的厚度。此外，如果桩间土是中高灵敏度土，褥垫层施工时应采用静压密实法而减小因振动夯实对土体的扰动。褥垫层的施工应保证桩体嵌入褥垫层30～50mm。

2 CFG桩复合地基承载力计算

CFG桩复合地基的承载力并不是天然地基承载力与单桩承载力的简单叠加，这里要考虑到一些其它问题。一直以来，不断由学者在试着提出新的理论来完善计算公式。其中影响力最大的是吴春林、高润国和牛志荣所提出的改进公式，但由于其应用上都具有一定的局限性，因此在实际工作中大多按照规范公式进行计算（本文出现的符号，除特殊标注外均为同一含义）。

（公式1）

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，可按实验法或估算法确定；

Ap —桩横截面积（ m2）；

β —桩间土承载力折减系数，按当地经验值取，若无经验值可按（0.75～0.95）；

fsk —处理后桩间土的承载力特征值，可按当地经验值取，若无经验值可取天然地基承载力特征值（KPa）。

3 CFG桩复合地基的设计

CFG桩复合地基在进行设计前，应完成岩土工程勘察、地基承载力以及地基沉降变形的计算，按照要求来指导地基的设计。CFG桩复合地基的设计一般包括桩长（l ）、桩径（d ）、桩间距（s）、桩体强度（fcu）、褥垫层厚度（H）。

（1）桩长（l ）的确定

在设计时要充分考虑土体的承载能力，使CFG桩的桩端选择承载力较好的土层作为持力层，进而选取桩长l的大致长度。当然，在设计桩长时也要同时考虑工程地质条件及现场施工环境。确定完桩长l 后，根据静载实验或估算法确定单桩竖向承载力特征值Ra 。

（2）桩径（d）的确定