地基加固处理-----CFG桩复合地基的前景展望

地基加固处理-----CFG桩复合地基的前景展望

王宇

关键词：CFG桩复合地基、机理、特征、前景展望

CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间士和褥垫层一起构成的刚性桩复合地基。CFG桩〔全称水泥粉煤灰碎石桩〕是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和.这种处理方法是通过在碎石体中添加以水泥为主的胶结材料,添加以增强混合料的和易性并有低标号水泥作用的粉煤灰,同时还添加适量改善级配的石屑,从而使桩体转化为高粘结强度桩。

一、CFG桩复合地基的作用机理

CFG桩属于高粘强度桩。CFG桩和桩间土与基础之间必须设置一定厚度的褥热层,通常由卵(碎)石,中砂等组成,是CFG桩和桩间土形成复合地基的必要条件。

CFG桩复合地基的加固机理是:当基础承受垂直荷载时,桩和桩间土都要发生沉降变形。桩的变形模量远比土的变形模量大,所以桩比土的变形小,由于基础下面设置了一定厚度的褥垫层,桩可以向上刺入,伴随这一变化过程,垫层中垫层材料不断调整补充到桩间土。一般来说，作用机理概括为以下几方面:

1.加筋作用

CFG桩复合地基中,桩体强度与桩间土强度相差较大,在自然上层中的柱状体实际上构成了土层的竖向加筋,从而大大提高了复合地承载力。

2.桩体作用

CFG桩中的水泥经水化反应和与粉煤灰的凝硬反应,生成了主要成份为铝酸钙水化物、钙铝黄长石水化物等不溶于水的稳定的结晶化合物，这些物质以纤维状结晶不断生长延伸充填到碎石和石屑的孔隙中,交织为空间网状结构,使桩体的抗剪强度和变形模量均大大提高。

3.褥垫层作用

复合地基中的褥垫层能起到保证桩、土共同承担荷载;土荷载(竖直和水平)分担比、减少基础底面的应力集中等的作用。

4.挤密作用

CFG桩采用振动沉管法施工,由于振动和挤压作用使得桩间土得到挤密。CFG桩既可适用于条形基础,又适用于独立基础、筏基和箱基;对土性而言,既可用于挤密效果好的土,又可用于挤密效果差的土。

总之,CFG桩与桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基,可保证桩与土共同承担荷载。同时,桩体具有一定的排水作用,可加快软土的固结。CFG桩复合地基可以通过改变褥垫层厚度、桩长、来调整软土工程性质,可调性高、变形小。它能最大限度地利用CFG桩本身的单桩承载力,达到控制沉降的目的,又可充分发挥天然地基土的作用,达到疏化桩基,有效降低工程造价的目的。

二、CFG桩复合地基的特性

1.桩、土受力特性

CFG桩复合地基受力性状一般是桩与基础之间褥垫层的调整共同作用的,这样可以有效发挥地基土的强度,并通过桩身向深层扩散;应力集中与扩散双重作用是CFG桩复合地基具有的典型特征,故CFG桩复合地基较柔性桩复合地基在承载力提高、沉降减小、加固效果等方面均有明显改善。

2.CFG桩复合地基的变形特性

复合地基中由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰,不配筋以及充分一发挥桩间土的承载能力,其受力和变形类似于素混凝土桩,具有地基承载力高,变形小,稳定快,施工简单易行,工程质量易保证等优点，经济效益和社会效益显著。

三、CFG桩复合地基的发展与研究现状

80年代末，CFG桩就已经被中国建筑科学研究院地基所研究开发了，在高层建筑地基中广泛应用，随着CFG桩复合地基的应用和刚性桩复合地基设计理论的发展,又开发出二灰混凝土桩复合地基、粉煤灰混凝上桩复合地摹等其它刚性桩复合地基。以CFG桩为代表的刚性桩复合地基在工程中得到了广泛的应用,并朝着多元复合的方向发展。

参考文献

[1]王玉娥、韩煊,复合地基承载力设计方法的讨论与改进思路,宁波高等亏科学校学报,2000,

[2]李晓岑、姚文宏,褥垫层在C阵桩复合地基中机理的探讨,〔J〕,四川建筑,2002,22(3):65-6

[3]郑刚，龚晓南，谢永利，等.地基处理技术发展综述［J］．土木工程学报，2012，45(2):127-146

[4]中国建筑科学研究院地基所，等.建设部研究开发项目:整体大面积筏板基础地基反力原位测试分析及筏板弯矩计算［R］．2010

[5]董建国、赵锡宏,高层建筑地基基础共同作用理论与实践,同济大学出版社,1996