CFG桩复合地基群桩效应与优化设计

1、 cfg桩复合地基群桩效应与优化设计 摘要：cfg桩复合地基是高层建筑中应用较为频繁的一种施工技术，它可以加固软弱的地基，还可以承载较大的建筑物负荷。cfg桩通过桩和桩间土形成的复合基地，使得天然地基的承载力得到了加强，而且使地基的沉降被减少。在进行设计的时候，要注意按照设计要求进行，保证材料、配比、褥垫层厚度等，符合设计要求标准。关键词：cfg桩复合地基；群桩效应；优化设计中图分类号：tu2 文献标识码：a 文章编号前言：文中首先介绍了cfg桩复合地基的一些基本情况，并简单阐述了它的工作特性，对如何进行承载力和沉降的计算进行了深入的分析。一、cfg桩和复合地基20世纪60年代首次提出了复合地

2、基的概念，经过几十年的发展和完善，我们对复合地基的概念有了较为准确和全面的定义，即在工程建设中，当天然地基的承载力过小或者沉降过大而不能保证建筑物的安全使用时，需要人为的对天然地基进行加固处理，原来地基中部分土体将被置换或者得到加强形成增强体，增强体和天然地基共同承担荷载作用。人们将这种经过加固处理之后承载力大幅度提高，沉降得到有效控制，具有整体性和完整性的地基成为复合地基。比较常用的设置复合地基增强体的方式有竖向与横向两种选择。人们一般将设置了竖向增强体的复合地基称为桩基复合地基，其在工程中的应用也最为广泛，在本文中如果没有特殊说明，复合地基即指桩基复合地基。桩体也有刚性桩、柔性桩和散体桩之

3、分，它的差别就是在其性质上。由散体桩所构成的复合地基称为散体桩复合地基，例如砂桩以及碎石桩复合地基，在这类复合地基中，桩身材料是散状的，没有粘结性，因此需要依靠桩周土体的围箍作用来形成桩体，由桩周土体的被动土压力来平衡桩体所受的上部荷载。柔性桩和刚性桩所组成的复合地基称为柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。这两种桩体都是粘结性的，对于来自上部的荷载基本上都是由它们桩身的侧摩阻力以及桩端的阻力来承担的。在碎石桩里添加一定量的水泥、砂、煤粉灰、添加剂等，加入水搅拌以后，用机械制成一种高强度和粘度的桩体，就是cfg桩。cfg桩的添加料可以是工业废料，所以在造价上可以节省很多成本，而且cfg桩的施工速度非

4、常快，在各种建筑项目的基底处理中，被广泛的运用。cfg的复合基地包括cfg桩、点褥垫层以及桩间土。二、cfg桩的加固机理1.桩体置换作用在进行cfg桩制作的过程中，我们需要添加水、水泥、粉煤灰等物质，这些物质在进行反应之后，可以生成稳定的结晶化合物，从而使碎石的空隙被填满，让填入的材料紧密的粘结在一起，使桩体的强度得到了增加。2.对桩间土的挤密作用如果面对的地基是塑性比较差的粘性土的话，在进行cfg桩处理的时候，通常都需要运用排土以及挤密工艺，使桩间土的强度变强，也能够在一定程度上提高cfg桩的恻应力，增加其承载力，这样就可以提升整个符合地基的承载力。3.cfg桩的特点及适用范围cfg桩在进行

5、配比上，采用了是写、碎石、粉煤灰等，可以优化桩体的级配，提高桩体强度，并且它经济性强，施工技术简单、操作效率高、环保无污染。由于cfg桩能够大幅度提高地基承载力，复合地基变形小，所以在很多情况下都能用，从基础形式上来看，一般的基础形都适用。而从地基处理的土性上来说，又适用于处理砂土、淤泥质土、饱和及非饱和粘性土等地基。三、群桩效应的概念与工作机理建筑桩基技术规范jgj94-94规定：群桩基础是由两根(含两根)以上的桩基组成的桩基础。在竖向荷载作用下，群桩基础的承台、桩体以及土体之间的相互作用明显，这使得群桩基础的沉降特性、桩侧阻力以及桩端阻力等工作性状与单桩基础有明显区别，群桩的承载力可能等于

6、或者不等于各单桩承载力之和，群桩地基的沉降量一般也会大于单桩地基，我们把这种现象叫做群桩效应。通常都是摩擦桩容易受到群桩效应的影响。当摩擦桩受到足够大的竖向荷载作用时，桩土之间的接触面会产生相对滑动，桩周土体对桩体会产生相对于滑动方向的摩擦力，即桩侧摩阻力。在群桩基础中，桩侧阻摩力是会发生扩散的，结果就是桩底土层的受力范围要比桩端面的面积大很多。当桩间距较小时，群桩中各桩传递到桩端的应力就会重叠在一起，与单桩基础相比，加大了桩端土体所受的附加应力，桩端的地基土层就会出现大幅度的压缩变形，结果整个的群桩基础就会出现很大的沉降，其承载力就会发生变化。影响群桩效应的因素有很多，桩的几何参数(桩长、桩

7、经、桩间距、桩数以及布桩形式)，垫层的设置，桩周土体的物理性质，成桩的方法等都会对群桩效应产生影响。探究群桩效应的工作特性，了解各设计参数对群桩效应的影响规律，完善群桩地基承载力以沉降的计算方法，对群桩地基的优化设计具有重要意义。cfg桩复合地基的群桩效应显得更为复杂。研究cfg桩复合地基的群桩作用机理，有利于了解cfg桩复合地基的加固机理，提高其加固效果，使其能够更好的服务于工程实践。四、cfg桩复合地基设计过程在进行cfg桩复合地基的设计的过程中，主要包括以下三个内容：1.褥垫层的设置褥垫层是cfg桩复合地基的重要部分,设置好褥垫层的厚度，能够保证桩和桩间土共同承担荷载，使得整个复合地基承

8、载能力得到提升。褥垫层厚度的改变，可以影响压力的承受情况，这就好比我们小时候做过的一个实验，在鸡蛋上盖上东西，然后用手去砸，盖的越厚鸡蛋越不容易碎。而对于cfg桩来说，褥垫层设计的越厚，它受到的荷载就越小。因此，在计算和确定褥垫层的厚度值的时候，我们首先要进行反复的测量和分析，根据施工现场的地质条件，结合施工项目的具体要求，得出最合理的褥垫层设计方案。在和建筑地基相关的技术规定中，对于处理规范有明确的要求，对于褥垫层的厚度标准确定在150到300左右，当桩距比较大的时候，我们选择的褥垫层厚度也应该随之升高，以减少cfg桩的受力。铺设褥垫层的材料应该粗砂、中砂、碎石或等级配砂石，且最大粒径不宜大

9、于30毫米。2.cfg桩复合地基承载力设计cfg桩复合地基的承载力，是由桩间土和cfg桩共同承担荷载的，而桩和桩间土的承载力都与变形有关。根据建筑地基处理技术规范，复合地基的设计公式为：fspk=m（ra/ap）+（1-m）fsk在这个公式中，fspk复合地基承载力特征值（kpa）；m为桩土面积置换率，m=d2/d02；a单桩竖向承载力特征值（kn）；p桩的截面积（m2）；桩间土承载力折减系数；fsk处理后桩间土承载力特征值（kpa）。ra=upni=1qsili+qpapup是桩周（m）；n桩长范围内的土层数；qsi第i层土的侧阻力，qp桩端阻力特征值（kpa）；li第i层土的厚度（m）。3

10、.cfg桩复合地基的沉降计算地基处理规范第3.0.5条第2款规定:按地基变形设计或应做变形验算且需进行地基处理的建筑物或构筑物，应对处理后的地基进行变形验算。地基规范第7.2.7条规定:复合地基设计应满足变形要求。根据地基规范第7.2.10条、地基处理规范第7.1.7条，复合地基最终变形量(沉降)按下式计算:s=sps式中:s为复合地基最终变形量，mm;sp为复合地基的沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料确定，无地区经验时可按地基规范第7.2.10条的表7.2.10或地基处理规范第7.1.8条表7.1.8取值;s为复合地基计算变形量，可按地基规范公式(5.3.5)计算，加固土层的压缩模量esi可取复合土层的压缩模量，按地基规范第7.2.12条或地基处理规范第7.1.7条确定，加固土层的压缩模量取天然地基压缩模量的倍，=fspk/fak。根据复合地基规范第5.3.1条，复合地基最终变形(沉降)量按下式计算:s=s1+s2(20)式中:s为复合地基最终变形量，mm;s1，s2分别为复合地基加固范围内和下卧层压缩变形量，mm。结束语：cfg桩这种处理地基进行加固的技术在现如今是一种新型的地基处理技术，cfg桩复合地基具有施工设施简单，施工工期短，工程造价低，承载力