地基处理-第九章_水泥粉煤灰碎石桩法.doc

第九章 水泥粉煤灰碎石桩法 9.1概述 　　水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩，也是近年来新开发的一种地基处理技术。通过调整水泥掺量及配比，可使桩体强度等级在C5～C20之间变化。这种地基加固方法吸取了振冲碎石桩和水泥搅拌桩的优点。第一，施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样，工艺简单，与振冲碎石桩相比，无场地污染，振动影响也较小。第二，所用材料仅需少量水泥，便于就地取材，基础工程不会与上部结构争“三材”，这也是比水泥搅拌桩优越之处。第三，受力特性与水泥搅拌桩类似。 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。水泥粉煤灰碎石桩应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层。 9.2加固机理 CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基。如图9-1所示。此处的褥垫层不是基础施工时通常做的10cm厚的素混凝土垫层，而是由粒状材料组成的散体垫层。由于CFG桩系高粘结强度桩，褥垫层是桩和桩间土形成复合地基的必要条件，亦即褥垫层是CFG桩复合地基不可缺少的一部分。 图9-1　CFG桩复合地基示意图 图9-2　与褥垫厚度关系曲线 其加固软弱地基主要有三种作用：1)桩体作用；2)挤密作用；3)褥垫层作用。 (1)桩体作用　CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了桩体作用。据南京造纸厂复合地基载荷试验结果，在无褥垫层情况下，CFG桩单桩复合地基的桩体应力比=24.3～29.4；四桩复合地基桩土应力比=31.4～35.2；而碎石桩复合地基的桩土应力比=2.2～2.4，可见CFG桩复合地基的桩土应力比明显大于碎石桩复合地基的桩土应力比，亦即其桩体作用显著。 (2)挤密与置换作用　当CFG桩用于挤密效果好的土时，由于CFG桩采用振动沉管法施工，其振动和挤压作用使桩间土得到挤密，复合地基承载力的提高既有挤密又有置换；当CFG桩用于不可挤密的土时，其承载力的提高只是置换作用。 (3)褥垫层作用　由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫，在复合地基中有如下几种作用： 1)保证桩、土共同承担荷载　褥垫层的设置为CFG桩复合地基在受荷后提供了桩上、下刺入的条件，即使桩端落在好土层上，至少可以提供上刺入条件，以保证桩间土始终参与工作。 2)减少基础底面的应力集中　在基础底面处桩顶应力与桩间土应力之比随褥垫层厚度的变化如图9-2所示。当褥垫层厚度大于10cm时，桩对基础产生的应力集中已显著降低。当褥垫层的厚度为30cm时，/只有1.23。 3)褥垫厚度可以调整桩土荷载分担比　表9-3表示6桩复合地基测得的/总值随荷载水平和褥垫厚度的变化。由表可见，荷载一定时，褥垫越厚，土承担的荷载越多。荷载水平越高，桩承担的荷载占总荷载的百分比越大。 4)褥垫层厚度可以调整桩、土水平荷载分担比　图9-3表示基础承受水平荷载时，不同褥垫厚度、桩顶水平位移和水平荷载的关系曲线，褥垫厚度越大，桩顶水平位移越小，即桩顶受的水平荷载越小。 表9-1 桩承担荷载占总荷载百分比 垫层厚度(cm) 荷载(kPa) /总 (%) 2 10 30 备 注 20 65 27 14 桩长2.25m 桩径16cm 荷载板：1.05m×1.6m 60 72 32 26 100 75 39 38 图9-3　不同垫层厚度时～曲线 1)垫层厚2cm　2)垫层厚10cm　3)垫层厚20cm　4)垫层厚30cm 【例题9-1】CFG桩法适用于处理以下哪些地基土? (A)淤泥 (B)淤泥质土 (C)粘性土 (D)粉土 (E)砂土 【正确答案】C D E 【解】水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。 【例题9-2】CFG桩复合地基由以下几个部分组成? (A)CFG桩 (B)桩间土 (C)素混凝土垫层 (D)褥垫层 【正确答案】A B D 【解】CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基。此处的褥垫层不是基础施工时通常做的10cm厚的素混凝土垫层，而是由粒状材料组成的散体垫层。由于CFG桩系高粘结强度桩，褥垫层是桩和桩间土形成复合地基的必要条件，亦即褥垫层是CFG桩复合地基不可缺少的一部分