淺談CFG樁復(fù)合地基在工程中的應(yīng)用

孫輝

摘要：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。CFG 樁復(fù)合地基處理技術(shù)，具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制及工程造價(jià)低廉等特點(diǎn)。通過近幾年大量實(shí)際工程的應(yīng)用，得到了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也得到了更大的推廣。

關(guān)鍵詞：CFG樁；應(yīng)用

Abstract: CFG pile composite foundation is by CFG pile serveral problems between pile and soil structure, its structure has some particularity. CFG pile composite foundation treatment technology, with construction speed is quick, short construction period and easy to control the quality and engineering of low cost etc. Characteristics. Through the application of practical engineering in recent years, got a lot of valuable experience, but also get larger promotion.

Keywords: CFG pile; application

中圖分類號：K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

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。作為一種有效手段，它已在地基處理工程中得到廣泛應(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，在工程界得到越來越廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明，CFG 樁復(fù)合地基基礎(chǔ)工程總造價(jià)通常比碎石樁、灌注樁、預(yù)制樁方案低很多。

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)一部分荷載，并對樁體產(chǎn)生一定的約束作用，從而使樁充分發(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擔(dān)上部基礎(chǔ)傳來的荷載，從而減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中，有利于防止樁頂刺入上部基礎(chǔ)，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(jì)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較好的方案。

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)在以下幾方面：

1) 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)大部分荷載，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。在工程實(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。工程實(shí)踐表明，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。

2) 褥墊層的作用

褥墊層的作用是CFG樁復(fù)合地基的一個(gè)核心技術(shù)，CFG樁的許多特性都與褥墊層有關(guān)，褥墊層主要有以下作用：①保證樁與土共同承擔(dān)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(shí)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，使得樁間土與基礎(chǔ)底面始終保持接觸，并使其壓縮量增大，從而充分發(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減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。CFG樁褥墊層在減小基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中也有顯著的效果，其可以避免因應(yīng)力集中而造成的基礎(chǔ)沖切破壞。

3) 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)度達(dá)到增長，從而提高復(fù)合地基承載力。

4) 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(shí)，在松散砂土、松散細(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(shí)，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(gè)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(gè)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)以下的正摩阻力將不斷增大，隨著荷載的不斷集中，樁端的端阻力將達(dá)到極限，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，最終達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，但這個(gè)過程實(shí)際上是一個(gè)反復(fù)協(xié)調(diào)的過程，它涉及多種介質(zhì)與界面，并且發(fā)生多種變形。但通過褥墊層的作用，使得基礎(chǔ)始終與褥墊層接觸，樁間土始終與樁共同工作，充分發(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(gè)反復(fù)協(xié)調(diào)的過程，不斷循環(huán)的過程，隨著這個(gè)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，最終達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。

目前認(rèn)為CFG樁復(fù)合地基的總變形量包括三部分：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)合地基在工程中的應(yīng)用

CFG樁復(fù)合地基可適用于各種各樣的基礎(chǔ)形式，例如獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)以及筏形基礎(chǔ)均可采用CFG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，并制定標(biāo)準(zhǔn)后，在我國工業(yè)和民用建筑工程中得到了廣泛的應(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(jì)算方法。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，比如城西人家住宅小區(qū)，建筑高度達(dá)到了56.7米，取得了很好的效果。

當(dāng)前隨著高速鐵路的發(fā)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

每一種地基基礎(chǔ)處理方法，都有其使用的地質(zhì)條件和范圍，以及特定的施工方法，在不同的條件下，會遇到不同的問題，都要有不同的處理方法。 CFG 樁復(fù)合地基處理技術(shù)，具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制及工程造價(jià)低廉等特點(diǎn)；同時(shí)由于各工程地質(zhì)條件差別很大，以及周圍環(huán)境條件的不同，近幾年來施工中遇到很多不同的問題，有些導(dǎo)致了不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)引起足夠的重視并加以研究，為以后工程提供經(jīng)驗(yàn)，防患于未然。