CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)窺探

周志新

（唐山學(xué)院，河北 唐山 063000）

CFG 樁是近年才出現(xiàn)的一種地基處理方法，是由粉煤灰、水泥、碎石、砂加水?dāng)嚢瑁纬傻母邚?qiáng)度樁，復(fù)合地基是由三個(gè)重要的物質(zhì)組成的，他們分別是樁、樁間土和褥墊層，這三個(gè)內(nèi)容之間的關(guān)系非常密切，并且相互作用。其具體的關(guān)系就是：褥墊層在最靠近地表的位置，所以上邊的路基、覆蓋土的壓力等，都?jí)涸谒砩?，?dǎo)致褥墊層發(fā)生變形，下邊的樁和樁間土為了支撐它，就會(huì)把受力平分。

1 CFG 樁和復(fù)合地基簡(jiǎn)述

在碎石樁里添加一定量的水泥、砂、煤粉灰、添加劑等，加入水?dāng)嚢枰院?，用機(jī)械制成一種高強(qiáng)度和粘度的樁體，就是CFG 樁。CFG 樁的添加料可以是工業(yè)廢料，所以在造價(jià)上可以節(jié)省很多成本，而且CFG 樁的施工速度非常快，在各種建筑項(xiàng)目的基底處理中，被廣泛的運(yùn)用。CFG 的復(fù)合地基由點(diǎn)褥墊層、CFG 樁和樁間土構(gòu)成，下面是該復(fù)合地基的示意圖：

通過(guò)圖示我們可以發(fā)現(xiàn)，褥墊層在接收到上層傳來(lái)的壓力產(chǎn)生變形之后，把這些荷載按照一定的比例分?jǐn)偨oCFG 樁和樁間土；樁間土接受到來(lái)自褥墊層和CFG 樁的擠壓力，而提高了自身的密度和承載力；而樁體受到樁間土的側(cè)應(yīng)力，所以受力性能得到改善[1]。

1.1 CFG 樁的加固機(jī)理

1.1.1 樁體置換作用

在進(jìn)行CFG 樁制作的過(guò)程中，我們需要添加水、水泥、粉煤灰等物質(zhì)，這些物質(zhì)在進(jìn)行反應(yīng)之后，可以生成穩(wěn)定的結(jié)晶化合物，從而使碎石的空隙被填滿，讓填入的材料緊密的粘結(jié)在一起，使樁體的強(qiáng)度得到了增加。

1.1.2 對(duì)樁間土的擠密作用

CFG 樁在對(duì)塑性較低的黏性土地基進(jìn)行處理時(shí)，采用排土和擠密工藝，提高了樁間土的強(qiáng)度，并且通過(guò)側(cè)應(yīng)力提高了CFG 樁的承載力，復(fù)合地基的承載力也隨之得到了提高。

1.2 CFG 樁的特點(diǎn)及適用范圍

CFG 樁在進(jìn)行配比上，采用了是寫、碎石、粉煤灰等，可以優(yōu)化樁體的級(jí)配，提高樁體強(qiáng)度，并且它經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，施工技術(shù)簡(jiǎn)單、操作效率高、環(huán)保無(wú)污染。由于CFG 樁能夠大幅度提高地基承載力，復(fù)合地基變形小，所以在很多情況下都能用，從基礎(chǔ)形式上來(lái)看，一般的基礎(chǔ)形都適用。而從地基處理的土性上來(lái)說(shuō)，又適用于處理砂土、淤泥質(zhì)土、飽和及非飽和粘性土等地基。

2 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)過(guò)程

在進(jìn)行CFG 樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要包括以下三個(gè)內(nèi)容：

2.1 褥墊層的設(shè)置

褥墊層是CFG 樁復(fù)合地基的重要部分,設(shè)置好褥墊層的厚度，能夠保證樁和樁間土共同承擔(dān)荷載，使得整個(gè)復(fù)合地基承載能力得到提升。褥墊層厚度的改變，可以影響壓力的承受情況，這就好比我們小時(shí)候做過(guò)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在雞蛋上蓋上東西，然后用手去砸，蓋的越厚雞蛋越不容易碎。而對(duì)于CFG 樁來(lái)說(shuō)，褥墊層設(shè)計(jì)的越厚，它受到的荷載就越小。因此，在計(jì)算和確定褥墊層的厚度值的時(shí)候，我們首先要進(jìn)行反復(fù)的測(cè)量和分析，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，結(jié)合施工項(xiàng)目的具體要求，得出最合理的褥墊層設(shè)計(jì)方案。在和建筑地基相關(guān)的技術(shù)規(guī)定中，對(duì)于處理規(guī)范有明確的要求，對(duì)于褥墊層的厚度標(biāo)準(zhǔn)確定在150 到300 左右，當(dāng)樁距比較大的時(shí)候，我們選擇的褥墊層厚度也應(yīng)該隨之升高，以減少CFG 樁的受力。鋪設(shè)褥墊層的材料應(yīng)該粗砂、中砂、碎石或等級(jí)配砂石，且最大粒徑不宜大于30毫米。

2.2 CFG 樁復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)

CFG 樁復(fù)合地基的承載力，是由樁間土和CFG 樁共同承擔(dān)荷載的，而樁和樁間土的承載力都與變形有關(guān)。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，復(fù)合地基的設(shè)計(jì)公式為：

在這個(gè)公式中，fspk復(fù)合地基承載力特征值（kPa）；m 為樁土面積置換率，m=d2/d02；Ra單樁豎向承載力特征值（kN）；Ap樁的截面積（m2）；β樁間土承載力折減系數(shù)；fsk處理后樁間土承載力特征值（kPa）[2]。

Up是樁周（m）；n 樁長(zhǎng)范圍內(nèi)的土層數(shù)；qsi第i 層土的側(cè)阻力，qp樁端阻力特征值（kPa）；li第i 層土的厚度（m）。

2.3 CFG 樁復(fù)合地基的沉降計(jì)算

在進(jìn)行復(fù)合地基的沉降計(jì)算的時(shí)候，我們一般還是采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，即沉降總量s 的計(jì)算公式為：

s1加固范圍的壓縮變形量；s2是下臥層變形量；n1是加固區(qū)分層；n 是總分層；Esi是i層土的壓縮模量（MPa）;□P0i是第i層土上荷載P0產(chǎn)生的平均附加應(yīng)力（KPa）；hi第i 層土的分層厚度；ξ模量提高系數(shù)，ξ=a[1+m（n-1）]，其中的m 是面積置換率，n 是樁土應(yīng)力比；ψ是沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)。

CFG 樁復(fù)合地基的變形計(jì)算公式為：

s 為地基最終沉降量；Sc 為按分層總和法計(jì)算的地基沉降量；ψs 是沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；n 為地基計(jì)算深度范圍內(nèi)劃分的土層數(shù)；P0 為基礎(chǔ)底面處的附加壓力值；zi、zi-1 為基礎(chǔ)底面至層土底的距離；αi、αi-1 為基礎(chǔ)底面計(jì)算點(diǎn)到1 層土底面平均附加應(yīng)力系數(shù)；Esi 為第i 層土的壓縮模量；fak 為基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特征值；復(fù)合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ξ倍。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，CFG 樁通過(guò)樁和樁間土形成的復(fù)合基地，使得天然地基的承載力得到了加強(qiáng)，而且使地基的沉降被減少。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要注意按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，保證材料、配比、褥墊層厚度等，符合設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)。