CFG桩复合地基的设计

CFG桩复合地基的设计

摘要：针对cfg桩设计过程中所应注意的问题进行论述，分析了计算方法和褥垫层的使用，并指出cfg桩具有沉降变形小，应用范围广，施工方便，比较经济等特点。

关键词：地基处理复合地基 cfg桩褥垫层

0 引言

cfg桩复合地基在当今建筑工程的地基处理得到了广泛应用，cfg 桩即水泥粉煤灰碎石桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。cfg桩主要适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。如有淤泥质土需要穿过该图层，如果不能穿过，应根据当地经验或通过现场试验确定其可行性。过去cfg桩复合地基大部分是由岩土工程师负责设计，但近年来很多工程都是有设计院的结构工程师来负责此部分设计。此篇文章，以实际工程为例，讨论cfg 桩在设计中应注意的问题。

1 工程概况

本工程为沈阳市为某宾馆，高层部分为框架-剪力墙结构，裙房部分为框架结构基础型式为平板式筏形基础。主楼地下一层，地上十六层；裙房地下一层，地上五层。其中地下一层部分为平战结合甲类核6级人防，地下一层为停车场。地上一至四层为综合服务性用房，五层为设备用房，六至十六层酒店客房。主要柱网尺寸为

7.800x7.800及7.800x6.600m，建筑总高度为66.7m。

2 工程地质概况

地基各层概况见下表：

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3 地基方案

基础底持力层为中砂层，地基承载力特征fak=220kpa。根据计算结果，设计要求该工程的基底压力为430kpa。对该图层承载力进行深度及宽度修正后仍然不能满足承载要求。为满足变形及承载力要求，采用了cfg桩复合地基进行地基处理。

4 复合地基设计

根据计算结果及勘察公司提供的地质报告，设计采用水泥粉煤灰碎石桩（cfg桩）。根据《建筑地基处理技术规范》，采用直径为600mm 的桩，桩间距取3000mm，正方形布置。

5 cfg桩单桩承载力计算

桩径取600mm，桩的极限端阻力标准值qpk=1150 kpa，极限侧阻力标准值qsik=40kpa，桩长约10m。

ra=upqsili+qpap=（3.14×0.6×40×10）/2+（1150×3.14

×0.32）/2=701kpa。

公式中：ra——当桩竖向承载力特征值。ap——桩的截面面积。up——桩周长。qpk——桩的极限端阻力标准值。qsik——极限侧阻力标准值。

6 复合地基承载力计算

求置换率桩距取3000mm

m=d2/de2=0.62/（1.13×（s1×s2）1/2）=0.106

d——桩直径

de——等效影响圆直径，正方型布置de=1.13s（桩距）

求处理后的地基承载力特征值

基础埋深为6.7m。

fsk=220+1x18x（6.7-0.5）=351.6kpa

fspk=mra/ap+β（1-m）fsk=0.106x701/（3.14x0.32）+0.8x （1-m）x351.6=498.71kpa>430kpa

m——面积置换率。ra——单桩竖向承载力特征值。β——桩间土折减系数。

7 设置褥垫层

褥垫层的作用：①保证桩土共同承担荷载，它是水泥粉煤灰碎石桩形成复合地基的重要条件。②通过改变褥垫层的厚度，调整桩垂直荷载的分担，通常褥垫层越薄桩承担的荷载占总荷载百分比越高，反之亦然。③减少基础底面的应力集中。④调整桩、土水平荷载的分担，褥垫层越厚，土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大，桩分担的水平荷载占总荷载的百分比越小。

工程实践表明，褥垫层合理厚度为100～300mm，桩直径越大，桩距大时宜取最高值。本工程取300mm。

褥垫层材料：褥垫层材料宜选用中砂、粗砂、级配砂石和碎石，最大粒径不宜大于30mm。不宜采用卵石，由于卵石咬合能力差，施工扰动大、褥垫层厚度不容易保证均匀。

根据本地地质特点，选用粗砂。

8 桩质量检验的要求

复合地基载荷试验是确定复合地基承载力、评定加固效果的重要依据。进行复合地基载荷试验时必须保证桩体强度，满足实验要求。进行单桩载荷试验时为防止试验中桩头被压碎，宜对桩头进行加固。在确定实验日期时，还应考虑施工过程中对桩间土的扰动，桩间土承载力和桩的侧阻端阻的恢复都需要一定时间，一般在冬季检测时桩和桩间土强度增长缓慢。复合地基载荷试验所用载荷板的面积应与受检测桩所承担的面积相同。选择试验点时应本着随机分布的原则进行。

9 结语

本工程地基处理所用cfg桩共370根，总桩长约3700m，桩身强度等级达到了设计要求的等级。地基处理后，通过载荷试验，本工程复合地基承载力特征值达到了495kpa，完全满足设计要求。

工程实践表明，通过改变桩长、桩直径及桩间距等，可以使处理后的地基承载力特征值有较大范围内的调整，通过改变这些参数，可以最经济的使用cfg桩，cfg桩特别是对软弱地基提高的更多。cfg桩还具有沉降量小。施工快，变形稳定等优点。而且cfg桩大

量使用粉煤灰，桩体材料具有良好流动性，易于浇筑，可以节约水泥，比素混凝土桩地基处理费用节约20%～30%，经济效益明显，获得了较好的社会效益。

综上所述，cfg桩具有良好的经济效果和可靠地技术效果，在地基处理工程具有广阔的使用前景。

参考文献：

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