CFG桩复合地基的研究现状及展望

CFG桩复合地基的研究现状及展望

作者：韦信锋

来源：《城市建设理论研究》2012年第34期

【摘要】：本文将对CFG桩复合地基的研究现状进行简要的分析，并对其发展前景进行了预测，仅供参考。

【关键词】：CFG；复合地基；现状；展望

中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：

1、前言

改革开放以来，随着经济的不断发展，我国的基础设施建设迎来了高潮，在设施建设过程中遇到的地基情况也越来越多，很多地基需要经过处理后才能满足上部建筑物对承载力和稳定性的要求。CFG桩符合地基是进行地基处理加固的一种方法，其是在碎石桩地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术，其不仅可以很好的发挥全桩的侧阻的作用，而且也可很好的发挥其端阻的作用，因此在地基处理过程中得到了很广泛的应用。本文以下内容将对CFG桩复合地基的研究现状进行简要的分析，并对其发展前景进行了预测，仅供参考。

2、CFG桩复合地基概述

CFG桩是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C15-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作，故可根据复合地基性状和计算进行工程设计。CFG桩一般不用计算配筋，并且还可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，进一步降低了工程造价。根据作者多年的实践经验，认为CFG桩复合地基主要有如下几个方面的优势：第一，适用性广，承载力提高幅度大，CFG桩复合地基技术适用于非饱和及饱和的粉土、粘性土、填土、砂土、淤泥质土等地质条件，处理后，复合地基的承载力与原地基承载力相比，可提高2-5倍。第二，施工简便，工期短，CFG桩施工方法一般为长螺旋钻成孔泵送砼法，施工时，没有钢筋笼制作等工序，成孔成桩一次完成减少了成桩时间，加快了施工速度。第三，保护环境，CFG桩施工时，不需泥浆护壁，没有泥浆外运，既节约了资金，又无环境污染，对市内施工，非常适合。

3、CFG桩复合地基的研究现状

目前，研究CFG桩复合地基有如下手段：室内模型试验、离心试验、现场试验、在一定假设条件下的公式推导也就是解析方法、由单桩静载荷试验推断多桩下复合地基的力学变形性能。目前我国CFG桩复合地基的研究现状主要有如下几个方面：第一，关云飞等通过现场试验实测沉降值验证了采用有限差分模拟结果的可靠性，然后对影响CFG桩复合地基沉降的因

素分别进行变化计算，得出增加桩长、减小桩间距、增大垫层模量和厚度都可以有效减小路堤沉降，但过分利用这些因素减小沉降并不现实和经济，桩长、桩间距、褥垫层模量和厚度都存在合理的取值。第二，刑杨通过现场静载荷试验，在荷载板和CFG桩复合地基(或褥垫层)之间加入一层橡胶板来进行柔性基础下的静载荷试验。对比分析了刚性与柔性荷载作用下，CFG 桩复合地基中桩土与土体承担荷载比例，桩土位移情况；同时运用有限元软件ANSYS对单桩情况下四种结构形式的静载荷试验进行模拟，得出褥垫层的有无对于CFG桩复合地基桩土荷载分担和沉降量变化有一定影响，刚性单桩复合地基结构形式和柔性单桩复合地基结构形式在桩土荷载分担及沉降量变化上也有一定的差异。第三，关于 CFG 桩复合地基工程特性的研究，阎明礼教授和张东刚高工做了大量的试验工作，总结了其工程特性。第四，关于 CFG 桩复合地基承载性状方面，张晶、李斌等进行了大量的试验研究，通过对工程上较软弱土层进行复合地基处理后的静载试验结果，分析了 CFG 桩复合地基承载性状，并对单桩、桩土复合、桩间土、等不同的复合地基试验结果进行了分析对比，得出 CFG 桩的后期强度增长幅度较高，对整体桩的性状是有利结论。第五，董必昌、郑俊杰分析了CFG桩复合地基沉降变形模式，推导出一种考虑桩—土—垫层相互作用的沉降计算方法以及桩、土应力比公式，该沉降计算方法充分考虑了桩土之间的相互作用即摩擦阻力的作用，在中间过程中还可方便的求出等沉面位置以及桩土应力比等参数，并进一步对其进行了数值仿真，得到的模拟值与计算值较为一致，结果证实了该沉降计算公式的可行性。第六，吴慧明等现有沉降理论在不同刚度地基中的应用，从模型试验和理论计算进行了研究，指出在桩土变形不一致的柔性基础下，现行复合地基沉降理论计算误差很大，出现上述情况的原因是复合模量法将桩土的模量按面积加权综合考虑，充分考虑了桩强度的发挥，这些假设比较符合刚性基础下复合地基变形得实际情况。而在柔性基础下，桩和土的变形有不协调得趋势，桩有相对刺入柔性基础中的趋势，桩的强度并不能充分发挥。第七，李海芳等通过假设位移模式，考虑桩土相互作用，从力学角度推导了路堤荷载下复合地基桩侧的摩阻力分布及加固区压缩量的解析解，并获得了桩土应力比的解析表达式。第八，李国维通过现场实测数据表明柔性基础下的复合地基桩土应力比要比刚性基础下小得多，其根本原因就在于柔性基础并不强迫桩沉降量与桩间土相同，因此荷载并不会大规模向桩顶转移。柔性基础下的复合地基桩间土的承载力要比天然地基高的多，除了土的固结使桩间土承载力提高外，另一个重要原因是桩的负摩阻力对桩间土承载力产生了增强作用。桩土应力比小，意味着柔性基础下的桩间土与刚性基础下相比分担了更多的荷载，可以预料，随着荷载的进一步增加，由于桩间土比桩承载能力小得多，桩间土必将首先破坏。第九，关于 CFG 桩桩体材料特性的试验研究方面，范云、汪英珍通过对 CFG 桩桩体材料的室内配比试验，获得了不同配比条件下桩体材料强度变化规律，提出了 CFG 桩桩体材料配比是应遵循的某些原则和方法。第十，关于 CFG 桩复合地基的设计，赵其华、李建光提出了沉降量和承载力双重控制的 CFG 桩复合地基的设计思想。

4、CFG桩复合地基的展望

CFG桩复合地基是近几年出现的一种地基处理技术，这种技术的出现，因其造价低，施工方便，复合地基强度高，具有明显的社会和经济效益，为工程设计人员提供了一个新的选择。近年来，随着我国经济建设的飞速发展，高层建筑大量的出现，由于高层建筑荷载大、重心高，对地基强度和变形要求均很高，当天然地基不能满足要求的时候，多采用桩基础或桩箱