CFG桩复合地基在设计过程中的具体应用.docx

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CFG桩复合地基在设计过程中的具体应用

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上海颐景建筑设计有限公司200433

摘要：CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和垫褥层在外力作用下相互协调，共同工作形成。其中，褥垫层技术是核心关键技术。

关键词：CFG桩，复合地基，垫褥层，复合地基承载力，复合地基压缩模量

一．CFG桩复合地基的介绍

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它的桩体材料由碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例搅拌而成，其桩体刚度处于碎石桩和混凝土灌注桩之间。CFG桩属于刚性桩，刚度较大，不仅可以发挥桩的侧摩阻，若桩端落在较好的土层，还可以比较好的发挥桩的端阻。

经CFG桩处理过的地基，地基承载力大幅提高，幅度可调性好，复合地基压缩模量大，建筑物沉降量小；且施工桩体的质量和完整性也较好，适用范围广，在我国许多地方都能使用。

二．CFG桩复合地基的组成要素及受力原理。

CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和垫褥层在外力作用下相互协调，共同工作形成。其中，褥垫层技术是核心关键技术。

垫褥层具体受力过程中，基础下若不设褥垫层，基础直接与桩接触，荷载直接传递到桩体上，桩间土的承载力就不能充分发挥，若设置了褥垫层，桩向上刺入，桩承担了小部分基础传来的荷载，引起桩体的压缩变形，其余较大部分的基础荷载由褥垫层压在桩间土上，导致的压缩变形要大于桩体上的变形，二者的沉降变形差ΔS即为桩体向上的刺入量，此时桩顶的减少的荷载ΔP转移到桩间土上，二者沉降差变形协调的过程，也就是桩与桩间土共同受力协调的一个过程，最终桩与桩间土受力达到一个平衡值，从而实现了二者的共同受力。

在设计过程中，褥垫层作用及考虑因素往往被设计人员而忽略，只有了解了桩土共同受力的原理，在设计过程中，应根据桩间土的极限承载力，复合地基承载力，桩土应力比等因素来考虑褥垫层的材料和厚度，来保证桩土变形协调，以充分发挥桩间土的极限承载力。桩体刚度不够时，易压碎桩头，褥垫层厚度在10~30cm时，桩对基底应力明显减小，厚度大于30cm时，就可以把基础视为天然地基情况，此时可不考虑冲切作用。

三．CFG桩复合地基在设计过程的具体运用

3.1.工程概况：

焦作三维国贸工程位于河南焦作市高新区。其中5号公寓楼为地下1层，地上27层的框剪结构的高层塔楼。建筑总高为78.6米，1至3层为综合商业，4至27层为公寓标准层。

3.2.工程地质概况：

场地区域性构造位置处于太行山隆起与华北断陷平原的交接部位，场地覆盖层厚度大于50米，场地地势相对平坦，总体向东南缓倾，场地土层如下：第②层粉质粘土：褐色褐黄色，可塑。地耐力特征值为130KPa，压缩模量Es1-2=6.72MPa。第③层粉土：褐黄，中密，干强度低。地耐力特征值为140KPa，压缩模量Es1-2=5.27MPa。第④层粉质粘土：褐色褐黄色，可塑。地耐力特征值为130KPa，压缩模量Es1-2=5.65MPa。第⑤层粉质粘土：黄褐色，可塑，干强度中等。地耐力特征值为150KPa，压缩模量Es1-2=6.82MPa。第⑥层粉土：褐黄色，湿，中密，干强度低。地耐力特征值为160KPa，压缩模量Es1-2=7.26MPa。

第⑦层粉质粘土：褐黄，棕黄色，可塑至硬塑。地耐力特征值为160KPa，压缩模量Es1-2=6.89MPa。

3.3.地基基础设计方案：

5#公寓楼基底平均荷载达440KN/m2,基础采用平板式筏板基础，正负零标高相当于绝对标高97.25米，基础底面标高-6.45米，筏板基础厚1.5米，基底标高为-7.95米，桩顶标高为-8.25米，相当于绝对标高89.00米；

桩基采用CFG桩直径400，正方形布置形式,桩间距1.20米，设计桩长23米，桩顶标高为89.00米，混凝土强度等级为C25。

3.3.1单桩竖向承载力特征估算值计算：

3.3.5复合地基CFG桩变形计算

按《建筑地基处理技术规范》第7.1.8条确定沉降计算经验系数，进行变形计算。桩端以下未处理土层的压缩模量按原压缩模量取值，处理后各土层的压缩模量按《建筑地基处理技术规范》，其结果见3.3.4压缩模量表。

根据《建筑地基基础设计规范》表K.0.1-2可得到平均附加应力系数,采用分层计算法，5#楼计算最终沉降值为29.4mm，主体自身差异沉降也较小，完全能满足规范设计要求。

3.4CFG桩复合地基方案的确定与实施

以上从计算分析阐明了CFG桩复合地基处理在本工程运用的可行性，计算结果满足设计所需的地基承载力及变形的相应要求，绘制如下CFG桩位施工图，总桩数456根。基础下的褥垫层采用级配砂石，最大粒径不大于30mm，设计厚度为250mm。褥垫层的施工采用静力压实法，夯实度不大于0.9，以保证基础及桩间土与褥垫层的承接作用为良好。

四．结论

通过在焦作项目的实际工程中的应用，水泥粉煤灰碎石桩（