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CFG刚性桩复合地基承载性能研究

一、引言

（一）研究背景与工程价值

在城市化建设的浪潮中，大量高层建筑如雨后春笋般拔地而起，桥梁等大型基础设施也在不断兴建。这些工程的顺利开展，对地基的承载性能提出了极为严苛的要求。地基，作为建筑物的根基，其承载性能直接关系到整个工程的安危。一旦地基承载性能不足，建筑物便可能出现不均匀沉降，导致墙体开裂、地面倾斜等问题，严重时甚至会发生倒塌，造成难以估量的经济损失，更会威胁到人们的生命安全。

在众多地基处理技术中，CFG刚性桩复合地基凭借自身独特的优势，在工程领域得到了广泛应用。CFG桩，即水泥粉煤灰碎石桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和，形成具有高粘结强度的桩体。它与桩间土、褥垫层共同构成复合地基。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在竖向荷载作用下，桩顶应力集中，桩可将承受的荷载向较深的土层中传递，相应减少了桩间土承担的荷载，使得地基的承载能力得到显著提升，能很好地满足各类工程对地基强度的要求。

与其他地基处理方式相比，CFG刚性桩复合地基还具有成本相对较低的显著特点。其原材料中大量使用粉煤灰等工业废料，不仅降低了材料成本，还实现了资源的有效利用，契合可持续发展的理念。并且该技术施工工艺相对简单，施工速度快，能够有效缩短工程建设周期，减少施工过程中的不确定性和风险，提高工程建设的效率。

然而，尽管CFG刚性桩复合地基在工程实践中应用广泛，但目前对于其承载性能的研究仍存在一些不足之处。在理论研究方面，虽然已经取得了一定的成果，但对于桩-土相互作用的复杂机理、荷载传递规律以及各种因素对承载性能的影响机制等方面，尚未形成完善统一的理论体系。在实际工程应用中，由于地质条件的复杂性和多样性，不同地区、不同工程的地质情况千差万别，如何准确地将理论研究成果应用于实际工程，如何根据具体的地质条件优化CFG刚性桩复合地基的设计参数，仍然是亟待解决的问题。同时，随着建筑技术的不断发展和工程需求的日益多样化，对CFG刚性桩复合地基的承载性能也提出了更高的要求，如在一些对沉降控制要求极为严格的工程中，需要更加深入地了解其沉降特性和变形规律。因此，深入研究CFG刚性桩复合地基的承载性能具有重要的理论意义和实际工程价值。从理论层面来看，通过进一步探究其承载性状和工作机理，能够完善复合地基理论体系，为地基处理技术的发展提供坚实的理论支撑。在实际工程应用中，准确掌握CFG刚性桩复合地基的承载性能，有助于工程技术人员更加科学合理地进行地基设计，优化设计参数，提高地基的稳定性和可靠性，从而保障工程的安全顺利进行，降低工程建设成本，提高工程的经济效益和社会效益。

（二）国内外研究现状综述

国外对复合地基理论的研究起步较早，早在20世纪60年代，一些学者就提出了复合地基的基本概念，并对其承载机理进行了初步探讨。随着研究的深入，逐渐形成了一些较为成熟的理论体系。例如，通过弹性理论分析桩-土相互作用，建立了一些简化的力学模型来描述复合地基的承载性能。在这些理论模型中，将桩和土视为弹性体，基于弹性力学的基本原理，推导桩土之间的应力应变关系，从而分析复合地基的承载性能。然而，实际工程中的地质条件极为复杂，不同地区的土层性质、地下水情况等都存在很大差异，这些理论模型在应用时往往存在一定的局限性，难以完全准确地反映CFG刚性桩复合地基的实际工作状态。

国内对复合地基理论的研究起步相对较晚，但发展迅速。众多学者针对CFG刚性桩复合地基进行了大量的理论研究工作。在桩-土相互作用理论方面，国内学者通过引入各种假设和简化条件，建立了多种理论模型。如采用荷载传递法，考虑桩身和桩周土的弹性、塑性变形特性，分析桩-土之间的荷载传递规律。荷载传递法通过建立桩身和桩周土之间的荷载传递函数，来描述荷载在桩土之间的传递过程，进而分析桩土的受力和变形特性。国内学者还对现行规范给出的竖向承载力计算公式进行了深入讨论，探究了不同因素对公式计算结果的影响。然而，目前的理论研究仍存在一些不足之处，对于复杂地质条件下的桩-土相互作用机理尚未完全明确，不同理论模型之间的计算结果也存在一定差异，缺乏统一的、被广泛认可的理论体系。

在试验研究领域，国外进行了一系列的现场试验和室内模型试验。通过现场静载荷试验，获取了CFG桩复合地基的荷载-沉降曲线，分析了其承载特性和变形规律。室内模型试验则在可控条件下，研究了不同因素对复合地基性能的影响，如桩长、桩径、桩间距等。现场静载荷试验能够直接反映CFG桩复合地基在实际受力情况下的承载性能，但试验成本较高，且受到试验场地和条件的限制。室内模型试验虽然可以控制试验条件，研究单一因素对复合地基性能的影响，但模型与实际工程之间存在一定的差异，试验结果的推广应