cfg樁復(fù)合地基機(jī)理及褥墊層作用

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1、CFG樁復(fù)合地基機(jī)理及褥墊層作用【摘要】：水泥粉煤灰碎石樁，簡稱CFG樁，作為一種地基加固技術(shù)，具有多種優(yōu)點(diǎn)。本文就該樁型的基本理論進(jìn)行探討，以期為設(shè)計(jì)施工提供參考?！娟P(guān)鍵詞】：CFG樁;機(jī)理;共同作用;褥墊層Abstract]:Cementflyashgravelpile,referredtoasCFGpiles,asakindoffoundationreinforcementtechnology,hasmanyadvantages.Inthispaper,thebasictheoryofpileisdiscussed,inordertoprovidereferenc

2、eforthedesignandconstructionof.[Keywords]:CFGpile;mechanism;interaction;cushion中圖分類號：TU47文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）07-0020-02一、荷載傳遞機(jī)理CFG樁復(fù)合地基屬于剛性樁復(fù)合地基，它和散體材料樁、柔性樁的傳力機(jī)理不同。散7體材料樁需要樁周土的圍壓作用才能維持樁體的形狀。散體材料樁在荷載作用下，樁體發(fā)生鼓脹變形，依靠樁周土提供的被動土壓力維持樁體平衡，承受上部荷載的作用。柔性樁和剛性樁樁體為粘結(jié)材料，在荷載作用下依靠樁周摩擦力和樁端阻力將作用在樁體上

3、的荷載傳遞給地基土體。但由于樁體剛度不同，柔性樁和剛性樁的荷載傳遞也有不同。研究表明樁體剛度的大小對粘結(jié)材料樁的荷載傳遞規(guī)律有較大影響。柔性樁復(fù)合地基存在有效（臨界）樁長，這是柔性樁的樁身強(qiáng)度決定的，當(dāng)柔性狀樁長超過其臨界樁長后，樁體的承載力增加很小，其樁體側(cè)摩擦力隨深度的增加而減少，變化比較大。隨著樁的剛度增大，樁側(cè)摩擦力沿深度變化梯度減少，這是樁體強(qiáng)度影響承載力的主要原因。對于CFG樁而言，其承載力主要來自全樁長的側(cè)摩擦力和樁端承載力，樁越長則承載力越高。加荷時，由于樁、土變形模量差異較大，導(dǎo)致土的沉降量要大于樁的沉降量，使樁身出現(xiàn)等沉面。等沉面以上的樁間土將相對樁

4、體向下移動，從而對樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力，而在等沉面以下，樁體相對于樁間土向下移動，故樁間土對樁體產(chǎn)生正摩阻力。帶有墊層的低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基中樁側(cè)負(fù)摩阻力的大小隨荷載加大而變小，同時中性點(diǎn)位置逐漸上移，相當(dāng)一部分上部土層的摩阻力隨著荷載的加大由負(fù)摩擦力逐漸變?yōu)檎ψ枇?，使樁下部的摩阻力得到充分發(fā)揮。同時，也使樁周土體的承載力得到了增強(qiáng)。通過墊層土的補(bǔ)償作用，充分發(fā)揮復(fù)合土體的強(qiáng)度。二、變形協(xié)調(diào)條件71、無褥墊層情況樁體與樁間土協(xié)同工作的條件是基礎(chǔ)與其下地基土保持接觸。假設(shè)基礎(chǔ)是絕對剛性的，則樁頂沉降與基礎(chǔ)下樁間土面的沉降相等。由于在一般情況下，樁尖下土層壓縮量和樁尖平面以下

5、土層壓縮量是相同的。故樁體與樁間土共同工作的條件是：式中——樁身壓縮量；——樁尖刺入量；——樁尖平面以上樁間土壓縮量。該式表明：只有當(dāng)樁尖刺入量與樁身壓縮量之和等于樁間土壓縮量時，才能保證狀體和樁間土共同協(xié)調(diào)承載。2、有褥墊層情況設(shè)置褥墊層是，樁頂將產(chǎn)生刺入，樁體與樁間土協(xié)同工作的條件是基礎(chǔ)與其下地基土保持接觸。假設(shè)基礎(chǔ)是絕對剛性的，則樁頂沉降與基礎(chǔ)下樁間土面的沉降相等，這時樁土共同作用的條件是：等沉面以上，樁間土及墊層壓縮變形之和應(yīng)等于樁體的壓縮變形與樁頂刺入墊層中的刺入量之和，即：式中——等沉面以上樁側(cè)土層壓縮量；——等沉面以上樁體壓縮量；——墊層壓縮量；——樁頂刺

6、入墊層量。7等沉面以下，樁間土及下臥層壓縮變形之和應(yīng)等于樁體的壓縮變形與樁底刺入下臥層中的刺入量之和，即：式中——等沉面以下樁側(cè)土層壓縮量；——等沉面以下樁體壓縮量；——下臥層壓縮量——樁底刺入下臥層量。三、加固機(jī)理1、樁體的置換作用CFG樁中的水泥經(jīng)水解和水化反應(yīng)以及與粉煤灰的凝硬反應(yīng)生成不溶于水的結(jié)晶話和物，這些物質(zhì)以纖維狀結(jié)晶，并不斷生長延伸充填到碎石屑的孔隙中，相互交織行程空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將原來由點(diǎn)-點(diǎn)接觸和點(diǎn)-面接觸的骨料粘結(jié)在一起，使樁體的抗剪強(qiáng)度和變形模量均大大提高。CFG樁所承擔(dān)的荷載遠(yuǎn)大于樁間土，樁體的進(jìn)入起到了對地基土的置換作用。2、擠密作用7CFG樁

7、屬高粘結(jié)強(qiáng)度樁，其復(fù)合地基擠密作用在一般軟弱土層中表現(xiàn)并不明顯，但在擠密效果良好的土層中成樁，樁間土的擠密效果顯著。表現(xiàn)在兩方面：一是對樁間土的直接的擠密，使樁間土獲得了類似圍壓的作用，二是基礎(chǔ)荷載通過褥墊層作用于樁間土，使樁間土豎向附加應(yīng)力增加，當(dāng)增加時，樁間土水平附加應(yīng)力也隨之增加，從而調(diào)高了樁周土對樁體的側(cè)摩阻力。式中——樁間土泊松比排開樁本身的幾何參數(shù)，以上兩個方面是CFG樁在地基處理中表現(xiàn)的直接作用，從規(guī)范中給出的下面兩公式可明顯看出：式中——復(fù)合地基承載力特征值；m——面積置換率；——單樁承載力特征值；——樁的截面積；——樁間