试论水泥粉煤灰碎石桩的工程设计应用苏海峰

试论水泥粉煤灰碎石桩的工程设计应用苏海峰

苏海峰

江苏浩森建筑设计有限公司徐州分公司江苏省徐州市221000

摘要：水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）是建筑工程地基处理中的重要方法，采用CFG桩复合地基，可比一般的桩基节省造价30%以上，本文借助某市建筑工程水泥粉煤灰碎石桩复合地基为例进行研究，重点对水泥粉煤灰碎石桩设计、技术要点等方面进行分析，为进一步提高水泥粉煤灰碎石桩设计质量提供参考。

关键词：水泥粉煤灰碎石桩；褥垫层；结构设计

水泥粉煤灰碎石桩技术在地基处理中有着非常重要的作用，为了更好的提高CFG桩设计质量，以及有效推广CFG桩复合地基技术在建筑工程中的应用，本文将以某市一项目为分析对象，根据上部结构所需的地基承载力对桩长、桩距和褥垫层进行研究，确定合理的设计方案。

水泥粉煤灰碎石桩法

1.1概述

水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩，也是近年来新开发的一种地基处理技术。这种地基加固方法吸取了振冲碎石桩和水泥搅拌桩的优点。第一，施工工艺简单，与振冲碎石桩相比，无场地污染，振动影响小。第二，所用材料仅需少量水泥，便于就地取材。第三，受力特性与水泥搅拌桩类似。

CFG桩法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。水泥粉煤灰碎石桩应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层，复合地基设计时应进行地基变形验算。

1.2加固机理

CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成复合地基。由于CFG桩是高粘结强度桩，褥垫层作为传力层，是CFG桩复合地基不可缺少的一部分。

其加固软弱地基主要有三种作用：

(1)桩体作用：CFG桩是具有一定粘结强度的刚性桩。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了桩体作用。

(2)挤密与置换作用：当CFG桩用于挤密效果好的土时，其振动和挤压作用使桩间土得到挤密，复合地基承载力的提高既有挤密又有置换；当CFG桩用于不可挤密的土时其承载力的提高只是置换作用。

(3)褥垫层作用：基础荷载通过褥垫层向桩间土扩散，共同承载上部荷载。

2、水泥粉煤灰碎石桩的结构设计

在结构设计方面应注意以下几点技术指标：

⑴水泥粉煤灰碎石桩可只在基础范围内布置，桩径宜取350～600mm。

⑵桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取3～5倍桩径。

⑶桩顶和基础之间应设置褥垫层，褥垫层厚度宜取150～300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。

⑷桩长设计要求，桩端持力层应选择承载力相对较高的土层。

⑸桩身强度:混凝土强度满足设计要求，通常≥C15。

⑹桩间距：宜取3-5倍桩径；桩垂直度:≤1.5%。

⑺褥垫层:宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，不宜选用卵石，最大粒径不宜大于30mm。厚度150-300mm，夯填度≤0.9。

实际工程中以上参数应根据地质条件、基础类型、地基承载力和变形要求等条件来确定。通常情况下，CFG桩设计需要结合上部结构对地基的要求与施工现场地质因素进行考量，合理确定桩长、桩径、置换率等，同时要对复合地基的承载力与沉降情况进行检测。

本文以某市工程为例，对其水泥粉煤灰碎石桩进行研究。此工程包括4栋高层住宅(17F)及单层地下车库。根据上部结构计算后，拟建17层建筑物基底压力约为290kPa。以2号土为持力层，天然地基（或换填土地基）强度不能满足高层住宅上部荷载的承载要求，拟采用CFG桩复合地基。地勘报告中各层土参数见下表。

某项目采用低应变动力检测中的反射波法，用于检测桩身混凝土的完整性，推定缺陷类型及其在桩身中的位置，也可对桩长进行核对，对桩身混凝土的强度等级作出评估。抽测点位均匀布置，并针对地勘报告显示的薄弱位置重点检测。实际工程中如何定性定量计算CFG桩复合地基承载力，涉及诸多因素，至今理论还未有定论。因此，对CFG桩复合地基承载力检测采用复合地基载荷试验是正确的，必须的。准确的地基静载荷试验作为确定CFG桩复合地基承载力的依据，对充分合理利用复合地基承载力是非常重要的。

CFG桩地基加固技术是软弱地基常用的地基处理方法之一，在工程中应用时应认真研究工程地质情况，进行合理的设计，在施工过程中注意关键工序的控制，以保证竣工后的复合地基的承载力标准值满足工程要求。

参考文献

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