地基处理及桩基技术讲义.doc
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第一讲 CFG桩复合地基(一) 目录 概述 2.CFG 桩体材料 3.CFG桩设计计算 4.CFG桩施工工艺 5.实施举例 1.概述 CFG桩是在碎石桩体中掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和,制成的一种粘结强度较高的桩体,称之为水泥粉煤灰碎石桩(Cement Fly-ash Gravel Pile),简称为CFG桩。 CFG桩与碎石桩不同主要体现在:单桩承载力、复合地基承载力、地基变形、三轴应力应变曲线及适用范围等方面,如表1所示。 CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成CFG桩复合地基。 CFG桩复合地基技术是由中国建筑科学研究院地基所研制成功的,并于1996年被国家列为重点推广项目。CFG桩的施工早期常用振动沉管机设备,现在施工长桩多用超流态混凝土压灌工艺,即利用新型中空式长螺旋钻机一次性钻进至设计孔深,从钻杆内(内径通常不小于150mm)泵压超流态混凝土,边压注CFG料边提升钻杆至桩顶而成桩的一种工艺。施工CFG短桩多采用长螺旋钻机或人工洛阳铲干成孔,孔底夯实,浇灌CFG料并用振捣棒振密工艺。 表1 碎石桩与CFG桩的对比?
碎石桩
CFG桩
单桩承载力
桩的承载力主要靠桩顶以下有限长度范围内桩周土的侧向约束。当桩长大于有效桩长时,增加桩长对承载力的提高不大。以置换率10%计,桩承担荷载占总荷载的百分比为15%~30%。
桩的承载力主要来自全桩长的摩阻力及端承载力,桩越长则承载力越高。以置换率10%计,桩承担荷载占荷载的百分比为40%~75%。
复合地基承载力
加固粘性土复合地基承载力的提高幅度较小,一般为0.5~1倍。
承载力提高幅度有较大的可调性,可提高4倍或更高。
变形
减少地基变形的幅度较小,总的变形量较大。
增加桩长可有效地减少变形,总的变形量小。
三轴应力应变曲线
应力应变曲线不呈直线关系,增加围压,破坏主应力差增大。
应力应变曲线为直线关系,围压对应力~应变曲线没有多大影响。
适用范围
多层建筑地基。
多层和高层建筑地基。
3.CFG桩设计计算 3.1单桩竖向承载力特征值 单桩承载力特征值Ra下式计算: ? 式中:Ra—单桩承载力特征值(KN); qsi—第i层土侧摩阻力特征值(Kpa),可按地区经验确定; qp—桩端端阻力特征值(kPa),可按地区经验确定; Ap—单桩截面积(m2); Up—桩周长(m); li-第 i层土厚度(m); n——桩长范围内划分的土层数; ap---桩端端阻力发挥系数, 与增强体的荷载传递性质、增强 体长度及桩土相对刚度密切相关,CFG桩设计一般取1.0。 当用单桩静载试验求得单桩极限承载力Ru后,Ra也可按下式计算: 3.2CFG桩复合地基按下式计算 复合地基承载力特征值fspk如下: Ra—单桩承载力特征值(KN); AP—单桩截面积(m2); fsk—处理后基础持力层承载力特征值Kpa,对于非挤土成桩工艺,可取天然地基承载力特征值;对于挤土成桩工艺,一般粘性土可取天然地基承载力特征值,对松散砂土、粉土可取天然地基承载力特征值的1.2~1.5倍原土强度低的取大值。 —桩间土发挥系数,可按地区经验确定,无经验时可取0.9~1.0; —单桩承载力发挥系数,可按地区经验确定,无经验时可取0.8~0.9。 可根据该规范公式计算面积置换率m,进而确定桩间距。? 面积置换率m=d2/de2,d为桩身平均直径(m),de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径(m),等边三角形布桩de=1.05s,正方形面桩de=1.13s,矩形布桩de=1.13(S1S2)1/2,S、S1、S2分别为桩间距、纵向桩间距和横向桩间距。 桩的数量也可按下式核实: 式中:m——面积置换率 A——基础面积; AP——桩断面面积; n——面积为A时的理论布桩数。 实际布桩时受基础尺寸及形状影响,布桩数有一定的增减。 3.3桩体强度 CFG桩桩身强度应满足下式要求。 当复合地基承载力进行基础埋深深度修正时,桩身强度应满足下式: fcu——桩体试块(边长150mm立方体)标准养护28d的立方体抗压强度平均值(kPa); ——基础底面以上土的加权平均重度(kN/m3),地下水位以下取有效重度; d——基础埋置深度(m); fspa——深度修正后的复合地基承载力特征值(kPa)。 3.4褥垫层厚度 褥垫层厚度宜为桩径的40%~60%,当桩距过大或根据需要,褥垫层的厚度也可适当地加大。 褥垫层的材料可用碎石或级配砂石(限最大粒径)、粗砂和中砂。
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