CFG樁復(fù)合地基技術(shù)應(yīng)用綜述

趙希波

山東威建巖土科技有限公司 山東威海 264205

CFG（水泥粉煤灰碎石樁）是中國建筑科學(xué)研究院于20世紀80年代末開發(fā)的一種新型基礎(chǔ)加固技術(shù)。CFG樁復(fù)合地基工作系統(tǒng)由單樁，樁間土層和墊層組成，基礎(chǔ)承載力高。CFG樁復(fù)合地基可以充分支撐剛性樁和材料的承載力，可以充分發(fā)揮天然地基的承載力，同時工業(yè)廢灰作為無需加固的混合料使用，這將大大減少技術(shù)。因此，成本帶來了很高的經(jīng)濟和社會效益。CFG樁施工系統(tǒng)對粘土，粉土，砂土和濕陷性黃土具有很大的優(yōu)勢，目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工程國家工業(yè)標準JGJ79-2012“建筑地基處理技術(shù)規(guī)范”。

圖1 CFG樁工作系統(tǒng)

1 CFG樁復(fù)合地基工作性狀

堆入CFG樁的施工工藝與普通混凝土攪拌樁基本相同，倒入樁內(nèi)時，反應(yīng)迅速，化學(xué)反應(yīng)，水不溶性穩(wěn)定晶體，如硅酸鈣水合物和硅酸鈣水合物形成。它是一種化合物。結(jié)晶化合物隨著時間的推移而生長并長大以填充礫石和碎石的孔隙，從而形成更高強度的更硬的CFG堆[7-9]。在CFG樁的成型過程中，不可避免地會對周圍地面產(chǎn)生壓實作用，提高樁的土壤輸送連接能力，樁和土共用荷載，大大提高天然地基的可加工性。它完成了。墊層是CFG樁-土復(fù)合地基的重要組成部分，合理的墊層充分調(diào)動了樁間土的承載力，大大提高了樁-土復(fù)合地基的承載性能。CFG樁操作系統(tǒng)的優(yōu)點不僅在于充分發(fā)揮了硬樁體的作用，而且充分挖掘了樁間土的承載力，明顯改善了基礎(chǔ)的變形狀態(tài)，并且復(fù)合地基可以大大提高可支持性[1]。

1.1 復(fù)合地基沉降

CFG樁復(fù)合地基沉降計算是工程設(shè)計的重要步驟，復(fù)合地基的沉降應(yīng)在設(shè)計要求范圍內(nèi)嚴格管理。復(fù)合地基的沉降通常由兩部分組成：加固區(qū)的沉降和下部區(qū)的沉降。底層解決方案通常根據(jù)分層規(guī)范計算，并根據(jù)項目的實際情況選擇加固區(qū)域解決方案的計算方法。

1.2 樁土應(yīng)力比

樁對地應(yīng)力比是指樁間應(yīng)力與地應(yīng)力之比，即n=σp/σs，其大小與復(fù)合地基的正常性能直接相關(guān)。研究表明，墊層間距，樁徑，樁長和墊層厚度影響樁-土應(yīng)力比：樁間距越大，樁-土應(yīng)力比越大。隨著樁間距的增大，復(fù)合地基面積的位移速率減小，樁的荷載分擔(dān)增加，應(yīng)力集中發(fā)生，樁土應(yīng)力比隨樁徑增大而減小。當樁間距恒定時，樁徑增大，樁的載荷分擔(dān)減小，當樁長增加時，樁土應(yīng)力比增大，隨著墊料厚度的增加，坡度變得更好。剛度越大，樁之間土壤的載荷越大，樁土應(yīng)力比越低。

2 工程應(yīng)用及相關(guān)研究

2.1 路板工程

通過低應(yīng)變測量，單樁承載力和復(fù)合地基承載力試驗，對鐵路客運專線CFG樁復(fù)合地基進行了試驗。根據(jù)理論計算，復(fù)合地基承載力為602kPa，實際試驗結(jié)果為735kPa，表明計算偏差按標準公式計算。數(shù)值分析表明，CFG樁頂應(yīng)力和樁間土應(yīng)力隨荷載的增加而增大，但頂應(yīng)力增加率大于樁間增加率。此外，當荷載較小（132kPa）時，CFG樁與樁的地應(yīng)力分擔(dān)比基本相同，分別為40．2%和59．8%，當荷載較大（530kPa）時，CFG樁與樁的地應(yīng)力分擔(dān)是費率是一樣的。差異分別為61．1%和38．9%，之后樁土應(yīng)力比逐漸減小和穩(wěn)定。

2.2 建立基礎(chǔ)工程

通過現(xiàn)場試驗測試了不同坩堝材料和不同坩堝厚度對CFG樁復(fù)合地基工作性能的影響。原位靜載試驗表明，墊層是樁-土復(fù)合地基工作系統(tǒng)的重要組成部分，不同墊層的厚度與樁-地應(yīng)力比和荷載分擔(dān)直接相關(guān)，確定復(fù)合基礎(chǔ)的性能。墊層厚度可以很薄（＜0．2m），樁土應(yīng)力比可以達到20或更大，隨著墊層厚度的增加（0．2-0．3m），樁土應(yīng)力比顯著降低。充分發(fā)揮，樁土調(diào)整效果顯示出優(yōu)良的工作性能，墊層厚度較厚（＞0．3m），樁土應(yīng)力比-墊厚度曲線的壓痕點出現(xiàn)。它很大。有一系列合理的墊層厚度（0．2至0．3米）清晰，墊子的合理厚度可以堆積，與土壤充分協(xié)調(diào)的作用。試驗還發(fā)現(xiàn)，緩沖材料對樁土應(yīng)力比的調(diào)整和影響也很明顯。樁礫石緩沖材料-土壤應(yīng)力比最大，其次是粗砂和細砂[2]。

2.3 數(shù)值模擬

ANSYS對CFG樁復(fù)合地基在堤防填筑工作中的性能數(shù)值分析表明，有限元法計算的CFG樁荷載-沉降（p-s）曲線與工程測量曲線完全吻合。結(jié)果表明。研究表明，在荷載作用下，樁與土之間存在相互作用，樁的側(cè)向摩擦迅速蔓延到樁間土壤中，使土體經(jīng)歷明顯的沉降變形。樁的橫向摩擦在載荷傳遞過程中起主要作用。應(yīng)力-位移分布與摩擦樁非常相似，清楚地顯示了摩擦樁的承載特性，樁土應(yīng)力比隨著路堤荷載的增加而逐漸增大，最終穩(wěn)定有一種傾向。開東軍改變CFG樁復(fù)合地基工作的墊層厚度進行樁長數(shù)值模擬和山路填充樁間距的PLAXIS[3]。

3 結(jié)語

CFG樁復(fù)合地基技術(shù)自20世紀80年代以來得到了廣泛的應(yīng)用，在高速公路，高速鐵路和工業(yè)與土木工程基礎(chǔ)的建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文對CFG樁復(fù)合地基技術(shù)的主要研究成果進行了分類和評述，指出了工程推進應(yīng)用中面臨的新問題以及需要進一步解決的主要研究方向。我們希望為廣大工程師和科研人員提供有益的參考和指導(dǎo)。