[工程科技]毕业论文_CFG桩.doc

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1、河北工业大学2011届毕业论文 1 引言近年来，为了满足在土建、交通、水利等方面工程建设中提出的地基处理要求，我国引进、发展了各种地基处理技术，积累了相当丰富的经验，地基处理水平得到了很大提高。 目前国内地基处理的方法繁多，地基处理手段越来越多样化，为了选出一种最优方案。本工程首先根据工程地质条件、经济性考虑和环境影响选定了 CFG桩复合地基对本场地进行地基加固初步设计计算。本工程主要是对地基进行人工加固使其承载力得到提高，以满足建筑物对地基承载力的要求。 CFG 桩复合地基是一种新的地基处理技术，CFG 桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题,于1988年立题进行试验研究,并应用于工程实

2、践，CFG桩复合地基试验研究成果于 1992 年由建设部组织鉴定，专家们认为：该成果具有国际领先水平。CFG 桩复合地基成套技术，1994 年被建设部列为全国重点推广项目,1997 年视为国家级工法，并列入国家行业标准建筑地基处理技术规范。随着 CFG桩复合地基在全国范围内推广及应用,特别是近几年的发展,CFG 桩复合地基技术在我国的基本建设中起了非常重要的作用，从建筑到道路、煤矿均得到普遍应用。特别是近几年，该技术在北方地区的高层建筑地基处理中得到应用，使得 CFG桩从设计到施工已积累了大量实践经验。 本工程采用 CFG桩对地基土进行加固处理，施工工艺为长螺旋成孔管内泵压灌注CFG桩混合料成

3、桩。取得了很好的加固效果。由于本人水平相当有限，在设计中难免有错误和不足，敬请老师和同学指导纠正。1.1 地基处理技术发展现状 地基处理是古老而又年轻的领域。灰土垫层基础和短桩处理在我国应用历史悠久，可追溯到数千年前。而大量进行的地基处理技术是伴随现代文明而产生的。近几年来，国内外在地基处理方面发展十分迅速。老方法不断改进，新方法不断涌现，目前国内外已有的方法多至百种以上。 就地基处理而言，按其原理和做法的不同可分为以下四类： （1）排水固结法。利用各种方法使软粘土地基排水固结，从而提高土的强度和减小土的压缩性。 （2）振密、挤密法。采用各种措施，如振动、挤密等，使地基土体增密，以提高土的强度

4、，降低土的压缩性。 （3）置换及拌入法。以砂、碎石等材料置换软土地基中部分软土，或在松软地基中掺入胶结硬化材料，或向地基注入化学药液产生胶结作用，形成固体，达到提高地基承载力、减小压缩量的目的。 （4）加筋法。通过在地基中埋设强度较大的土工聚合物，以达到加固地基的目的。 随着地基处理技术和复合地基理论的发展，近些年来，复合地基技术在我国得到广泛应用。目前主要应用的复合地基类型主要有：由多种方法形成的各类砂石桩复合地基，水泥土桩复合地基，低强度桩复合地基，土桩、灰土桩复合地基，钢筋混凝土桩复合地基，薄壁筒桩复合地基，加筋土地基等。复合地基技术在房屋建筑、高等级公路、铁路、堆场、机场、堤坝等土木工

5、程建设中得到广泛应用。复合地基技术的推广应用长生了良好的社会效益和经济效益。1.2 地基处理方法的选用原则 地基处理方法众多，每种处理方法都有各自的适用条件、局限性和优缺点，每种处理方法的作用通常又具有多重性。加之地基土成因复杂，性质多变，具体工程对地基的要求不尽相同，施工机械、技术力量、施工条件和环境条件等千差万别，这使得在选择地基处理方案时，应从实际出发，对具体的地基条件、处理要求(包括处理前后地基应达到的各项指标、处理范围、工程进度等)工程费用以及施工机械、技术力量和材料等因素进行综合分析、比选处理方案。在选择处理方案时还应提高环保意识，注意节约能源和保护环境。尽量避免地基处理时对地面和

6、地下水产生污染、振动和噪音对周围环境的不良影响等。 选择地基处理方案前，应进行深入调查，充分收集资料。在调查、收集资料时，应考虑以下五方面的内容： （1）上部结构和基础设计情况； （2）各工程实际的工程地质条件； （3）施工用地、施工工期、工程用料来源等； （4）施工时对周围环境的影响； （5）施工单位技术力量、机具设备、施工管理水平及施工经验。 针对具体工程的具体处理要求，本着技术上安全可靠，经济上节约、合理，节省费用的原则，进行精心设计。同时在设计时，还应充分考虑环保问题，减小或避免对周围空气、地面和地下水的污染以及对周围振动、噪音等影响。1.3 地基处理方法的选定 复合地基的处理已经走过

7、了很多个年头，也有很多的工程实践和经验，但随着文明的发展，各种新型现代建筑的出现，楼层的不断增高，工程地质情况越加的复杂，同时也有经济上的要求，使得新方法和新技术不断的出现，传统的处理方法有着固有的缺点，例如散体的碎石桩，主要应用于加固散粉细砂，粉土，可液化土及挤密效果好的填土，对于施工地质环境有一定的局限性，施工过程中产生振动和污染，在居民区和城区施工受到一定限制。CFG针对碎石桩的缺点发展起来。2 CFG桩复合地基2.1 CFG桩复合地基简介 水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩。它是在碎石桩的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，和桩间土、褥垫层一起形成复

8、合地基。 CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端座落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。因此垂直承载力世纪首先是将土的承载力能力充分利用，不足的部分由CFG桩来承担。由于CFG桩复合地基置换率不高，基础下桩间土承受的荷载是一个不小的数值。总的荷载扣除桩间土承担的荷载，才是CFG桩应承担的荷载。显然与传统的桩基设计相比，桩的数量可以大大减少，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为参加料，大大降低了工程造价。 CFG桩复合地基由中国建筑科学院研制成功，现已列入国家行业标准建筑地基处理技术规范 。该技术已在全国23个省、市广泛推广应用，与桩基相比，由于CFG桩桩体材

9、料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载力，工程造价一般为桩基的1/31/2，经济效益和社会效益非常显著。 特别是近10年来，该技术已在南方地区的软基处理中应用，仅就南方地区近几年的不完全统计，已有多条线路的地基处理采用了CFG桩加固技术。由于CFG桩复合地基技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉的特点，目前已成为铁路、工民建应用最普遍的地基处理技术之一。CFG 桩复合地基是一种新的地基处理技术， CFG 桩复合地基试验研究是建设部“七五”计划课题 , 于 1988 年立题进行试验研究 , 并应用于工程实践， CFG 桩复合地基试验研究成果于 1992 年由建设

10、部组织鉴定 , 专家们认为：该成果具有国际领先水平。 CFG 桩的骨干材料为碎石，用以改善桩体级配，增强桩体强度；粉煤灰有降低低水泥标号的作用，又可使桩体具有明显的后期强度。这种地基加固方法吸取了碎石桩和水泥搅拌桩的优点，其一，施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样，工艺简单，与碎石桩相比，无场地污染，振动影响也小；其二，所用材料仅需少量水泥，便于就地取材；节约材料；其三，受力特性与水泥搅拌桩类似。 CFG 桩的掺入料粉煤灰是燃烧发电厂排出的一种工业废料，它是磨至一定细度的粉煤灰在煤粉炉中燃烧（ 1100 1500 ）后，由收尘器收集的细灰，简称干灰。用湿法排灰所得的粉煤灰称为湿灰，由于部分活性先行

11、水化，所以其活性也较干灰为低，粉煤灰的活性是影响混合料强度的主要指标，活性越高，混合料需水量越少，强度越高；活性越低，混合料需水量越多，强度越低。不同的发电厂收集的粉煤灰，由于原煤种类、燃烧条件、煤粉细度、收灰方式的不同，其活性有很大差异，所以对混合料的强度有很大影响。粉煤灰的活性决定于各种粒度 AL2O3 和 SiO2 的含量，CaO 对粉煤灰的活性也很有利。粉煤灰的粒度组成是影响粉煤灰质量的主要指标，一般粉煤灰越细，球形颗粒越多，水化及接触界面增加，容易发挥粉煤灰的活性。 CFG 桩的骨料碎石，掺入石屑是填充碎石的空隙，使级配良好。接触比表面积增大，提高桩体抗剪强度。 CFG 桩复合地基一

12、般适用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土地基；既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。当 CFG 桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密作用又有置换作用；当 CFG 桩用于挤密效果差的土时承载力的提高只与置换作用有关。与其他复合地基的桩型相比， CFG 桩由于桩体材料较轻，置换作用特别明显。就基础形式而言， CFG 桩复合地基既适用于条形基础（有地梁）、独立基础，又适用于筏基、箱型基础。 随着 CFG 桩复合地基在全国范围内推广及应用 , 特别是近几年的发展， CFG 桩复合地基技术在我国的基本建设中起了非常重要的作用，从建筑到道路、煤矿均得到普遍应用。特别是近几年，该

13、技术在北方地区的高层建筑地基处理中得到应用，据不完全统计，已有 300 余栋高层建筑地基处理采用了 CFG 桩加固技术。因此，近年来，对 CFG 桩复合地基各方面的研究也取得了很多成果： （1）关于 CFG 桩复合地基工程特性的研究， 阎明礼教授和张东刚高工做了大量的试验工作，总结了其工程特性； （2）关于 CFG 桩复合地基的设计，赵其华、李建光提出了沉降量和承载力双重控制的 CFG 桩复合地基的设计思想； （3）关于 CFG 桩桩体材料特性的试验研究方面，范云、汪英珍通过对 CFG 桩桩体材料的室内配比试验，获得了不同配比条件下桩体材料强度变化规律，提出了 CFG 桩桩体材料配比是应遵循的

14、某些原则和方法； （4）关于 CFG 桩复合地基承载性状方面，张晶、李斌等进行了大量的试验研究，通过对工程上较软弱土层进行复合地基处理后的静载试验结果，分析了 CFG 桩复合地基承载性状，并对单桩、桩土复合、桩间土等不同的复合地基试验结果进行了分析对比，得出 CFG 桩的后期强度增长幅度较高，对整体桩的性状是有利结论。 （5）关于 CFG 桩复合地基在工程实例中的应用研究， 阎明礼教授和张东刚高工做了大量的工程实例应用研究，总结了很多工程经验。关于 CFG 桩复合地基的变形、边载条件、力学特性等的研究，很多专家作了大量的研究工作并得出了相应的规律和结果。每一种地基基础处理方法，都有其使用的地质

15、条件和范围，以及特定的施工方法，在不同的条件下，会遇到不同的问题，都要有不同的处理方法。CFG桩复合地基处理技术，具有施工速度快、工期短、质量容易控制及工程造价低廉等特点，因此，近年已成为各地区高层建筑中主要的地基处理技术之一；但是，由于每个地区地质条件差别很大，以及周围环境条件的不同，近几年来施工中遇到很多不同的问题，有些导致了不同程度的经济损失，应引起足够的重视并加以研究，为以后工程提供经验，防患于未然； 设计、施工方法的正确与否，关系到工程的安全、造价的高低、工期的长短。 目前国内许多工程都采用了CFG 桩复合地基进行地基加固，取得了很好的工程效果和经济效果，具有很好的应用前景。2.2

16、CFG桩工程特性 2.2.1 承载力提高幅度大，可调性强CFG桩桩长可以从几米到20多米，并且可全桩长发挥桩的侧阻力，桩承担的荷载占总荷载的百分并可在40%75%之间变化，使得复合地基承载力提高幅度大并具有很大的可调性。2.2.2使用范围广在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。 2.2.3 刚性桩的性状明显CFG桩像刚性桩一样，可全长发挥侧阻，桩落在好的土层上时，具有明显的端承作用。2.2.4 桩体的排水作用就震动沉管CFG桩而言，当CFG桩在饱和粉土和砂土中施工时，由于沉管和拔管的震动，会使土体产生超孔隙水压力。较好透水层上面

17、还有透水层较差的土层时，刚刚施工完的CFG桩将是一个良好的排水通道，孔隙水将沿着桩体向上排出，直到CFG桩体结硬为止。这样的排水过程可以延续几个小时。2.2.5 时间效应单就利用振动沉管机施工时，将会对周围土产生扰动，特别是对灵敏度较高的土，会使结构破坏、强度降低。施工结束后，随着恢复期饿增长，结构强度会有所恢复。2.2.6 桩体强度和承载力的关系当桩体强度大于某一数值时，提高桩体强度对复核地基的承载力没有影响。2.2.7 复核地基变形小 2.3 CFG桩复合地基的特点CFG桩具有高强度、大桩距、大桩长的特点；桩身强度等级多在C5-C25之间，桩距一般为1.53.0米,桩端要求一定要打入持力层

18、。CFG桩以其施工工艺简单，操作方便，复合地基承载力高,沉降量小,具有广泛适用性和推广意义。CFG桩不需要排泥浆,不污染环境,成桩速度快。混合料具有一定的粘结强度和良好的和易性,使其在振动沉管的过程中不易离析,能保证桩身质量。CFG桩体内不设钢筋笼，可节约大量钢材。混合料易就地取材，沉降变形小及费用低，在软弱地基处理中得到了广泛的应用。 2.4 CFG桩的加固机理2.4.1挤密作用当CFG桩采用振动沉管成孔时，由于桩管振动和侧向挤压作用使桩间土得到了挤密，提高了桩间土的承载力。2.4.2置换作用CFG桩具有一定的粘结强度，设计上一般按C15C25混凝土强度设计，在上部荷载作用下桩身压缩性明显比

19、周围土体小。复合地基载荷试验结果表明，在荷载作用下首先是桩体受力，表现出比较明显的应力集中现象，其桩土应力比可达到1030，甚至更高，这一点是其它散体材料桩无法比拟的，复合地基强度较高。2.4.3桩体作用CFG桩属于刚性桩，它和桩间土共同作用，即具有复合地基的特点，也具有桩基的某些特征，在加固区范围内桩身的变形控制复合地基的变形，变形量很小。2.5 CFG桩荷载传递机理 CFG桩复合地基，当基础承受垂直荷载时，桩和桩间土都要发生变形。桩的强度及模量远比桩间土的大，桩的变形远比桩间土的变形小。但由于基础下面设置了一定厚度的褥垫层，桩体除向下刺入外，还可以向上刺入，伴随这一变化过程，垫层材料的流动

20、补偿使之不断调整补充到桩间土上，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终参与共同工作。 当CFG桩复合地基承受水平荷载时，由于一定厚度的褥垫层的存在，作用在桩顶和桩间土上的剪应力相差不大，桩顶受的剪力占水平荷载的比例大体与面积置换率相当，即此时桩受的水平荷载很小，水平荷载主要由桩间土承担。试验表明，褥垫层厚度越大，桩顶水平位移越小，即桩顶承受的水平荷载越小。2.6 CFG成桩基本原理 CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了

21、桩间土承担的荷载。 夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按一定配比，在孔外充分拌和均匀制成水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土桩。桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基。 夯实水泥土桩作为中等粘结强度桩，不仅适用于地下水位以上淤泥质土、素填土、粉土、粉质粘土等地基加固，对地下水位以下情况，在进行降水处理后，采取夯实水泥土桩进行地基加固，也是行之有效的一种方法。夯实水泥土桩通过两方面作用使地基强度提高，一是成桩夯实过程中挤密桩间土，使桩周土强度有一定程度提高，二是水泥土本身夯实成桩，且水泥与土混合后可产生离子交换等一系列物理化学反应，使桩体本身有较高强度，具有

22、水硬性。复合地基设计中，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层，对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层，复合地基承载特性与桩基础相似，桩间土承载能力难以发挥，不能成为复合地基。基础下设置褥垫层，桩间土载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降，即使桩端落在好土层上，也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上，使桩土共同承担荷载。 由基体（天然地基土体）和两种增强体三部分组成的人工地基，既能发挥CFG桩高承载力和良好的排水作用的特点，又因CFG桩的插入而使水泥土桩的侧限约束作用得到增强。同时，由于设置了夯实水泥土桩，地基土的变形能力可得到有效的改

23、善，并同时提高了土体的抗剪强度，亦可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。2.7 CFG桩与灌注桩的区别CFG桩由于不配钢筋，桩径可做的细一点，相应比表面积较大，单方混凝土发挥的承载力（摩擦为主）较高，另外CFG桩和桩间土可以共同作用。但由于其抗水平、拉力、拔力、压曲都是有限的。所以其复合地基不可“无限制提高”。钻孔灌注桩由于需配钢筋，考虑到钢筋保护层厚度，及灌注导管的影响，其直径不宜太小，单方混凝土发挥的承载力较小，再加上配有钢筋，所以在两种方案均可采用时灌注桩成本较高。 灌注桩和CFG桩是两种完全不同的设计理念，传力的机理也完全不同，在选用方案时一定要从实际的工程需要出发。 灌注桩是基础的一个

24、构件，桩是锚固在承台内，桩的主筋与承台的钢筋是连接的，因此桩可以传递压力、拉力、弯矩和剪力，桩能抵抗水平力，能调整建筑物基础的变形。 CFG桩其实并不是一种传统意义上的桩，而仅是对地基的一种加固以提高地基的承载能力，特别要注意的是在基础和CFG桩之间还有褥垫相隔，只能传递压力，不可能传递拉力、弯矩和剪力，不具有抵抗水平力的能力。 因此评价这两种方案，不能只考虑桩侧摩阻力和桩端阻力。而且即使是考虑这两个参数，也并不是完全相同的，CFG桩是挤土的，灌注桩是不挤土的，在软土中采用CFG桩所产生的问题和沉管灌注桩是一样的。 如果建筑物的荷载不大，水平荷载不是控制设计的，而采用天然地基的承载力不够，就有

25、可能采用CFG桩或其他的地基处理方法加固地基。2.8褥垫层作用褥垫层是桩顶和基础底之间加一层散体材料，若褥垫层厚度过小，桩间土承载能力不能充分发挥，厚度过大，桩承担的荷载太小，复合地基中桩的设置又失去意义。按规范规定，褥垫层厚度宜取150300mm。 褥垫层的作用如下: （1）使桩、土共同承担竖向荷载 褥垫层设置后，能使桩体的顶部和桩端都有上下刺人变形条件，在给定荷载作用下，桩承担较多的荷载，随着时间增长，桩产生一定沉降，荷载逐渐向桩间土体转移，即使桩端地基士很好，桩端变形小，但桩顶也有向褥垫层刺人条件，所以有了褥垫层能保证桩土较好的共同承担外荷载;(2)减小基础的应力集中 当褥垫层厚度趋于零

26、时，近似钢筋混凝土桩和承台的作用，这时承台基础要验算冲切承载力。加了褥垫层后起到扩散应力作用，同时桩顶和桩间土应力之比值显著降低，随着荷载增加应力比趋于一常数。(3)使基础底面压力分布更均匀 通过散体褥垫层的调整，随着荷载增加或变化，能使基底压力更均匀分布。(4)抗水平力作用 类似地震作用的水平荷载，CFG桩复合地基主要是通过基础与褥垫层之间的摩擦力和基础侧面土压力承担，褥垫层又是散体结构，所以传递到桩体的水平力较小或为零，这就是桩体可不配筋的缘由。3 CFG复合地基设计3.1 CFG桩复合地基的几个基本概念3.1.1 复合地基置换率 复合地基中，一根桩和它所承担的桩间土体为一一复合土体单元。

27、在这一复合土体单元中，桩的断面面积 和复合土体单元面积A(复合土体桩间土面积与桩的断面面积之和)之比，称为面积置换率m， m=A （1）实际工程中，由于地基土岩性的变化，上部结构荷载的不均匀性以及基础平面尺寸等因素的影响，不可能整个基础下都是等间距布桩。对于只在基础下布桩的复合地基，桩的断面面积之和与基础总面积相等的复合土体面积之比称为平均面积置换率。3.1.2 桩土应力比对一复合土体单元，在荷载作用下，桩和桩间土受力如图1所示。为桩顶应力， 为桩间土表面应力则桩土应力比n为： （2） 图1 桩士受力示意图实际工程中，即使是单一桩型的复合地基，由于桩处在基础下部位不同或桩距不同，桩土应力比n也

28、不同。定义基础下桩的平均桩顶应力与桩间土平均应力之比为平均桩土应力比。3.1.3 桩土荷载分担比复合地基中，桩土荷载分担比可用 ，表示： （3） （4） 以上式中桩承担的荷载； 桩间土承担的荷载：P总荷载。依式(1)、(2)、(3)、(4)可推出 （5） （6） (7）3.1.4 复合模量复合模量表征复合土体抵抗变形的能力，数值上等于某一应力水平时复合地基应力与复合地基对变形之比，通常复合模量可用桩抵抗变形能力与桩间土抵抗变形能力的某种叠加来表示。 （8） 式中 桩体压缩模量； 桩间土压缩模量； 复合模量；但式(8)是在特定的理想条件下导出，即假设(1)复合地基上的基础半无限大，且基础绝对刚性

29、；(2)桩端落在坚硬的土层上，桩没有向下的刺入变形；(3)桩长l是有限的。3.2 CFG 桩复合地基承载力计算 复合地基承载力不是天然地基承载力和单桩承载力的简单叠加,需要对如下的一些因素予以考虑: 1 施工时对桩间土是否产生振动或挤密,桩间土承载力有无降低或提高 2 桩对桩间土有约束作用,使土的变形减少;在垂直方向上荷载水平不大时,对土起阻碍变形的作用,使土沉降减少;荷载水平高时起增大变形的作用 3 复合地基中桩的 Q-s 曲线呈加工硬化型,比自由单桩的承载力要高 4 桩和桩间土承载力的发挥都与变形有关,变形小时,桩和桩间土承载力的发挥都不充分 5 复合地基桩间土承载力的发挥与褥垫层厚度有关

30、 因而复合地基承载力特征值按（9） 计算: （9） 复合地基承载力特征值(kPa)； m 复合地基面积置换率； 单桩竖向承载力特征值(kN)； 桩的截面积()； 桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取075095，天然地基承载力较高时取大值； 处理后桩间土承载力特征值(kPa)，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。单桩竖向承载力特征值Ra的取值，应符合下列规定：1 采用单桩载荷试验时，应将单桩竖向承载力极限承载力除以安全系数2；2 无单桩载荷试验资料时，可按（10）、（11）计算确定： （10）同时满足 （11） 桩的周长(m)； qsi、qp 桩周第i层土

31、的侧阻力、桩端端阻力特征值(kPa)，可按现行国家标准建筑地基基础设计规范GBS0007有关规定确定； 第i层土的厚度(m)； 桩体混合料试块(边长150mm立方体)标准养护28天立方体抗压强度平均值(kPa)。经CFG桩处理后的地基，基础宽度地基承载力修正系数取零，基础埋深地基承载力修正系数取1.0。经深度修正后CFG桩复合地基承载力特征值fa为 (12)式中：基础底面以上土的加权平均重底，地下水位以下取有效重度； d 基础埋置深度（m），一般自室外地面标高算起。 CFG桩复合地基承载力计算时需满足建筑物荷载要求，当承受轴心荷载时： pkfa (13) 式中：pk 相应于荷载效应标准组合基础

32、底面处的平均压力值。承受偏心荷载时，除满足上式外，尚应满足下式要求： (14) 式中： 相应于荷载效应标准组合基础底面边缘的最大压力值。3.3 CFG桩复合地基变形计算 一般情况CFG桩复合地基沉降由三部分组成其一为加固深度范围内的压缩变形S1,其二为下卧层变形S2,其三为褥垫层变形S3由于S3数量很小可以忽略不计,则有 S=S1+S2 假定加固区复合土体为天然地基分层相同的若干层均质地基,不同的压缩模量都相应扩大,加固区和下卧层土体内的应力分布采用各向同性均质的直线变形体理论然后按分层总和法计算加固区和下卧层变形求和,地基处理后的复合地基沉降量（15）验算:（15）3.4 CFG桩复合地基的

33、设计 CFG桩复合地基通过褥垫层把桩和承台(基础)断开,改变了过分依赖桩承担垂直荷载和水平荷载的传统设计思想垂直承载力设计首先是将土的承载能力充分利用,不足的部分由CFG桩来承担由于CFG桩复合地基置换率不高,基础下桩间土承受的荷载是一个不小的数值总的荷载扣除桩间土承担的荷载,才是CFG桩应承担的荷载 CFG桩不只是用来加固软弱地基,对于较好的地基土,若建筑荷载较大,天然地基承载力不够或变形不能满足要求,也可以用CFG桩进行加固处理,在设计中,CFG桩不仅可以采用同一桩长,也可以根据设计条件和地质条件采用不同桩长不同桩间距,甚至CFG桩与其它桩型组合,如CFG桩与夯实水混凝土桩碎石桩等组合,形

34、成多桩型复合地基 3.4.1 CFG桩设计前需要具备场地勘测及建筑结构方面的资料 (1) 工程地质勘察报告 场地工程钻孔位置图地质剖面图; 场地各土层物理力学指标承载力特征值和固结试验e-p曲线,基底土的灵敏度评价; 标准贯入试验静力或动力触探试验等原位测试资料; 水文地质资料包括地下水类型水位标高或埋深,地下水是否对混凝土具有腐蚀性等; 拟建场地的抗震设计条件包括场地土类型建筑场地类别地基土有无液化等的判定; 有条件时,勘察单位应提供CFG桩侧阻力和端阻力等有关设计参数的资料(2) 建筑结构设计资料 建筑场地总平面图建筑和结构说明内容包括拟建建筑物与周围环境的关系,场地0.00与绝对标高的关

35、系等 基础平面图和剖面图,对于具有转换层或地下大空间等复杂结构形式的建筑,还应具备基础平面图和剖面图以外的其它结构图 设计要求的承载力和变形控制值 对应于荷载效应标准组合时的基底压力和对应于荷载效应准永久组合(不应计入风荷载和地震荷载作用)时的基底压力 3.4.2 CFG桩复合地基设计影响因素 CFG桩复合地基设计除满足复合地基承载力和变形条件外,还要考虑以下诸多因素进行综合分析,确定设计参数 (1) 施工设备和施工工艺 复合地基设计时需考虑采用何种设备和工艺进行施工,选用的设备穿透土层能力和最大施工桩长能否满足要求,施工时对桩间土和已打桩是否会造成不良影响 (2) 场地土质变化 场地土质的变

36、化对复合地基施工工艺的选择和设计参数的确定有着密切的关系,因此在设计时需认真阅读勘察报告,仔细分析场地土质特点在CFG桩施工前,应对基底土有一个全面的了解,必要时可及时调整设计 (3) 场地周围环境 场地周围环境是设计时确定施工工艺的一个重要因素当场地离居民区较近,或场地周围有精密设备仪器的车间和试验室以及对振动比较敏感的管线,施工不宜选择振动成桩工艺,而应选择无振动低噪音的施工工艺,如长螺旋钻管内泵压CFG桩工法;若场地位于空旷地区,且地基土主要为松散的粉细砂或填土,选用振动沉管打桩机施工显然是适宜的 (4) 建筑物结构布置及荷载传递 目前,CFG桩应用于高层建筑的工程越来越多,地基处理设计

37、时要考虑建筑物结构布置及荷载传递特性在设计时必须认真分析结构传递荷的特点以及建筑物对变形的适应能力,做到合理布桩,方可保证地基处理达到的预期目的 (5)地基处理的目的 设计时必须明确地基处理是为了解决地基承载力问题变形问题还是液化问题,解决问题的目的不同,采用的工艺设计方法布桩形式均不同 3.4.3 CFG桩复合地基设计参数 CFG桩复合地基设计主要确定5个设计参数,分别为桩长桩径桩间距桩体强度褥垫层厚度及材料 (1) 桩长L: CFG桩复合地基要求桩端落在好的土层上,这是CFG桩复合地基设计的一个重要原则因此,桩长是CFG桩复合地基设计时首先要确定的参数,它取决于建筑物对承载力和变形的要求土

38、质条件和设备能力等因素设计时根据勘察报告,分析各土层,确定桩端持力层和桩长,并按（10）计算单桩承载力 (2) 桩径d: CFG桩桩径的确定取决于所采用的成桩设备,一般设计桩径为350600mm(3) 桩间距s: 一般桩间距s=(3-5)d,桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载力和变形土性与施工机具一般设计要求的承载力大时s取小值,但必须考虑施工时相邻桩之间的影响,就施工而言希望采用大桩距大桩长,因此s的大小应综合考虑 (4) 桩体强度: 原则上,桩体配比按桩体强度控制,桩体试块抗压强度应满足（11） (5) 褥垫层厚度及材料: 褥垫层厚度一般取1030cm为宜,当桩径和桩间中过大时,综合

39、对土性的考虑,褥垫厚度还可适当加大褥垫层材料可用粗砂中砂碎石级配砂石(最大粒径不大于20mm) (6) 布桩 原则上,CFG桩可只布在基础范围以内对墙下条形基础,在轴心荷载作用下,可采用单排双排或多排布桩,且桩位宜沿轴线对称在偏心荷载作用下,可采用沿轴线非对称布桩对独立基础箱形基础筏基,基础边缘到桩的中心距一般为一个桩径或基础边缘到桩边缘的最小距离不宜小于150mm,对条基不宜小于75mm对可液化地基或有必要时,可在基础处某一范围设置护桩(可液化地基一般用碎石桩做护桩)布桩时要考虑桩受力的合理性,尽量利用桩间土应力产生的附加应力对桩侧阻力的增大作用通常桩间土应力越大,作用在桩上的水平力越大,桩的侧阻力也越大3.5 CFG桩施工工艺CFG桩复合地基于1988年提出并用于工程实践，首先选用的是振动沉管CFG桩施工