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1、第 09 卷 第 5 期 中 国 水 运 Vol.9 No.5 2009 年 5 月 China Water Transport May 2009 收稿日期：2009-04-15 作者简介：张坤（1980-），男，中铁第五勘察设计院集团有限公司地路院。 水泥粉煤灰碎石（CFG）桩工程应用研究 张 坤 （中铁第五勘察设计院集团有限公司地路院，北京 102600） 摘 要：水泥粉煤灰碎石桩（CFG 桩）由于其具有的特点而得到广泛的应用，本文结合具体工程地质条件，分别从 CFG 桩桩长、 单桩承载力、 桩间距等几个方面分析研究了其对 CFG 桩复核地基承载力、 地基总沉降的影响， 对 CFG 桩的设
2、计具有一定的指导意义。 关键词：复合地基承载力；地基总沉降量；桩长；单桩承载力；桩间距 中图分类号：TU472.3 +5 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2009）05-0252-02 水泥粉煤灰碎石桩， 简称 CFG 桩， 是在碎石桩的基础上 掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和后制成具有一 定强度的桩体， 与桩间土一起， 通过褥垫层形成 CFG 桩复合 地基，共同作用传递荷载到深层地基。由于其使用范围广、 大幅提高地基承载力、沉降量小、变形稳定快、工艺性好， 易于控制施工质量等特点而得到广泛的应用。 一、CFG 桩设计及构造要求 1设计要求 CFG 桩设计时应选择承载力相
3、对较高的土层作为桩端 持力层，综合地质情况、设计要求、施工工艺等各方面制定 合理参数。并应进行复合地基的地基变形验算，复合地基承 载力特征值应通过现场复合地基荷载试验确定。 2构造要求 CFG 桩桩径应根据震动沉桩机的管径大小而定， 一般桩 径为 350600mm；桩长可根据需挤密加固深度而定。 二、工程实例分析 1工程概述 某市一生活区多层住宅楼原地基地质条件很差，自上而 下地层分别为： （1）耕土和黏土：饱和，可塑软塑，均匀性差，承载 力标准值 62kPa，层厚为 0.51.1m。 （2）淤泥质粉土和淤泥：饱和，流塑，高压缩性，是主 要压缩层，承载力标准值 40kPa，层厚为 2.13.4
4、m。 （3）软土：饱和，软塑可塑，中高压缩性，局部缺 失，承载力标准值 64kPa，层厚为 0.71.4m。 （4）淤泥质粉土和淤泥：饱和，流塑，高压缩性，承载 力标准值 51kPa，层厚为 7.79.5m。 （5）淤泥质黏土夹粉土：顶部为绿灰色粉土，饱和，稍 密，中高压缩性；下部为灰色淤泥质土，饱和，流塑，高 压缩性土，分布广，层厚差异大，在 2.59.5m 之间，承载 力标准值 69kPa。 （6）黏土及粉质粘土：饱和，可塑，中等压缩性，层顶 标高起伏较大，层厚差异悬殊，层厚为 2.37.8m，承载力 标准值 242kPa。 （7）下部为基岩，承载力标准值 550kPa。 经过方案论证，采
5、用 CFG 桩进行地基加固。 2设计计算分析 选用不同的参数下地基承载力与沉降对比分析，总结不 同参数对处理后地基效果的影响。 图1 CFG桩平面布置示意图 图2 CFG桩断面示意图 针对上述地质结构层， 采用正方形布桩形式， 桩长为18.5m， 桩径 400mm，垫层厚度 300mm，桩身强度 300kN，桩间距 1.5m。 通过理论计算在条件相同的情况下改变桩长、 桩强度、 桩 间距下复合地基承载力、地基沉降来分析该参数对地基的影响。 （1）CFG 桩桩长对复合地基处理的影响 CFG 桩桩长从几米到二十多米， 并可全桩长发挥桩的侧 阻力。当地基承载力较好时，可将桩长设计的短一些，而上 部设
6、计荷载大时桩长可以适当加长。下列图表显示了桩长变 化与地基承载力、地基沉降的关系： 图 3 CFG 桩桩长与复合地基承载力、地基总沉降量关系图 （下转 266 页） 桩间距桩间距桩间距 桩间距桩间距桩间距 桩间距桩间距桩间距 桩径 桩长 褥垫层 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 18.5171615105 CFG桩桩长(m) 复合地基承 载力(kPa) 地基总沉降 量(mm) 266 中 国 水 运 第 09 卷 板的刚度和美观，严重的会影响构件的承载力和耐久性。 三、裂缝处理 根据上述分析及验算，裂缝按下述方法处理： 1穿透裂缝的处理： 首先在客厅与
7、餐厅交界处楼板板底增设一根断面 b h=200250mm 钢筋砼梁，将客厅板与餐厅板分成两个区 格板，改变板的受力体系，事后，把梁顶板面清洗干净，将 钢板用结构胶粘贴于板面作为梁顶板面负筋，最后将穿透裂 缝表面凿出一个上宽 23cm，深 34cm 的 V 型槽，用水 冲刷干净，再用环氧树脂与砂浆混合进行填补或用高压挤入 较高强度等级的水泥砂浆。施工时应有详细的施工方案。 2裂缝的处理： 采用粘钢加固。根据粘钢需每隔 350mm 在墙上开宽 60mm，高 240mm，深 120mm 紧靠楼板的小洞，并清洗 干净，用建筑结构胶沿板面周边粘贴厚 4mm、宽 50mm、 长 0.7m、中距为 350m
8、m 的钢板条，钢板条进墙或上梁 100mm。楼面用 25mm厚的 C30 豆石砼（粗骨料最大粒径 为 5mm）浇注密实，墙上的孔洞用 C30 微膨胀砼灌注密实。 实践证明， 经过上述方法处理后的楼板再未出现新的裂缝。 四、结语 钢筋砼现浇板裂缝的产生主要有原材料、施工和设计构 造、自身收缩等方面的原因，避免裂缝产生要加强设计、施 工、原材料的检查和验收工作，由于裂缝对结构的安全性和 耐久性产生不利影响，所以必须采取必要的加固处理措施才 能正常使用。常用的加固处理措施有增大板厚法、粘钢板加 固法、碳纤维加固法、化学灌浆法、改变受力体系法等，可 根据实际工程的具体情况灵活运用。 参考文献 1 王铁
9、梦.工程结构裂缝控制M.北京：中国建筑工业出版 社，1997. 2 惠云岭.砼结构中裂缝的分类、特征、原因及处理方法J. 工业建筑，1995（8）. （上接 252 页） 从上图表可以看出：在其它条件相同的情况下，当桩长 未达到或还处于软弱层中时，地基总沉降量随桩长的增长减 小很快，而一旦穿透软弱层后，地基总沉降减小趋势变缓， 说明此时再增加桩长对复核地基的沉降变化影响不大；桩长 的变化在桩径、桩强度一定的情况下，对复合地基的承载力 影响很小。 （2）CFG 桩单桩承载力对复合地基处理的影响 CFG 桩单桩承载力的提高可以提高复合地基承载力， 但如果一味提高 CFG 桩单桩承载力，则桩土应力比
10、过大， 不能够充分利用桩间土的承载力，并造成经济上的浪费。下 列图表显示了单桩承载力变化与地基承载力、 地基沉降的关 系： 图 4 CFG 桩单桩承载力与复合地基承载力、地基总沉降量关系图 从上图表可以看出：在其它参数相同的情况下，随着 CFG 桩单桩承载力的提高，复合地基承载力明显提高，地基 总沉降量减小， 说明改变 CFG 桩单桩承载力对加固软弱土地 基效果影响明显， 但增加到一定程度后 CFG 桩的单桩承载力 的改变对降低地基总沉降量的作用就逐渐减弱。 （3）CFG 桩桩间距对复合地基处理的影响 CFG 桩桩间距的大小取决于设计要求的复合地基承载 力，同时还要综合考虑桩径、土性、施工机具
11、等，要充分发 挥桩、土的承载力，还要避免桩间距过密而引起的施工新桩 时对既有桩的影响。 图 5 CFG 桩桩间距与复合地基承载力、地基总沉降量关系图 从上图表看出：随着桩间距的增大，复合地基承载力迅 速减小，而地基总沉降量则有较大的增加。由此得出，适当 的减小桩间距可以有效的提高地基处理加固的效果。 3工程施工说明 通过计算结果比较，最终 CFG 桩桩长 1719m，桩径 采用 400mm，桩距 1.45m1.8m，单桩承载力为 300kn， 褥垫层厚度设计为 250300mm。 施工采用连续施打工艺，由建筑物中心沿长轴方向从里 向外逐排进行。半年后进行沉降观测，绝对沉降量和差异沉 降量均满足
12、设计要求。造价与传统的震动沉管灌注桩基础相 比，节约 15%左右。 三、结论 本文通过对实际地层理论计算的对比分析及实际处理后 地基的加固效果，可以得到下列结论： 1CFG 桩可以有效的加固软弱土地基，承载力较原地 基可以提高 250%300%。 2通过改变 CFG 桩的桩长可以有效的控制地基沉降， 但对于增加复合地基的承载力作用很小；CFG 桩单桩承载 力、桩间距的变化对复合地基影响较大。 3实际施工表明 CFG 桩地基处理较其他传统地基处理 方式更具有经济性。 参考文献 1 地基处理工程实例应用手册叶书麟.中国建筑工业出 版社.1998. 0 50 100 150 200 250 300 200300400500 CFG桩单桩承载力(kN) 复合地基承 载力(kPa) 地基总沉降 量(mm) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 11.522.5 CFG桩桩间距(m) 复合地基承 载力(kPa) 地基总沉降 量(mm)