地基基础处理技术第七章 低强度混凝土桩复合地基法-908.doc

PAGE  PAGE 26 第七章 低强度混凝土桩复合地基法 第一节 概述 凡复合地基中竖向增强体是由低强度混凝土形成的复合地基。统称为低强度混凝土桩复合地基。低强度混凝土常用水泥、石子及其他掺和料（如砂、粉煤灰、石灰等）制成，强度一般处在5～15Mpa范围内。低强度混凝土桩介于碎石桩和钢筋混凝土桩之间。与碎石桩相比，低强度混凝土桩桩身具有一定的刚度，不属于散体材料桩。其桩体承载力取决于桩侧摩擦力和桩端端承力之和或桩体材料强度。当桩间土不能提供较大侧限力时，低强度混凝土桩复合地基承载力高于碎石桩复合地基。与钢筋混凝土桩相比，桩体强度和刚度比一般混凝土桩小得多。这样有利于充分发挥桩体材料的潜力，降低地基处理费用。低强度混凝土桩常采用地方材料，因地制宜配制低强度混凝土。 如中国建筑科学院地基所开发的水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基、浙江省建筑科研所等单位开发的低强度水泥砂石桩复合地基、浙江大学岩土工程所开发的二灰混凝土桩地基等，均属于低强度混凝土桩复合地基法。水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）是由碎石、石屑 、砂石和粉煤灰、水泥和水按一定配合比搅拌均匀，利用振动打桩机击沉直径为300～400mm的桩管，在管内边填料，边振动，填满料后振动拔管，并分三次振动反插，直至拌和料表面出浆为止。亦即这种处理方法是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料，添加粉煤灰是为增加混合料的和易性并有低标号水泥的作用，同时还添加适量的石屑以改善级配，使桩体获得胶结强度并从散体材料桩转化为具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩。 低强度混凝土桩复合地基法可以较充分发挥桩体材料的潜力，又可充分利用天然地基承载力，并能因地制宜，利用地方材料，因此具有较好的经济效益和社会效益。低强度混凝土桩复合地基法具有良好的发展前景。 与一般的碎石桩相比，碎石桩系散体材料桩，桩本身没有粘结强度，主要靠周围土的约束形成桩体强度，并和桩间土组成复合地基共同承担上部建筑的垂直荷载。土越软对桩的约束作用越差，桩体强度越小，桩传递垂直荷载的能力越差，碎石桩和CFG桩加固效果见表7·1·1所示。 碎石桩和CFG桩的对比 表7·1·1 桩 型 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作用不大。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桩端承载力，桩越长则承载力越高。以置换率10%计，桩承担荷载占总荷载的百分比为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0.5～1.0倍。承载力的提高幅度有较大的可调性，可提高4倍或更高。变形减小地基变形的幅度较小，总的变形较大。增加桩长可有效的减小变形，总的变形量小。三轴应力应变曲线应力应变曲线不是直线关系，增加围压，破坏主应力差增大。应力应变曲线是直线关系，围压对应力应变曲线没有多大的影响。适用范围多层建筑地基多层和高层建筑地基通常在碎石桩桩顶2～3倍桩直径范围为高应力区，4倍直径为碎石桩的临界桩长，当桩长超过其临界桩长，大于6～10倍桩径后，轴向力的传递收敛很快，当桩长大于2.5倍基础宽度后，即便桩端落在较好的土层上，桩的端阻力也很小。 刚性桩与散体材料桩不同，一般情况下，不仅可全桩长发挥桩的侧摩阻力，桩端落在好的土层上也可较好的发挥端阻作用，若将碎石桩加以改进，使其具有刚性桩的某些性状，则桩的作用大大增强。复合地基承载力会大大增加。这样就在碎石桩体中，掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的桩，所形成的桩的刚度远大于碎石桩的刚度，但和刚性桩相比刚度相差较大，它是一种具由高粘结强度的柔性桩。CFG桩、桩间土和褥垫层一起构成柔性桩复合地基。如图7·1·1所示，如图7·1·1所示，CFG桩与素混凝土桩的区别仅在于桩体材料的构成不同，而在其变形和受力特性方面没有太大的区别。 图7·1·1 CFG桩复合地基示意图 第二节 加固机理 CFG桩加固软弱地基主要有两种作用：桩体作用和挤密作用。 CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的桩，在外荷载作用下，桩身不会向碎石桩那样出现鼓涨破坏，并可全桩长发挥侧摩阻力，桩落在好土层上具有明显的端承力，桩承受的荷载通过桩周的摩阻力和桩端阻力传到深层地基中，其复合地基承载力可大幅提高。 图7·2·1曲线1时装长15.5m、桩端仍在淤泥质土层中的单桩复合地基试验结果，曲线2是相同桩长、桩端落在较好的土层上单桩复合地基试验结果，前者复合地基承载力为205kpa, 后者承载力可达315kp