CFG桩复合地基桩土应力比试验分析
复合地基桩土应力比
复合地基桩土应力比复合地基桩是一种应用广泛的地基加固技术，它通过将单一的桩基加固转变为多层复合结构，从而提高地基的承载能力和稳定性。
而复合地基桩土的应力比则是评估地基承载能力的重要参数之一。
下面我们将从土的应力比的概念、计算方法、影响因素等方面对复合地基桩土应力比进行介绍。
一、概念土的应力比是指固结应力和有效应力之比，即后者除以前者。
它是评估土体变形及稳定性的重要参数，通常用符号e表示。
在复合地基桩工程中，由于在复合地基桩的上方加固了一定的土层，因此地基承载力往往是由下部桩基和上部土层共同承担的，此时所需考虑的应力比就是平衡下部桩基与上部土层承载能力的关系。
二、计算方法复合地基桩土的应力比计算涉及的参数比较多，主要包括桩径、桩长、孔隙比、弹性模量、剪切模量、活动侧土侧阻力系数、自重等因素。
一般采用数值模拟或现场载荷试验等方法进行计算。
三、影响因素1. 上部土层厚度：上部土层的厚度越大，承载能力越高，因此应力比也会越大。
2. 下部桩基的尺寸和数量：下部桩基的尺寸和数量越大，承载能力越高，应力比也会越大。
3. 孔隙比：孔隙比是指土中孔隙空间占据体积的百分比。
孔隙比越大，土的容重越小，承载能力也越小，应力比也会越小。
4. 土的性质：土的强度、变形特征等性质对应力比也有影响。
不同类型的土质，如粘性土和砂土，在承载能力和应力比方面也存在不同。
综上所述，复合地基桩土应力比是评估地基承载能力的重要参数之一，其计算涉及的因素比较多，包括桩径、桩长、孔隙比、土的强度和变形特征等因素。
在复合地基桩的设计过程中，应充分考虑这些因素的影响，保证复合地基桩工程的安全和可靠。
CFG桩在地基处理的应用分析
CFG桩在地基处理的应用分析1 概述CFG樁又名水泥粉煤灰碎石桩，为一种新发展起来的地基处理措施，相对与灌注桩，CFG桩工艺不复杂，不用制作钢筋笼，不需要泥浆护壁，桩长也容易控制，可一次性冲击成孔下料，施工周期也大为缩短，材料也容易就近获取，而相对于传统的碎石桩，CFG桩桩身强度具有一定的胶结度，加固效果大大优于碎石桩。
CFG桩通过桩体与上覆的褥垫层共同承担来自基础传来的上部建筑荷载，从而形成一种复合地基，其对地基的加固主要通过以下三种方式：1.1桩身材料根据相关的工程实践经验与科研试验，采用CFG桩的复合地基桩土应力比达到了10～40，当桩间距越小、土质越疏松，褥垫层越薄，其桩土应力比越大。
同时，由于桩身材料掺加了水泥、粉煤灰，对处理含水量较大的地基时，在成桩初期可形成竖向排水带、降低土体中的含水量，起到固结的作用。
1.2桩间挤密作用由于CFG采用非取土的的冲击成孔法，在成孔过程中对桩身2～5倍桩径范围内的土体可以起到明显的挤土效应，压缩了桩间土，提高了桩间土的压缩模量，从而提高了桩间土的地基承载力。
1.3褥垫层作用通过在CFG桩顶与基础之间设置一定厚度的砂质褥垫层，可大大改良复合地基的处理效果，褥垫层的作用主要体现在以下方面：（1）调整竖向应力。
根据土力学中布辛耐斯克理论，通过桩顶传递到下部地基中的附加应力将随着深度的增加而减小，从而褥垫层便起到了扩散应力的作用，并使得桩土共同承担由基础传来的荷载，减小了桩身的应力集中现象，可有效防止桩顶刺入。
（2）调节桩身的水平荷载。
通过褥垫层的作用，使得基础传递到桩身的水平荷载明显降低，水平位移也随之减小，褥垫层厚度越大，其水平荷载降低的幅度也越大。
2 实际工程应用举例2.1设计资料百色某小区10#综合楼的基础形式采用筏板基础和柱下独立基础的复合形式，其中，独立基础对地基承载力的要求不高，为240kPa，可直接利用天然地基做为持力层。
筏板基础的厚度分为800mm和600mm两种，其面积分别为915.957m2和578.874m2，共1494.831 m2，而筏板基础对地基的承载力要求较高，天然地基无法满足承载力的要求，要求处理后复合地基fapk≥400kPa，故需对天然地基进行地基处理。
CFG桩复合地基桩土应力现场测试与数值模拟
施工技术
2012 年 4 月下
84
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
第 41 卷 第 363 期
CFG 桩复合地基桩土应力现场测试与数值模拟
徐继欣1 ，张 鸿2 ，周院芳3 ，陈书全3
（ 1. 安徽省公路工程检测中心，安徽 合肥 230022； 2. 南昌工程学院土建学院，江西 南昌 330099； 3. 江西公路开发总公司，江西 南昌 330038）
［摘要］ 针对复合地基在路堤荷载下与刚性基础下受力 结 构 模 式 存 在 一 定 的 差 异 ，对 江 西 某 高 速 公 路 软 基 试 验 段
填砂路堤下 CFG 桩复合地基承载力特性进行了现场试 验，同 时 采 用 有 限 元 差 分 软 件 FLAC3D 建 立 模 型，对 复 合 地
基 桩土应力与土体沉降进行了数值仿真计算。结果表明，静载试验测试桩间距 1. 5m 的桩土应力比为 5. 58，与实际
路堤加载监测值 2. 26 和数值计算值 2. 72 有一定的误差。因此，对于本 工 程 仅 采 用 静 载 试 验 确 定 路 堤 荷 载 下 CFG
桩复合地基承载力是不合适的。
［关键词］ 地基； CFG 桩； 柔性荷载； 现场测试； 数值分析； 桩土应力比
［中图分类号］ TUБайду номын сангаас13. 4
刚性桩复合地基桩土应力比问题探讨
控制值，以保证复合地基承载力的可靠性，通过桩土变形协调的方法，讨论了桩土应力比的计算问题，对完善复合地基
设计方法有一定的参考意义。
关键词：刚性桩复合地基；桩土应力比；褥垫层
中图分类号：TU470 文献标识码：A
文章编号：1008 - 0112（2020）02 - 0001 -05
刚性桩复合地基由于能充分发挥地基承载力的作 用，在土木工程地基处理中得到了大量的应用，高层 建筑中曾应用于56层的超高层建筑地基处理设计［1］, 水利工程中深厚软土的水闸基础也在广泛的应用，有 些刚性桩复合地基还采用了灌注桩等高承载力桩 基［2］，港珠澳大桥的人工岛地基采用了管桩复合地 基［3］，也有不少高层建筑和其他构筑物也采用了高强 的管桩复合地基⑷，这些高承载力桩在复合地基中的 应用必将会产生比较大的桩土应力比，而其中的一个 并未引起重视的就是褥垫层的承载力问题，这是刚性 桩复合地基应用扩大化的一个新问题，如包华等⑸对 某工程的三个测点进行试验得到了其桩土应力比随荷 载变化的! -P关系曲线，其中当复合地基承载力分别 为150 kPa、200 kPa、150 kPa时,桩土应力比达到最 大分别达到50、50、60，这对于褥垫层来说已属于高 桩土应力比的情况，其褥垫层的安全性是必须引起重 视的一个问题。对于可能存在桩土应力比过大的现象， 如因此导致褥垫层提前发生剪切破坏，则会对复合地
2-
2 数值可忽略不计，则式子可简化为! =Nq，如再 -
考虑基础形状修正系数Sq与安全系数7,由于桩为圆 形，修正系数Sc = 1 + tan $，该式变为：
! (分 $)
(5)
q
K
式中Nq为地基承载力系数；$为褥垫层的内摩擦
角；7
数。
复合地基承载力的安全，工程中设计的桩
水泥土垫层下CFG桩复合地基的桩土应力比研究
１３３８地下空间与工程学报第１０卷引言新建兰（州）新（疆）铁路第二双线在穿越河西走廊时，途径许多盐渍土地区。
该地区地下水埋藏较浅，地基土一般为表层盐渍化强烈的软弱土。
软弱土地基处理的方法众多，ＣＦＧ桩复合地基是其中一种。
ＣＦＧ桩［全称为水泥粉煤灰碎石桩］是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和而成的桩；ＣＦＧ桩复合地基是由ＣＦＧ桩、桩间土体和垫层一起构成的刚性桩复合地基【１’２ｊ。
垫层具有调节桩土应力比的作用，垫层的厚度和刚度不同会引起桩顶和桩间土上应力的变化，使得ＣＦＧ桩复合地基的应力状态发生改变口’４Ｊ。
新建兰新铁路第二双线盐渍化软弱地基处理采用ＣＦＧ桩复合地基，同时为了隔断毛细水上升产生次生盐渍化病害，需设置隔断层。
实际设计将毛细水隔断层和复合地基垫层合二为一，采用１ｍ厚的水泥土层。
这与一般ＧＦＧ桩复合地基采用１５ｃｍ～３０ＣＩＴｉ的砂垫层在厚度和刚度上有很大的差异，必然导致水泥土垫层下桩土应力比具有其独特性。
但目前，关于这一方面的研究还鲜有报道。
国内学者对一般软土地基上ＣＦＧ桩复合地基的桩土应力比研究已经做了许多工作。
其中刚性基础下复合地基桩土应力的研究开展较早、成果也比较多∞～４，对于路堤这类柔性荷载下复合地基桩土应力比的研究，近十几年来逐渐增多，但局限于砂砾石垫层下的桩土应力比的研究。
如文献［８～１１］给出了软土地基上路堤荷载作用下ＣＦＧ桩复合地基（砂砾石垫层）桩土应力比的实测结果；文献［１０～１２］对ＣＦＧ桩复合地基桩土应力比的影响因素进行了有限元分析。
本文以新建兰新铁路第二双线作为依托工程，进行盐渍化软弱地基上ＣＦＧ桩复合地基在现场填筑过程中的桩顶和桩问土上不同部位的应力测试，得到桩顶和桩间土顶面处的应力状态，再通过计算获得桩土应力比、桩土荷载分担比。
２工程概况和工程地质条件本文以新建兰新第二双线ＤＫ８２１＋６００～９００盐渍土软弱地基处理的路基试验段工程为依托。
该段为填筑高度达６．７０ｍ的路堤，路堤断面从上到下依次为：２．４ｍ厚的基床（其中基床表层为０．７ｍ）、３．３ｍ厚的路堤本体、１ｍ厚的水泥土垫层，２５ｍ的ＣＦＧ桩复合地基。
CFG桩复合地基桩土应力比计算与影响因素分析
基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 （０ ０ ０ ０ ５４８２） 作者简介 ：但汉成 （ ９ ３ ） １８ 一 ，男 ，湖北潜江人 ，博士研究 生。
８
中
国
铁
道
科
学
第 ２ ９卷
式 中 ：Ｅ 为等 沉面 以上 土层 的变 形模 量 。 等 沉 面以上 桩体受 力 情况 如 ３图所示 。等沉 面
力比计算的需要， 从单元变形模式出发， 综合考虑桩体的负摩擦阻力、桩顶刺入垫层和桩端刺入持力层的情况，
并将 土层按等沉 面的位 置分 为上 下两层土体 ，采用 简化和收敛的方法 ，导 出带 垫层 的 Ｃ Ｇ桩复合地 基桩土应力 Ｆ 比的计算公式。运 用该 方法 对桩 长 为 ６ ８ ７ ６ｍ 的 Ｃ Ｇ 桩复 合地 基进 行计 算得 到 的等沉 面位 置 位于距 桩底 ． ～ ． Ｆ
连接，无论桩端落在一般地层还是坚硬土层 ，均可 保 证桩 问土始 终参 与工 作 。 由于 桩体 的强度 和模 量
比桩 问土大 ，在荷 载作 用下 桩顶 应力 比桩 间土表 面 应力 大 。桩 可将 承受 的荷载 向较 深 的土层传 递 ，桩
问土 承担 的荷载 相应减 少 。在基 础与 桩和 桩 问土之
处 的桩 体应 力为
ｐ 一 ｎ １ ＋ ｓ（ 一 ｅａ ｏ ｏ１ －１ ） Ｌ （） ７
根 据式 （ ）可 得 ，当 ｚ 。时桩 间 土 的 应力 ５ ＝Ｌ
为
ｍ
（ 一 盯ｎ １ ） ｓ
（） ８
桩 顶上 刺 的变形 量为
Ｓ ：ｌ— Ｃ Ｇｏ一 ） ｊ ￣ （ｐ （） ９
第２卷， ５ ９ 第 期
２ ００ ８年 ９月
文 章 编 号 ： ｉ０ —６ ２ （０ ８ ５０ ０ —６ ０ １４ ３ ２０ ）０ —０ ７０
褥垫层厚度对复合地基CFG桩土应力比影响的试验研究
ｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ｉ ｎ ｘ ｒ ｓｗａ ｉｎ ｘ ｒ ｖｎ ｅ ａ ｄ ｑ ａ ｔ ａ ｉｅ ｎ ｍｅ ｉａ ａ ｃ ｌｔ ｎ ｆｒｔ ｅ ｐｌ ｏ ａ ｈ ｃ ｎ ｓ ｎ ｏ ｅ ｅ ｐ ｅ ｓ ｙｉ Ｊａ ｇ ｉ ｏ ｉ ｃ ， ｎ ｕ ｎ ｉ ｔ ｕ ｒ ｌ ｌｕ ａｉ ｏ ｉ ｓ ｆ ｒ — ｎ ｐ ｔ ｖ ｃ ｃ ｏ ｈ ｅ ｔ
［ 摘
要 】褥 垫 层 厚 度 设 置 是 否 合 理 ， 水 泥粉 煤 灰 碎 石 桩 （ Ｆ 桩 ） 合 地 基 的 承 载 与 变 形 特 性 将 产 生 较 大 对 ＣＧ 复
的影 响 。在 江 西某 高速 公 路 采 用 Ｃ Ｇ桩 加 固 软 土 地 基 试 验 现 场 ， 不 同 褥 垫 层 厚 度 工 况 下 的 桩 土 应 力 比进 行 了 Ｆ 对 现 场 静 载 试 验 测 试 ， 模 拟 各 个 工 况 对 桩 土应 比 和 土 体 沉 降 进 行 了 定 量 数 值 计 算 ， 究 结 果 表 明 ： 值 计 算 结 果 与 并 研 数 实 测 值 较 为 接 近 ， 有 相 似 的变 化 规 律 ， 桩 长 和 桩 间距 一 定 的 条 件 下 ， 土 应 力 比随 垫 层 厚 度 的 增 加 而 减 小 ， 具 在 桩 但 褥 垫 层 超 过 一 定 水 平 ， 度 对 桩 土 应 力 比 的影 响较 小 。 在路 堤 荷 载 作 用 下 ， 桩 间 距 为 １５ｍ， 垫 层 采 用 中 粗 砂 厚 当 ． 褥
Ｅｎ ． Ａｒ ｈ ｔ ｃｕ ｅ ｇ＆ ｃ ｉ ｔ ｒ ，Ｎａ ｃ ａ ｇ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ ｎ ｈ ｎ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｎ ｎ ｈ ｎ ，Ｊｎ ｇ ｉ ３ ０ ９，Ｃ ｉ ａ ３ Ｊ ｎ ｘ ｔ Ｔ ａ ｃ ａ ｇ ｉ ａ ｘ ０ ９ ３ ｈｎ ； ．ｉ ｇｉ ａ
CFG桩复合地基承载力检测技术深度分析
CFG1旗创ftS髓助检赃支粽朗析引言：随着当今社会经济发展和城市化进程的加快，越来越多的建筑工程项目开始投入建设施工。
而在我国目前的建筑工程中，CFG桩筏板基础是一种非常常用的基础形式。
该基础分为CFG桩、桩间土以及褥垫层三部分，通过和基础之间的连接来达到共同承担荷载的作用。
但是由于CFG桩具有较小的间距，且桩体通常比较密集，所以其施工质量的控制难度较大。
基于此，在CFG桩复合地基的建设施工中，相关单位就需要通过合理的技术措施来做好其承载力检测，以此来精准评价CFG桩施工质量。
1.工程概况本次所研究的是一个住宅建筑工程项目，该住宅楼的地上部分共22层，整体结构为框架剪力墙形式。
施工前，经相关资料的调查研究和现场实地考察发现,该建筑工程施工现场的天然地基无法满足其设计要求。
经实际建设、应用需求和各方面因素的综合考虑之后，决定通过CFG桩复合地基技术来进行施工现场的地基处理。
具体施工中，共设置了355根CFG桩，其桩径设计为400mm,桩间距设计为1.6m,桩身有效长度设计为12.1m,采用强度等级是C20的混凝土进行浇筑。
CFG桩的面积置换率是4.9%,复合地基在处理之后的承载力特征值设计为235KPa.为有效确保本次工程中的CFG桩施工质量，相关单位特对其进行了复合地基承载力检测。
2.CFG桩复合地基承载力检测的意义在通过CFG桩复合地基处理技术对建筑工程中的地基进行处理时，CFG桩需要通过螺旋钻来打孔，并将混凝土浇筑到孔内，从而达到成桩效果；且在完成CFG桩施工后还需要通过小型挖掘机或人工方式进行清土和截桩处理。
但是由于CFG桩的施工质量很难得到良好保障，所以在后续的清土和截桩处理中，一旦CFG桩自身存在质量问题，便很容易导致断桩情况发生，从而使CFG桩复合地基的承载力无法满足实际施工需求。
为避免此类情况的发生，在完成了CFG桩的施工之后，相关单位需通过复合地基承载力检测的方式来检测CFG桩的施工质量，以便及时发现相应的质量缺陷，并使其得到有效处理［1］。
CFG桩-筏复合地基桩土应力比解析式研究
该试验 区段 桩径 ０ ５ｍ，桩 间距 １ ８ｍ，正 方形 布 置。 ． ．
桩 长 ２ ．５ｍ，桩 顶 设 ０ １ 厚 碎 石 垫 层 ，其 上 设 ０ ５ｍ ３ ３ ． ５ｍ ．
ｌ ａ ｒｎｓｅ ｅｈｏ ｏ ｄ ｔａ ｆ ｒ ｍ ｔ ｄ， ａ ａｃ ｌ ｔｎ ｆｒ ｕ ａ ｆ ｔ ｅ ｉｅ — ｓ ｉ ｃ ｌｕ ａｉ ｇ ｏ ｍ ｌ ｏ ｈ ｐ ｌ ｏｌ
与桩土相对变形 的关系 ，引入 “ 等沉 面 ” 概念 ，假 定桩 与桩 间土均是理 想线弹 性体 ，桩 侧摩 阻力 沿桩 长 直线分 布 ，进 而根据桩 一土 一垫层 变形 协调条 件 ，推 导得到 Ｃ Ｇ桩一筏 Ｆ 复合地基桩 土应 力 比计算新公式 。
弹性体 ，桩侧 摩 阻力 沿桩 长直 线分 布，进 而根据桩 一土 一
文章编 号 ：１７ ６２—４ １ （０ ０ ５—０ ３ ０ ０ １ ２ １ ）０ ０ ５— ５
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｌ ｕ ａ ｉ ｇ Ｆ ｒ ｌ ｆＰｉ — ｏ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｄ ｎ Ｃａ ｃ ｌ ｔ ｏ ｍｕ ａ ｏ ｌ ｓ ｉ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ—
Ｒａｔｏ ｏ ｉ ｆＣＦＧ ｌ — ａ ｔＣｏｍｐｏ ｉｅ Ｆｏ ｄａ ｉ ｎ Ｐｉｅ—ｒ ｆ ｓｔ ｕｎ ｔｏ
厚 钢筋 混凝土筏 板 。随荷 载施 加 ，该 工程 桩身 轴力 监测 结
果如图 １ 示 ： 所
ｓ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ ｎ， ｔ ｅ ｐ ｌｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒｏ ｎ ｉ ｇ ｓ ｉ ｗｅ ｅ ａ — ｅｔ ｍｅ ｔｓ ｃ ｉ ｌ ｏ ｈ ｉ ｎ ｈ ｕ ｒ ｕ ｄ ｎ ｏｌ ｒ ｓ ｅ ｓ ｍｅ ｏ ｂ ｉ ｅ ｒ ｅａ ｔ ｓ ｓ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｄｓｒｂ ｔ ｎ ｆｐ ｌ ｕ ｄ ｔ ｅ ｌｎ ａ ｌｓｉ ｍａ ｅ ， ｎ ｈ ｉｔ ｕ ｉ ｓ ｏ ｉ ｃ ｉ ｏ ｅ
CFG桩桩土应力比及褥垫层厚度研究
CFG 桩桩土应力比及褥垫层厚度研究杨素春(北京市勘察设计研究院 北京 100038)摘 要:通过C FG 桩单桩及三桩复合地基原位试验,对CFG 桩桩土应力比及褥垫层厚度进行研究。
三桩试验的褥垫层厚度为20cm,试验加载为设计荷载的2倍,加载至设计荷载时,桩间土压力为230kPa,大于原状土承载力160kPa,桩土应力比为1413,远远小于设计值,说明20cm 厚的褥垫层使桩间土的承载力发挥过大。
CFG 桩的反向刺入使天然土的承载力得以发挥,合理厚度的褥垫层应使桩土应力比接近计算值。
试验研究表明:褥垫层5cm 厚时的变形明显小于20cm 厚时,加载至115倍设计荷载时桩头均未破坏,桩体的反向刺入均大于115cm,说明5cm 厚的褥垫层已足以使桩间土发挥作用,且有利于控制沉降。
关键词:CFG 桩 桩土应力比 褥垫层厚度RESEARCH ON THICKNESS OF C USHION AND PILE -SOIL STRESS RATIO OF C FG PILEYang Suchun(Beijing Insti tute of Prospecting and Desi gn Research Beijing 100038)Abstract :The relative between s tress ratio of pile -soil and the thickness of cushion is researched by experi mental and theoretical analyses.7experiments were conducted,includi ng tests on 3piles and single -pile composite -foundations.The distribu tion of stress and deformation in the composite -foundation were measured.The thickness of the cushion for test of 3piles was 20cm and the test loading was 2times of the designed one.When loading toe the desi gned load the pressure between the piles was 230kPa which is 160kPa higher than the bearing capacity of the original soil.The stress ratio of pile -soil was 14.3,much less than the assu med stress ratio.When the thickness of cushion was suitable,the stress ratio is near to the assumed ratio.According to these measurements,when the thickness of cushion was 5cm,the deformation was less than the one of 20cm.Which was favorable for controlling settlement.Keywords :CFG pile pile -soil stress ratio thickness of cushion作 者:杨素春 女 1966年3月出生 硕士 高级工程师 副总工程师收稿日期:2003-10-10CFG 桩复合地基在北京地区已得到了广泛应用,取得了较好的技术、经济效益,在设计、施工方面也取得了很多经验。
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文章编号:100926825(2007)2520117202CFG 桩复合地基桩土应力比试验分析收稿日期:2007203220作者简介:于庆磊(19822),男,华北水利水电学院硕士研究生,河南郑州 450011邓小涛(19822),男,中国地质大学工程学院地质工程专业硕士研究生,湖北武汉 430074田海涛(19812),男,华北水利水电学院硕士研究生,河南郑州 450011于庆磊 邓小涛 田海涛摘 要:对CFG 桩复合地基进行了现场堆载监测和载荷试验,并对两者试验结果进行了分析。
结果表明:在刚性荷载和半柔性荷载条件下桩土应力比的变化规律存在着差异,半柔性荷载条件下的复合地基的桩土应力比载荷板刚性荷载下的桩土应力比小,半柔性荷载条件下的复合地基,在沉降过程中,桩和桩间土的沉降存在差异性。
关键词:CFG 桩复合地基,桩土应力比,半柔性荷载中图分类号:TU473.1文献标识码:A引言随着地基处理技术和复合地基理论的发展,近年来,复合地基技术在我国各地得到了广泛的发展和应用。
由中国建筑科学研究院地基所开发的水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩),是由碎石、粉煤灰掺适量的水泥加水拌和,用各种成桩机具制成的低强度复合地基桩。
CFG 桩复合地基加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土,使二者共同受力。
同时土体受到桩的挤密而提高承载力,而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能,二者共同工作,形成了一个复合地基的受力整体,共同承担上部基础传来的荷载[1]。
桩土应力比是反映复合地基工作性状的一个重要参数,是指复合地基中桩顶的平均应力和桩间土上的平均应力比值,对复合地基稳定性验算和地基承载力计算有着重要的意义。
文中通过某路堤堆载的监测结果,对CFG 桩复合地基桩土应力比曲线进行了分析,并对其荷载试验得到的桩土应力比做对比分析,得出了CFG 桩复合地基在半柔性荷载条件下和在刚性荷载条件下桩土应力比的变化规律的差异。
1 试验的基本情况该试验段地基下伏厚度约15m ～20m 的软弱粘性土层,天然含水量高、压缩性高、强度低、工程性能较差,在荷载作用下,易于产生侧向位移、不均匀沉降和蠕变变形。
地下水位埋深在0.6m ～1.2m 之间。
CFG 桩复合地基设计参数如下:桩长11m ,桩距为1.6m ,桩径为400mm ,正方形布置,置换率为3.8%,采用振动沉管法施工。
2 复合地基载荷试验桩土应力比分析2.1 试验方案路堤试验段载荷试验所使用的圆形载荷板直径3.6m ,进行四桩复合地基载荷试验。
为了观测复合地基的变形特点、桩体与桩间土的应力分配及与荷载水平的关系,布置了6个振弦式土压力盒,其中,桩顶3个,桩间土3个,量程0.2MPa 。
桩顶的土压力盒布置在桩体中心上的砂垫层里,桩间的土压力盒布置在两根桩连线的中点,其布置如图1所示。
试验过程采用钢弦式频率计测读土压力盒的频率,根据标定结果计算应力,记录三个桩顶土压力盒和三个桩间土压力盒的值,然后分别计算平均值,即为桩顶应力和桩间土应力。
载荷板下设置15cm 厚的砂垫层,这样可以避免试验过程中桩顶出现应力集中现象。
见图2是一组多桩复合地基载荷试验过程中在量测到的桩土应力比随时间变化的曲线。
见图3是一组多桩复合地基载荷试验过程中在量测到的桩土应力比随载荷变化的曲线。
2.2 荷载板作用下的试验结果分析3 结语根据权重向量得到如下结论:降雨、历史灾害发育程度(用于代替岩土体、水文地质等地质环境对地质灾害的影响)、人类工程活动成为最重要、最核心的三大成灾敏感因子,尤其是降雨的影响更为显著。
另外,从预测分区图及以往的降雨资料可得出:福建省地质灾害的活跃周期基本上与降雨量的异常周期是一致的。
参考文献:[1]周义仓,赫孝良.数学建模实验[M ].西安:西安交通大学出版社,2000.[2]周爱国,蔡鹤生.地质环境质量评价理论与应用[M ].武汉:中国地质大学出版社,1998.[3]王茂芝,胥泽银,李 华,等.层次分析建模应用实例[J ].成都理工学院学报,2000(1):36237.Application of APH in geologic disaster ’s regional prediction and appraisalZHENG Wei 2zhongAbstract :According to geologic disaster ’s sensitive factors ,such as historical disasters ’development level ,quantity of rainfall ,engineering con 2struction ,population density ,GNP ,etc.G eologic disaster prediction sensitive factors 2APH model is created.It will be used in regional prediction for Fujian province geologic disaster ’s danger extent ,with a practical value.K ey w ords :sensitive factors ,AHP model ,geologic disaster・711・ 第33卷第25期2007年9月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.33No.25Sep. 2007 1)由图2可以看出,随着荷载的增加和时间的延续,桩土应力比逐渐变大,但是在某一级荷载后,曲线发生上下摆动而后衰减,最后桩土应力比趋于某一值。
表明桩和桩间土共同承担上部荷载的时候,在上部荷载增加、桩间土沉降以及垫层应力重分布等多种因素复杂作用下,桩上的应力开始向地基土转移,加荷至极限荷载时,桩间土中发生间歇式桩端刺入,一直到桩土各自的有效应力与外部压力平衡,且蠕动变形稳定为止。
2)由图3可以看出,随着载荷的增加,桩土应力比逐渐增大,当荷载超过某一数值后,桩土应力比会通过峰值而减小。
荷载较小时,桩顶和桩间土共同承担上部荷载,桩和桩间土承担的荷载的差异不是太大;随着荷载的增加,桩和桩间土承担的荷载均有所增加,但大部分荷载由桩承担,桩间土承担荷载比例逐渐减小,桩体效应逐渐体现出来;当荷载超过某一数值后,桩间土承担的荷载比例有所上升,而桩承担的荷载比例有所下降。
3 路堤堆载现场监测及桩土应力比分析3.1 监测方案试验段的成桩施工结束后,及时地进行了现场监测仪器和元件的埋设工作,埋设的监测点类型有沉降板、土压力盒,其中土压力在桩顶和桩间土各埋置6个,其布置方案和荷载试验相同。
从2006年1月7日开始到2006年2月20日,共分层填土5次,目前填土高度为1.5m ,上面加盖30cm 的砂垫层。
在填土过程中对桩顶与桩间土的土压力进行了现场监测。
3.2 路堤填土荷载下的监测结果分析 1)监测结果表明:随着加载和时间的增加,桩土应力比逐渐增加。
较复合地基的载荷试验,不存在桩土应力比的下降。
另外,同样的桩土应力比在随时间的变化曲线上可以看出,实际监测的桩土应力比的变化要比载荷试验的应力比的变化缓慢,并且实际监测的桩土应力比载荷试验的应力比小,监测值n =3～6,载荷试验值n =6～9。
这是由于路堤荷载属于半柔性荷载,并且加载方式为分级加载,应力的分配较载荷试验平均,避免了桩体应力的过分集中。
2)复合地基桩顶沉降要小于桩间土的沉降。
由于载荷板荷载属于刚性荷载,桩顶平面处桩土变形量相同;而路堤荷载属于半柔性荷载,复合地基中桩体压缩量比桩间土小,桩顶沉降小于桩间土沉降。
分析认为,在填土刚结束时,填土荷载在复合地基表面分布基本上是均匀的,桩顶和桩间土所受的压力基本相同。
但由于桩间土的压缩模量远小于桩的模量,桩间土的沉降大于桩顶的沉降。
填土经过压实后,路堤填土具有一定的强度,不能完全同桩间土的变形保持协调,从而在桩之间的填土中产生拱效应,桩间土所受的压力逐渐减少,填土荷载通过拱效应传递到桩顶,使桩顶的压力增大。
4 结语1)荷载试验中,刚性荷载板下桩土应力比先上升然后下降,存在峰值,而路堤堆载作用下的半柔性桩土应力比逐渐上升然后稳定;刚性荷载板作用下桩土应力比较大,即桩承担荷载较多,而路堤堆载作用下桩土应力比值变化不大,数值较小,一般在3～6之间。
在路堤的半柔性荷载作用下,桩和土变形不协调,导致复合地基的桩土应力比载荷板刚性荷载下的桩土应力比小。
2)复合地基桩顶沉降要小于桩间土的沉降。
路堤堆载作用下桩土应力比的变化存在滞后现象,在CFG 桩之间的填土中存在着拱效应,这也就导致了复合地基的桩土应力比在填土间歇期和填土结束后仍然会不断增大。
3)刚性荷载板下的复合地基桩土应力比与路堤荷载作用下桩土应力比特征差异的原因主要有[4]:a.刚性荷载板下桩间土和桩顶的变形是协调的。
桩和土的位移一致,而路堤荷载下桩顶有足够的空间向上刺入,即桩间土和桩顶的变形是不相同的。
b.路堤荷载远小于载荷试验所施加的荷载,不能象载荷试验那样使复合地基进入弹塑性变形阶段,桩土应力比的峰值难以表现出来。
参考文献:[1]邓跃光,黄 荣.CFG 桩复合地基的原理和设计[J ].地质灾害与环境保护,2002,13(3):69272.[2]何结兵,洪宝宁.CFG 桩复合地基桩土应力比数值分析[J ].扬州大学学报,2004,7(1):61264.[3]林 晖.CFG 桩复合地基桩土分担荷载比研究[J ].土工基础,2004,18(4):50253.[4]叶向前,刘恒新,温晓贵,等.低强度桩复合地基桩土应力比试验研究[J ].城市勘测,2005,2(1):59262.Experimental analysis of the pile 2soil stress ratio in CFG pile composite foundationYU Q ing 2lei DENG Xiao 2tao TIAN H ai 2taoAbstract :The measurements of pile 2soil stress ratio in composite foundation embankment monitor and load test ,the differences between the re 2sults are analyzed.The study results indicate that the variation of pile 2soil stress ratio under rigid load is quite different from that under semi 2flexible load ,the pile 2soilstress ratio of semi 2flexible load is smaller than that of rigid load ,the different settlement between pile and soil exists in settlement process.K ey w ords :CFG pile composite foundation ,pile 2soil stress ratio ,semi 2flexible load・811・第33卷第25期2007年9月山西建筑 。