复合载体桩

复合载体桩（精选十篇）

复合载体桩 篇1

载体桩是一种新型的桩基施工工艺，随着近几年逐渐推广，由于其显著的经济效益和社会效益，已经越来越多地在工业和民用建筑中被采用，但设计为复合地基增强体，相对较少，尤其在公路和铁路路基处理中运用非常少[1,2]，本文结合一铁路项目中的载体桩相关试验，研究载体桩单桩和复合地基中载体桩的受力区别以及载荷板试验情况下与实际填土荷载下载体桩复合地基的受力区别。

1 试验概况

1.1 地质情况

试验场地为一高铁地基处理工程项目现场，属黄淮冲积平原区，地形平坦开阔，零星分布沟渠。车站右侧为丘陵，辟为采石场，左侧辟为农田。从地面向下各土层分别为:(1)Q4 al粉土，σ0=80kPa;(1)1Q4 al淤泥质黏土，σ0=50kPa;(1)2黏土，σ0=90kPa;(2)Q4 al粉质黏土，σ0=120kPa;(2)1Q4 al淤泥质黏土，浅灰色至灰黄色，流塑，σ0=70kPa;(3)Q3 al黏土，黄褐色，硬塑，含铁锰质氧化物及少量姜石，σ0=180kPa;(6)2灰岩，强风化，青灰色夹棕红色，σ0=500kPa;(6)3灰岩，青灰色，弱风化，细晶结构，层状构造，σ0=800kPa。在某些位置个别土层存在分层。

各土层的物理力学参数指标如表1所示。

水文地质条件:地下水主要为孔隙潜水，区内水位埋深一般0.5～3.0m。

1.2 设计方案

(1)设计依据和承载力计算

根据本工程设计要求，填土顶标高为41.741m，填土底标高为36.932m，填土厚度为4.809m，列车荷载换算成土柱高度为3.1m，实际路基的荷载为7.909m的土柱自重，设计要求处理后的复合地基承载力为158.18kPa。

根据岩土工程勘察报告:载体桩以第(3)层黏土为持力层，确定桩长约为12.0m。持力层地基土承载力为fak=180kPa;根据规范[3]及相关参数，载体桩单桩承载力计算式为:

取三击贯入度20cm，根据规范得:Ae=2.0m2则单桩承载力特征值:Ra=364.0×2.0

根据本工程荷载情况，Ra设计取值为500kN。

设计桩径为430mm，桩长为12m，桩间距为2.0m×2.0m。根据复合地基承载力计算公式[4]:

带入参数，fspk=183kPa，大于设计要求的158.18kPa。

最终确定地基处理采用桩间距为2.0m×2.0m的载体桩复合地基，为减小不均匀沉降，桥梁和路基的过渡段地基处理采用1.8m×1.8m的桩间距。

(2)复合地基和桩基施工方案

本次试验共进行了2组试桩，一组为载体桩复合地基，施工载体桩3根;另一组为单桩3根，其中包括2根载体桩和1根直杆桩。

由于试桩位置与勘察略有出入，载体桩复合地基和单桩试桩的实际施工参数分别见表2和表3。

(3)元器件的埋设方案

为检测加载过程中桩身受力情况，在4根试桩桩身设置钢筋笼，其中2根为载体桩复合地基中的载体桩，另2根为单桩试验中的1根载体桩单桩和1根直杆桩。在正式施工前制作好钢筋笼，采用6Ф10的钢筋主筋，箍筋按照构造配筋，为安装钢筋应力计，桩顶附近不加密。本工程载体桩的混凝土有效深度为12m，混凝土桩身为10m，结合地质勘察报告，将钢筋应力计焊接于预设位置，每根试桩共设置5层钢筋应力计，每个截面设置3个钢筋应力计。钢筋应力计的位置见图1和图2。

为监测在试验加载过程中桩顶和桩间土应力比的变化，分别在桩顶面和桩间土中放置土压力盒。

2 试验检测和现场原位试验

2.1 复合地基静载荷试验

分别采用1.8m×1.8m和2.0m×2.0m载荷板进行了载体桩复合地基载荷试验，经检测，156#、296#和410#载体桩复合地基承载力都不小于185kPa，满足设计要求，图3为复合地基载荷试验曲线。

2.2 单桩静载荷试验

分别对3根单桩试桩进行了载荷试验，其中1#试桩加载到1540kN时，桩头出现裂纹。试验桩加载对应变形见表4，图4为3个单桩静载荷试验曲线。

2.3 土压力和钢筋应力计的监测

试验加载时，在每一级荷载下，当沉降稳定时

测读钢筋应力计和土压力盒的读数，并计算出该位

置桩身轴力变化。

3 数据处理和分析

3.1 载体桩与普通桩基承载体对比

通过试验发现，相同桩长和桩径的载体桩和普通桩相比，其承载力明显提高。根据本工程的试验数据，载体桩极限承载力比普通桩基础提高了53%。根据《载体桩设计规范》(JGJ135-2007)，规定变形60mm对应的荷载为载体桩极限荷载，本工程试验都没有加载到变形60mm，故载体桩实际承载力要高于本次试验的检测值。且本试验中直杆桩采用了载体桩设备施工，施工过程中对桩侧和桩端土体都有明显的挤密效果，故本工程直杆桩承载力比常规直杆桩承载力高。因此实际工程中载体桩承载力将远高于常规普通直杆桩的承载力。

对比分析直杆桩和载体桩桩身轴力随加载的变化可知:(1)直杆桩受力时，首先是侧阻发挥，随后发挥端阻，当侧阻和端阻全部发挥时，单桩承载力达到极限，沉降急剧增加。本工程当加载到1100kN时，侧阻和端阻全部发挥达到极限;(2)载体桩随着荷载的增加，侧阻逐渐增加，但与直杆桩相比，侧阻增加较慢，桩端载体的承载力逐渐发挥，且发挥越来越大，类似端承桩;(3)当载体桩加载到1540kN时，桩侧阻提供323kN，而桩端载体提供承载力1217kN，约占荷载的79%，远大于CFG桩桩端所占比例[5]，故载体桩的承载力主要来源于载体，为方便计算，对于桩长较短的载体桩，可将桩身假定为一传力杆件，采用等效基础承载力计算方法计算载体桩承载力，由于扩展基础承载力的计算中没有单独考虑桩侧，可将等效基础的等效计算面积适当增大，以考虑侧阻的影响。

3.2 复合地基桩土应力比分析

根据载荷试验时桩间土和桩顶土压力计读数及桩顶和桩间土的受力面积，计算出载体桩复合地基加载过程中的桩土应力变化，桩土应力比见表5和图5。

通过试验发现，在载体桩复合地基载荷试验过程中，随着荷载的增加，桩间土压力和桩顶压力都逐渐增大，但桩顶的应力增加较快，故桩土应力比逐渐增大，范围约在6.8～10.3间，略小于CFG桩的桩土应力比[6]，说明随着荷载的增加，更多的荷载传递到桩顶，桩的承载力更多地被发挥。对比三根试桩桩土应力比随荷载的变化发现，296#试桩的桩间距为2.0m,410#试桩为1.8m，可见随着桩间距增加桩土应力比增大，但超过一定的范围后，由于桩土荷载的调节受到褥垫层和土工格栅的限制，桩土应力比反而降低，本试验中410#试桩的桩土应力比基本上低于296#试桩的桩土应力比。

在填土堆载过程中，由于156#试桩下土压力计破坏，故填土过程中只监测到两根桩296#、410#的桩土应力，填土中试桩桩土应力比见图5。通过监测发现:在相同荷载下填土对应的桩土应力比小于载荷试验加载对应的桩土应力比。分析原因，实际填土情况下，桩土依靠褥垫层和土工格栅调整桩土压力分配，而载荷试验采用试验板进行，试验板刚度大于土工格栅，故其对桩土压力分配效果好于土工格栅。因此现阶段市政和铁路系统路基处理中采用载荷板试验进行路基承载力检测，其检测工况和路基实际受力工况是有差别的，如何采用更加合理的检测方法是路基检测中需要进一步研究的课题。

3.3 复合地基加载过程中桩身轴力和侧阻的分析

桩受力时钢筋和混凝土之间没有滑移，故应变相同，因此可根据监测的钢筋受力计算出载荷试验和填土过程中桩身轴力和桩侧侧阻随荷载增加的变化情况。载荷试验过程中桩身轴力和桩侧侧阻变化见图6和图7，填土过程中的侧阻随深度变化见图8。

通过试验研究发现:(1)载体桩复合地基加载过程中，桩身侧阻都不大，载荷试验时最大达25kPa，而填土堆载情况下最大不到10kPa，单桩承载力的发挥不同;(2)在加载过程中，由于桩顶的刺入，桩顶一定区域出现负摩阻，在该深度范围内，随着深度增加轴力略有增大，侧阻为零的位置为中性点，中性点往下，产生正摩阻，随深度增加，轴力逐渐减小;(3)对比载荷试验和填土加载过程中侧阻的变化发现，由于土工格栅刚度越小，桩间土变形较大，故填土情况下桩身负摩阻范围大于载荷试验下负摩阻深度，这也从另一角度证明了复合地基载荷试验的工况和填土堆载工况是有区别的。

4 结论

根据载体桩复合地基和单桩的原位试验分析得出如下结论。

(1)相同桩长和桩径的载体桩和普通桩相比，其承载力明显提高，桩长较短的载体桩承载力可等效为扩展基础承载力进行计算。

(2)在载体桩复合地基载荷试验和填土过程中，随着荷载的增加，桩间土压力和桩顶压力都逐渐增大，但桩顶的应力增加较快故桩土应力比增加;但由于实际填土中的土工格栅和载荷试验中载荷板的刚度不同，在相同荷载下填土工况下的桩土应力比小于载荷试验加载下的桩土应力比，因此采用载荷试验检测路基复合地基承载力的检测方法和实际填土工况下路基复合地基的受力是有区别的。

(3)载体桩复合地基加载中，由于单桩承载力高，桩身侧阻都不大，载荷试验时最大达25kPa，而填土荷载下最大不到10kPa，单桩承载力的发挥不同。

(4)在加载过程中，由于桩顶的刺入，桩顶一定区域出现负摩阻。

(5)对比载荷试验和填土加载过程中侧阻的变化发现，填土工况下桩身负摩阻范围大于载荷试验下负摩阻深度。

摘要：本文通过单桩和载体桩载荷试验分析研究了载体桩受力与普通桩基受力的区别,并结合载体桩复合地基的载荷试验,分析了载体桩复合地基在受力情况下载体桩受力与载体桩桩基受力的区别,研究了载体桩复合地基的受力机理。通过监测载体桩复合地基载荷试验和路基填土荷载下载体桩复合地基桩顶的桩土应力比和桩身钢筋受力随荷载的变化,分析了载荷板试验情况下及实际填土工况下复合地基受力的不同之处,以便选择更加合理的检测方法检测路基下复合地基的承载力。

关键词：载体桩,复合地基,承载力,桩土应力比,负摩阻

参考文献

[1]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2]陈仲颐.土力学[M].北京:清华大学出版社,1994.

[3]中华人民共和国行业标准.载体桩设计规程(JGJ135-2007)[S].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[4]中华人民共和国行业标准.建筑地基处理技术规范(JGJ 79-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[5]阎明礼.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京:中国水利水电出版社,2002.

浅谈载体桩在新乡地区的发展应用 篇2

【关键词】载体桩；广泛应用；设计；施工；问题；处理

1.载体桩技术简介

（1）载体桩技术由北京波森特岩土工程有限公司率先开创，是一种全新的施工技术，它改变了传统的地基基础处理观念，选择下部层位稳定、土性较好的土层作为被加固土层，以桩端土体为研究对象。普通桩的承载力主要来源于桩的侧摩阻力，而载体桩的承载力主要来自载体，载体通过反复填入建筑垃圾再以3.5吨重锤提升6米进行自由落体夯实，通过三击贯入度等指标控制密实度，随后再夯填一定量的干硬性混凝土，从而由内向外形成干硬性混凝土、填充料和挤密土体形成的载体，在其上部进行钢筋砼灌注成桩，上部荷载由桩递给载体，再由载体传递给下面的持力土层，从而达到满足建筑物上部荷载要求之目的。

（2）从受力上分析，当载体桩承受竖向荷载时，它是一种扩展基础。上部荷载传递到载体后，通过干硬性混凝土、填充料和挤密土体，应力逐级进行扩散，形成多级的扩展基础，最终将荷载传递到持力土层。

（3）由于载体桩受力为一扩展基础，其承载力为fa×Ae。当载体持力层一定时，fa是一定的，只有通过控制不同的三击贯入度实现持力层不同的密实度，达到不同的等效计算面积Ae，三击贯入度越小，土体越密实，Ae就越大。

2.载体桩在新乡地区的应用

（1）因新乡市地貌单元大都属黄河冲积平原，浅部无坚硬的桩端持力层，传统的灌注桩受桩端阻力不足的限制，无法达到较大的单桩承载力，而载体桩很好的解决了这一问题，近年来载体桩在新乡地区达到了长足发展，广泛应用于工民建中，取得了很好的效果。成功的案例很多，在此简单列出几个典型工程：

（2）新乡市行政中心综合办公楼1#、2#、3#楼，独立基础框架结构，总桩数940根，桩长7.5m，桩径0.41m，单桩承载力特征值不小于900KN，持力层为中细砂层；（已投入使用）。

（3）新乡深国投商业中心（沃尔玛购物广场），独立基础框架结构，总桩数1250根，桩长7.5～9.5m，桩径0.41m，单桩承载力特征值不小于600KN，持力层为中细砂层；（已投入使用）。

（4）新乡新亚纸业集团15万吨白卡纸项目，独立基础框架结构，总桩数2658根，桩长4.0～9.5m，桩径0.41m，单桩承载力特征值不小于100KN，持力层为中细砂层；（已投入使用）。

（5）新乡高新区标准厂房研发综合楼，独立基础框架结构，总桩数1716根，桩长3.4～6.4m，桩径0.41m，要求单桩承载力特征值不小于1050KN，持力层为中细砂层；（已投入使用）

（6）河南恒升起重股份有限公司年产280台冶金用高智能起重装备项目（包括办公楼、综合楼、加工装配厂房、起重机焊接装配厂房），独立基础框架结构，总桩数2075根，桩长4.5～10.3m，桩径0.4m，要求单桩承载力特征值不小于800KN，持力层为细砂层；（即将竣工）。

3.工程实践中应注意的一些问题

随着载体桩的广泛应用，在工程实践中的一些问题值得重视。

3.1桩身与载体结合不良。

（1）某项目采用载体桩独立基础，总桩数250根，有效桩长6.15～6.55m，桩径0.41m，桩间距1.6m×1.6m，要求单桩承载力特征值不小于1000KN，勘探深度范围内地层以粉质粘土为主，稳定水位2.4m左右。在低应变检测中发现部分桩的桩身与载体结合不良，针对这一类桩采用静载进行验证检测，挑选三根此类桩进行静载试验，其中两根的承载力只有设计要求承载力的一半，另一根承载力满足设计要求。

（2）分析认为该工程可能是以饱和状态下的硬塑粉质粘土层为被加固土层，且桩间距较小，载体施工时导致邻桩载体偏移或桩身上移；也可能是因桩长较短，基坑开挖时挖掘机施工不当，将桩身与载体结合改变，影响了桩体质量。

（3）载体桩成孔一般采用柱锤夯击、护筒跟进成孔，再对桩端土体进行填料和夯击，必然对桩端周围土体产生一定的挤土效应，故施工时必须根据建筑物所处的地质条件和周围的环境条件，综合考虑施工方法。地质条件是指被加固土层应具有良好的可挤密性、足够的厚度、土层稳定和埋深适宜，不具备这些条件时不宜采用。设计中应根据地质条件和设计荷载，确定合适的桩间距。桩间距过小时，施工载体时产生的侧向挤土压力可能导致邻桩载体偏移；当桩长较短且土层抗剪强度较低时，可能导致土体剪切滑裂面的形成，从而使地面隆起、邻桩桩身上移，造成断桩或桩身与载体脱离等缺陷。

3.2桩身出现空洞和桩身保护层不足。

（1）桩身出现空洞、桩身保护层不足是灌注桩的通病，虽然这两种情况出现的比例不高，但处理工作繁琐，无形中增加了成本，对项目进展也会有影响。通过加强质量控制可以减少甚至避免此类问题出现。

（2）分析认为，此类情况与桩身混凝土的塌落度及骨料粒径有关，混凝土的塌落度宜控制在12cm～14cm，混凝土在满足设计强度情况下宜选用小粒径骨料。浇筑时应充分振动，防止钢筋笼中心局部形成空洞，影响桩身质量；但振动时应防止钢筋笼移位，否则就会造成桩身保护层不足，甚至钢筋笼外露。

4.近几年来载体桩取得的发展

（1）为减小桩身施工时的挤土效应，可以采用螺旋钻成孔。当拟建场地周围有建筑物时，为减小施工对已建建筑物的影响，可以采用无振感的施工方法进行施工，或者采取适当的减振、隔振措施。这样就可以降低出现上述第一种问题的几率。

（2）随着近几年的研究，载体桩的应用已经取得了长足的进展。对于软塑状态的黏土、素填土、杂填土和湿陷性黄土，只要经过成桩和载荷试验确定承载力满足设计要求，也可作为被加固土层。大大拓展了载体桩的应用范围。

（3）可液化的粉土、粉砂作为被加固土层时，载体桩在成孔过程中的挤密作用以及高柱锤夯击的振动作用，可以降低载体周围一定范围内的液化指数。在上述原阳汽车站综合楼项目中，载体桩就起到了部分消除地基土液化的作用。

（4）湿陷性黄土作为被加固土层时，经过填料夯击，使桩身下土体的结构发生变化，在载体周围一定范围内湿陷性被消除，桩周土得到挤密，湿陷被消除或大大减小湿陷量。

5.结语

载体桩在无坚硬桩端持力层的情况下仍可提供较大的承载力，与传统的摩擦桩、摩擦端承桩相比可节约大量钢筋砼，并且可部分消除砂土液化。这两点正好适合新乡大部分地区的地质条件。随着近年来的不断推广应用，载体桩在新乡地区日趋成熟，得到了广泛应用，并取得了良好的成绩。但载体桩人不能被小小的成绩绊住脚步，载体桩的设计应更加严谨，施工应更加谨慎，将一些常见的小问题控制在最低范围内，以更好的发挥载体桩的长处。

参考文献

[1]《载体桩设计规程》（JGJ135-2007/J121-2007），2007.

[2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002），2002.

[3]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），2010.

复合载体夯扩桩施工技术探讨 篇3

复合载体夯扩桩技术, 不同于其他地基础施工技术, 它改变了传统的地基基础处理观念, 在拟建场地属软弱地基的情况下, 采用孔内深层强夯的方法, 通过科学的施工参数控制, 利用重锤对桩端下的土体连续填料夯击, 并通过三击贯入度作为收锤标准, 在被加固土层中形成从内到外的由于硬性混凝土、夯实填充料, 挤密土体和影响土体构成的复合载体, 而后在此复合载体上浇注钢筋混凝土桩。这种方法, 使桩端下被加固土层中一定范围的土体 (直径2~3m, 深度3~5m) 得到有效的密实加固, 具有挤密地基及扩大桩端面积的双重作用。

上部荷载通过桩身传到复合载体上并得到充分的应力扩散后, 被分层传递到被加固土层下的持力层, 其核心技术是研究土体的密实理论。

2 复合载体夯扩桩施工技术流程

2.1 工艺流程

复测桩位线一夯机就位锤击成孔一沉管 (护筒) 至桩底标高填料夯击一形成夯扩体一测三击贯入度一放置钢筋笼一灌注桩身砼一承台施工。

2.2 桩机就位

打桩机就位时, 必须保持平稳, 不发生倾斜、位移, 对桩点时用预先做好的钢筋圈放在桩点上, 护筒对准钢筋圈后, 下护筒, 用水平尺来确定护筒垂直度, 然后将护筒放置地表, 为准确控制钻孔深度, 应在机架上做出控制标高, 以便施工中进行观测、记录。

2.3 锤击成孔。

复合载体夯扩桩采用细长锤夯击成孔, 将护筒沉到设计标高后, 细长锤击出护筒底一定深度, 分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土, 用细长锤反复夯实、挤密, 在桩端形成复合载体, 然后放置钢筋笼, 并向笼内灌注混凝土而形成桩。复合载体由干硬性混凝土、填充料、挤密土体、影响土体组成。

复合载体夯扩桩施工时, 先采用细长锤在桩位处夯击成孔或用长螺旋钻机开孔引孔, 然后将钢护筒沉至设计标高, 再用细长锤夯击护筒到一定深度, 随后分批向孔内投入填充料同时进行夯击, 达到规范规定的贯入度后, 填入一定量的干硬性混凝土并加以夯击。达到规定的贯入度后, 最终吊入钢筋笼和灌注混凝土并振捣密实。由于该工艺在填充和开击填料的过程中, 对原土层持力端和填料的反复动力冲击作用, 使夯锤周围和底部的填料向外挤扩, 使桩端复合士层形成一个一定尺寸的近似球体的复合载体, 较大地改善了夯扩周围和底部士层的物理力学性能。在反复夯扩的动力荷载作用下, 开扩体和挤密土体可以起到分层扩散应力作用, 消除了桩端的应力集中现象。将桩端的应力土层逐层降低到天然土体能够承受的程度, 从而改善了土体的受力状态。提高了桩的承载能力。为保证设计要求的承载力。要求在保证混凝土桩身质量的同时, 保证填夯材料的数量、质量和夯击的最后三击贯入度。

2.4 填料击夯

护筒沉至设计标高后, 提升重锤高出填料口, 根据地质情况进行填料 (填充量以锤底出护筒底40-60cm (为宜) , 填料大致分为二个阶段:填料下降持平, 上升, 相应填料也分多、中、少。在投填充料时应控制每次填料量和累计填充料量, 投料量不宜小于0.5m, 且不宜大于1.8m, 当投料量大于1.8m时, 应找设计院调整桩长或改变施工参数。

3 主要施工技术问题及其解决措施

3.1

夯填材料数量不准确, 偏少或过多导致桩端复合载体的直径太小, 厚度过薄, 无法有效传递荷载, 或由于夯填料过多导致相邻桩位移, 桩端复合载体与桩体分离合解决措施:严格按照《复合载体劳扩桩设计规程》 (JG/T135-2001) (以下简称《规程》规定和具体工程施工方案要求, 在旁击后地面隆起不超过50mm和相邻桩的竖向位移不超过20mm的情况下, 三击贯入度控制的投料量不应小0.5m3时且不应大于1.8m3。

3.2

夯锤最后三击贯入度达不到要求, 开扩体直径和密实度无法保证, 土体未能有效挤密加固。存在以下几种原因和解决措施。

3.2.1 夯填料周围及以下的土体没有被充分地挤夯密实

解决措施:为提高桩的承载力, 减少桩的沉降, 在施工作业时, 应尽可能对土体进行挤密, 以减小土体的孔隙比, 增加士体的压缩模量。

3.2.2 夯填料部分或全部没有很好地开实, 造成填充料戚相对松散状态, 导致承载力达不到设计要求和产生过大沉降。

解决措施:合理选择碎砖、碎石块, 分次填入分次夯击, 下层夯扩贯入度合格后再夯填上一层。

3.2.3 选择的持力层不合理或地质情况异常, 导致最后三击贯入度始终不能达到设计要求。

解决措施:认真配合设计进行详细地质勘查, 利用各种手段勘探或经过试桩方式, 必须选择具有可塑到硬塑状态的砂、砂土、砂性粘土、碎石、砂砾石、碎石土、粉性粘土、粉士或粉质粘士、粘土等作为桩端复合载体持力层。

3.3 桩身混凝土发生离析, 孔洞、缩径、不密实、松顶等质量问题

解决措施:开工前, 一定要对所用的材料进行检验, 尤其是水泥;严格按照配合比试验报告来拌制混凝土, 各种材料的计量要准确, 误差控制在允许的范围内, 雨期施工时注意根据砂石的含水量调整配合比用水量;灌注混凝土时, 确保混凝土的充盈系数大于或等于1.0, 对于桩身周围为软弱土 (如淤泥质土) 时, 还应适当加大;为确保桩顶混凝土凿除浮浆后其强度能达到设计要求, 桩顶超灌高度应超出桩顶标高30-50cm;必须保证桩身混凝土连续浇筑, 并且必须采取合理的方式振捣密实, 由于桩身在受力时为一杆件, 故必须严格按照以上要求操作, 确保其承载荷载的能力。

3.4 桩端混凝土与复合载体结合部不连贯, 不密实, 局部有脱离现象。

解决措施:

3.4.1 在复合载体夯扩桩施工结束后, 在孔底先浇筑0.3m和桩身混凝土强度等级相同的半干硬性混凝土, 夯实后, 浇筑0.1-0.3m同桩身混凝土的配合比的减石子混凝土;

3.4.2 桩身钢筋笼端部箍筋少绕一个循环圈或将其上移至上部桩身, 将钢筋笼吊入孔中, 这样钢筋笼主筋即可穿入该过渡层中;

3.4.3 再立即进行上部桩身混凝土的浇筑和振捣05.刚刚完成的桩体受到新打的桩夯扩施工扰动, 造成变形或复合载体与桩端移位偏离现象。

解决措施:

(1) 采取正确的打桩顺序, 总的顺序上采取横移退打的方式, 即自中间向两端对称进行或自一侧向另一侧单一方向进行;

(2) 采取隔排或隔桩跳打法, 在实施跳打过程中, 应注意避免在桩机移动时对已打桩的顶部的破坏, 并严格控制跳打的时间, 间隔时间必须大于混凝土中水泥的终凝时间;

(3) 对于挤土效应很大的土层, 可采取用螺旋钻钻孔引孔工艺相结合的方法;

(4) 若在同一场地内存在两种或两种以上桩长, 应先施工短桩再施工长桩;

(5) 当场地一侧邻近已有建筑物时, 应从邻近筑物的一侧向远离建筑物的一侧施打。

4 结束语

综上所述, 复合载体夯扩桩是一种经济、实用、环保的施工技术, 具有明显的经济效益和社会效益。复合载体夯扩桩的实际应用, 开辟了短桩施工的思路, 它具有环保节约工程综合造价及施工期短的优点。若能因地制宜地灵活使用该技术, 从环保方面考虑, 有很强的生命力, 将会为城市建设中的建筑垃圾综合利用开辟一条新的出路。桩基施工市场前途广阔, 若能抓住机遇, 把握市场, 必将为岩土工程施工创造更大的经济效益.

摘要：在工程建设中, 目前多采用人工挖孔桩等基础形式。对于一些先进的基础形式缺乏研究和应用。本文对复合载体夯扩桩技术原理及施工工艺流程进行分析, 并对复合载体夯扩桩在施工中存在的技术问题及解决方法进行了探讨。

关键词：复合载体夯扩桩,施工技术

参考文献

[1]《复合载体夯扩桩设计规程》

复合载体桩 篇4

挤密桩复合地基施工中，应注意以下几个问题：

1、实验问题

为检验地基处理后的力学性能的变化，为基础设计提供依据，应根据场地地基情况确定低级处理后，在开工前先在临近场地或建筑物场地，做出试桩复合地基，待试验取得数据后，再设计基础，试桩复合地基达不到设计要求，尚应修改处理方案。实际工程中，不少工程事先不搞试验，而是在处理好复合地基上做实验，这种做法如果试验数据符合要求尚可，否则将造成被动，再采取补救措施，延误工期，且不理想。也有一些地方，平时注意积累资料，总结出几种典型软基础地质情况，加上有较丰富的施工经验，也可以参照资料而免去做试验。

2、成孔问题

成孔方法有机械成孔和人工成孔两种，应根据地质情况、钻孔深度及施工条件而定。成孔时，地基土的含水率一般应掌握再12%~23%：低于12%成孔较困难，且对生石灰块水解提供水分不足;当大于23%时，易颈缩，或成桩后桩心软化，因此，低于最优含水率的土需加水增湿，大于最优含水率的土，需采取晾晒干措施。基坑应预留不少于0.2m厚土，待成孔填料后，再将挤松的土挖掉，这样才能保证挤密效果。

3、挤密问题

挤密桩复合地基关键在于挤密，如何充分发挥挤密作用，施工是关键。合理的填料配合比及认真的夯实，是确保施工质量的前提。常用的填料配合比有多种，如灰砂桩为生石灰块：中砂=7：3(体积比)，灰砂碎石桩为生石灰块：中砂：粒径20~40mm碎石=5：2：3或6：1.5：2.5，也可适量加入粉煤灰，可提高桩的强度，

有些挤密桩复合地基完工后，桩顶的地面隆起，出现裂缝，或混凝土垫层完成之后，在垫层上隆起而裂缝，这是挤密桩一部分膨胀力向上释放的结果，实际上等于削弱了挤密桩的挤密作用。为避免这种能量的消耗，一般可在桩顶标高下300mm高用3：7灰土夯实填密实封顶，可解决这一问题。有的工程复合地基完工之后，虽然也用灰土封了顶，但不立即做混凝土垫层，结果仍出现桩顶隆起，附近地面鼓包。为避免这种情况的出现，在复合地基完工之后，应立即做混凝土垫层，有条件时，最好边完成复合地基边做混凝土垫层。

4、局部遇枯井、坑、沟等处理问题

基坑开挖后，或经钎探后发现建筑物地基下有被杂土或杂填土或素土填充的枯井、洼坑、沟漕等，必须及时处理。除对埋深较浅的可用填土的方法处理外，一般可用挤密桩进行处理，根据所处理局部地基情况，桩深可取一致，也可深浅不等，以桩底抵承好土为宜，并用桩距调整，桩距可疏可密，以达到所需地基强度。处理时应注意要使处理后的局部地基与建筑物场地大面积地基承载力基本一致。

5、质量检验问题

挤密桩复合地基属隐蔽工程。施工中必须加强检验。检验内容包括成孔的深度、直径、垂直度，孔内填料的夯实质量，桩体竣工后，尚应检验桩间土的干密度，桩体填料的干密度、地基承载力等，检验方法包括挖开取样试验、触探试验、载荷试验等。

复合载体桩 篇5

关键词：　沉降 软弱粘性土 水泥搅拌桩 复合地基

软弱粘性土（即我们俗称的软土）是淤泥、淤泥质粘土以及淤泥质亚粘土的总称。从软弱粘性土的组成结构方面上来说，这种土质最大的特性在于其有着极高的天然含水量，优越的压缩性能、较低的承载能力以及较少的腐殖质物质。从软弱粘性土的层次构造角度来说，其多为泻湖相、河相以及海相沉积层。在现阶段技术条件支持之下，相关工作人员在对复核地基沉降程度加以计算的过程当中所采取的计算方式多为：将总沉降分为包括下卧层以及加固层在内的两个部分。下卧层选用分层总和法对该层次结构的压缩模量以及压缩指数参数加以计算，而加固层则选用复合模量法对该层次结构的相关压缩指标参数进行计算。这种计算方式所得出计算结果指之所以与实际测定结果差异较大，其关键在于下卧层计算方式下沉降值测定误差，加固层现有运算方式的运算可靠性比较高且所计算结果与实际测定结果之间的差异性并不显著，再次不多做累述。由此可见，下卧层计算正是相关工作人员下一步研究的重点。笔者在对深厚软土水泥搅拌桩复合地基沉降以及相关控制方式加以分析的过程当中，一并提出了一种能够精确计算下卧层沉降参数的计算方式。现对其做详细分析与说明。

1　深厚软土水泥搅拌桩复合地基沉降及其计算分析

A城市位于我国东南部沿海地区，为我国最典型的深厚软土地区。从土层地质构造形式角度上来说，土层上部为滨海相淤积土土层，下部为湖海相沉积层。该市水利工程建设事业发展迅速。软土厚度参数基本可以达到30m左右。20世纪80年代后期，大量水利工程建设项目开始在应用单轴深层水泥搅拌桩对深厚软土地基进行加固的基础之上，成功构建了一批稳定性极高的水利装置设备。这部分装置设备在投入水利建设的过程当中由相关部门针对其沉降结构加以实时观测。对相关观测结果加以统计，可作出如下几点判定：（1）在应用深层水泥搅拌桩针对软土地基进行加固的背景之下，软土地基上部水利设备的沉降程度较小，沉降变化表现均匀且能够在较短时间内恢复稳定状态。该批水利建设项目在工程竣工时已基本完成了90％甚至以上指标的沉降量，符合相关标准规范当中有关水利建筑竣工期间沉降量指标的要求；（2）对于水利建设过程当中持续应用时间较长的水利建设设备而言，尽管其在建设施工过程当中所承受的载荷作用力较大，但在水泥搅拌桩桩体长度、桩径参数以及置换比率的调整作用之下，建筑物荷载对于软土地基基础的特殊性要求依然能够得到较好的满足，从而确保水利建筑地基沉降量能够始终控制在较低水平当中。

选取该批次水利建筑当中某建设单位在运行的水利装置为例，按照上文所述的传统计算方式，针对该水利建筑的沉降程度及指标参数进行运算可按照以下步骤实现：首先，对于加固层而言，我们可以将整个水泥搅拌桩桩群视作一个实体基础，该实体基础在建筑并接受载荷过程当中所产生的压缩变形量同加固层在深厚软土地基作用之下发生的沉降参数是均等的。根据相关实地测定结构可得知加固层　的　沉　降　为　33mm。其　次　，对　于　下　卧　层　而言，在分层总和法与水利建筑周边沉降程度实际观测点布置位置的作用之下，可参照压缩模量以及压缩指数对沉降程度的影响，得知下卧层的沉降为214mm。由此的推导出整个水利建筑物的总沉降参数为　加　固　层　沉　降　与　下　卧　层　沉　降　的　和　，即为247mm。然而这一计算结果与实际测定结构之间的差异可以达到3倍以上，并且由下卧层计算差异所导致的差异比重占到了85％以上，值得重视。

2　软土结构性及建筑物沉降控制分析

何谓软土的结构性表现呢？一般来说，包括土层颗粒、空隙形状表现、颗粒之间的相互性作用力以及组构形式均属于软土结构性表现的研究范畴当中。根据有关A市土层相关实验结果所得出数据的分析，我们可以得知有关该城市深厚软土的几方面结构性表现：（1）空隙比高。对于薄壁土样而言，这种空隙比甚至可以达到1.9左右；（2）透水性好。同样是对于薄壁土样而言，其测定得出的竖向固结系数最大限度参数在正常情况下是同等测定状态下重塑土样竖向固结系数最大限度参数的9倍左右。

依照深厚软土地基当中薄壁土样实验中e-lgP的曲线表征及自适应矫正示意图来说，在相关曲线变化参数的作用之下我们可以对该深厚软土土体结构的屈服应力的一种新型确定方法加以研究与论证。首先，我们应当明确的问题在于——何谓土体屈服应力。对于深厚软土土体而言，其所表现出的结构屈服应力主要是指原状土在接受压缩作用力的过程当中，以土骨架弹性压缩为主的土体结构变形以基本结束，土体当中的粒间与组构联系位置开始呈现出破坏状态时所产生的应力。我们知道：对于深厚软土水泥搅拌桩所涉及到的复合型地基设计而言，为充分满足沉降及承载作用力的需求，且凸显沉降控制的重要意义，对于加固层及下卧层的沉降控制是极为关键的。由上述分析我们不难得知：在建筑物特别是水利建筑荷载作用力正常状态之下，加固层所表现出的沉降作用力是比较小的，一般而言其始终控制在30mm范围之内。针对e-lgP的曲线表征及自适应矫正示意图反映出的地基沉降会在固结压力大于土体结构屈服应力的状态之下发生严重变化，并给整个水利建设施工的正常运行造成严重危害，其关键在于针对水泥搅拌桩的相关设计参数加以合理调整与控制，始终确保土体结构屈服应力应当始终大于下卧层自重应力与附加应力的总和。以e-lgP的曲线表征及自适应矫正示意图为例，在这一条件作用之下，实际的压缩路径会较为精确的落在e-lgP曲线的平稳曲段当中，进而确保下卧层的沉降状态能够达到有效控制。经由沉降计算表明，这种以控制下卧层沉降测误差为主的计算方式能够最大限度的缓解传统计算方式之下计算结果与实际测定结果之间的误差，确保沉降控制的直接有效，值得大范围推广。

3　结语

伴随着现代科学技术的蓬勃发展与经济社会现代化建设进程日益完善，社会大众持续增长的物质文化与精神文化需求同时对新时期的水利建设事业提出了更为全面与系统的发展要求。本文针对深厚软土地基状态之下水利建设事业的关键——水泥搅拌桩复合地基沉降及控制分析这一中心问题展开了简要分析与说明，并据此论证了做好地基沉降控制工作在进一步提高水泥搅拌桩施工质量与施工效率的过程中所起到的至关重要的作用与意义。

参考文献

1吴海宝.　换填法建筑地基处理的工程实录[J].　有色冶金设计与研究，2004，03

2姜规模.　湿陷性黄土地区高层建筑地基处理方法探讨[J].　中国勘察设计，2009，02

复合载体桩 篇6

以往载体桩大多应用于桩基础,若将载体桩应用于复合地基中,将其作为复合地基的增强体,发挥出载体桩承载力高的特点,将大大提高复合地基承载力,减少桩数,降低造价,本文就以一工程实际为例,介绍载体桩复合地基的设计、施工与检测,为设计人员提供新的思路。

1 工程介绍

1.1 工程概况

拟建场区位于北京市昌平区北七家镇郑各庄村南,现内蒙古兴安盟驻京联络大院内。拟建工程分别为地上2层、17层和20层,设有2层地下室,地下室每层层高3.75m,采用箱形基础,剪力墙结构,总建筑面积约为40000.0m2。

1.2 工程地质概述

拟建场地地面较平坦、开阔,钻孔孔口处地面标高为38.51～38.91m。本次勘察所揭露的地层的最大深度为35.00m,根据钻探揭露与原位测试及室内土工试验结果,按照其年代、成因类型及岩性将勘察深度范围内的地基层划分为6个大层,其物理力学指标如表1所示。

该场区勘察期间揭露二层地下水,第一层静止水位埋深1.00～2.80m,标高35.90～37.65m,属上层滞水;第二层静止水位埋深7.40～8.40m,标高30.37～31.44m,属潜水。

2 方案确定

本工程基底标高在地表以下9.0m,基底土层本身承载力就很高,若采用桩基础势必造成浪费,故考虑应采用桩土共同作用的复合地基方法处理地基。复合地基方案选择有CFG桩、夯实水泥土桩、水泥土搅拌桩、灰土挤密桩等。其中夯实水泥土桩、水泥土搅拌桩、灰土挤密桩因其对地基承载力的提高有限,多用于多层建筑、单层厂房的地基加固,而该建筑层数高,结构荷载大,夯实水泥土桩、水泥土搅拌桩、灰土挤密桩复合地基都不能满足要求。在北京地区,高层建筑大多采用CFG桩复合地基。

CFG桩是一种采用长螺旋中心压灌施工的混凝土桩与地基土共同作用的复合地基,由于依靠桩侧与桩端端阻受力,一般桩长较长,并且有时为了控制地基沉降还会人为的增加桩长。桩侧阻主要依靠桩土发生相对位移或相对位移趋势才能充分发挥,但桩长较长,下端的桩土发生相对位移或相对位移趋势较小,而不能完全发挥,故造成一定的浪费。

载体桩复合地基是一种全新的施工技术,是一种用载体桩技术施工复合地基的工艺,载体桩技术的核心是侧限约束下的土体密实,在入土一定深度,通过柱锤的势能冲切土层形成孔洞并迅速填料作为介质夯实,并反复进行,形成扩展基础,大大提高了单桩的承载力,采用载体桩的复合地基,由于载体桩承载力高,复合地基承载力也高,并且由于载体桩主要依靠载体承载,故采用载体桩施工复合地基,其荷载将大部分通过桩身传递到深层土体,这将大大降低建筑物的沉降。

由此可见,载体桩加固软弱地基的原理与CFG桩是有区别的,其桩体作用要明显强于CFG桩,因其载体承担绝大部分荷载,有利于桩更多的发挥作用,减小土体承担的荷载,桩数也相应减少。

经分析,本工程⑦2层为细砂层,该层地基土承载力为280kPa,压缩模量约为23.2MPa,可以作为载体桩的持力层,⑦层厚度为4.79m的粘质粉土一粉质粘土层,稍微填料夯实即可得到良好的挤密效果,是一种非常适合于载体桩的地层。经过方案的论证,本工程最终采用载体桩复合地基施工技术。

3 载体桩复合地基的设计

(1)单桩承载力的计算

根据场地资料选择⑦2层细砂层作为载体桩持力层,基底标高为-9.550m,可综合确定桩长约为8.0m,桩径430mm。

根据《载体桩设计规程》(JGJ135-2007),载体桩承载力为:

Ra=faAe

式中,fa为经深度修正后的载体桩持力层地基承载力特征值(kPa)。

由于该工程采用复合地基+筏板基础,根据《建筑地基处理技术规范》,载体持力层地基土承载力修正从室外地表开始计算,深度为18.0m。

fa=fk+ηd(D-0.5)γ0

=280+2.5×(18.0-0.5)×12.0=805kPa。

查表4.3.2取三击贯入度30cm,得:

Ae=1.6m2

则:Ra=fa.Ae

根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002/J220-2002)对桩身混凝土进行验算:

桩身强度(C20):fcu≥3Ra/Ap

式中:fcu为桩体28天立方体试块强度取20MPa;Ap为桩的断面面积

根据本工程荷载情况,取单桩承载力特征值为1000kN,强度满足设计要求。

(2)复合地基承载力计算

复合地基桩间距为1.8×1.8,则复合地基承载力为:

fsp、x=mRa/Ap+β(1-m)fs、x

m=3.14×0.2152/(1.8×1.8)=0.042,修正后复合地基承载力特征值fz为885.8 kPa,大于380kPa,满足设计要求。

(3)复合地基沉降验算

由于本工程为高层建筑,需对基础进行沉降验算,建筑物基础的沉降包括主固结沉降、次固结沉降和瞬间沉降,精确计算是一个比较复杂的问题,若采用经验系数计算,结果有可能产生较大误差,为方便计算,工程上多采用分层总和法,假定①压缩时地基土不能侧向膨胀;②根据基础中心点下附加应力进行计算;③基础最终(固结)沉降量等于基础底面下压缩层(或受压层)范围内各土层压缩量的总和。

式中:s基础最终沉降量;Ψs为沉降计算经验系数;Esi基础底面下第i层土的压缩模量;P0对应于荷载标准值时基础底面处的附加压力;Zi、Zi-1分别为基础底面到第i层和i-1层土底面的距离;ai、ai-1分别为基础底面计算点第i层和第i-1层底面范围内平均附加应力系数,可按《建筑地基基础设计规范》(GB50007)规定采用,经计算最终基础最大沉降为67.75mm,满足规范要求。

4 桩基检测试验和沉降观测

4.1 工程桩的检测

本工程地基处理,共布桩498根,桩位图见图1。依据《建筑地基处理技术规范》中对复合地基的检测要求,共进行3个点复合地基的静载荷试验和50根桩的低应变动力检测。3组静载荷试验中,当荷载试验加载到2倍设计荷载760kPa时沉降量最大为31.63mm,在设计使用荷载380kPa时,试验变形最大为10.96mm,均满足设计要求。P-:曲线呈缓变型,无明显拐点,这充分说明三根桩还处于弹性工作状态。卸载后,回弹率在24.0%左右,说明载体桩承载力还有一定的储备。载荷试验的P-S曲线如图2所示。低应变动力检测,通过采集信号进行分析,桩底反射信号清晰,桩身质量除有一根桩桩身轻微缩颈外,其余桩身质量完好,满足设计要求。

4.2 沉降观测

为了解载体桩在工程不同时期的沉降,对大厦的角点和重要部位进行了沉降观测(图3),观测时间从大厦施工到±0.00开始,经分析建筑物在完工600d后最大沉降为18.56mm,最小为16.98mm,平均沉降率为0.03mm/d,变形稳定,呈收敛趋势,可见载体桩复合地基在高层建筑中能有效控制基础沉降,减小不均匀沉降。

注:1、2、3为沉降观测点

5 结语

结合宏福大厦工程的地质条件,介绍了对载体桩的设计、施工及检测。载体桩不仅可以进行灌注桩施工,还可进行复合地基施工。载体桩复合地基施工简单,质量易控制,造价经济,是一项值得推广的既经济又环保的施工技术。

参考文献

[1]顾晓鲁.地基与基础[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[2]中华人民共和国行业规程.建筑地基处理技术规程(JGJ 79-2002).北京:中国建筑工业出版社,1995.

[3]中华人民共和国行业规程.载体桩设计规程(JGJ 135-2007).北京:中国建筑工业出版社,2007.

复合载体桩 篇7

1 复合载体夯扩桩地基处理技术在桥头处理中的加固改良作用

(1) 复合载体夯扩桩的扩大头很大 (大概为桩经的2-3倍) , 因此增加了桩端的压力承受面积, 从而提高了桩的承载能力。

(2) 在复合载体夯扩桩的施工过程中, 会对桩周围的地基土产生水平方向的挤密作用, 从而增大了桩附近一定范围地基土的密度, 减小了土的孔隙率, 使得地基的承载能力有所提高。与此同时, 由于桩与桩之间的土体的密度得到了提高, 因而增大了桩周围土体的贯入阻力, 从而提高了桩周围土体的摩阻力。

(3) 在桩的底部填入的建筑垃圾或者级配石料增强了地基的偷税性能, 形成了良好的排水通道, 有效地避免了因孔隙水压力的提高而引起的地基变形的问题。

(4) 复合载体夯扩桩扩大头周围的地基土在强烈的冲击下充分液化, 桩端土体的密度变大, 同时使得填入的建筑垃圾或者级配石料的密度也得到了提高, 增强了地基的抗液化能力, 在一定程度上提高了桩端土体的承载能力。

2 复合载体夯扩桩地基处理技术的施工工艺

复合载体夯扩桩地基处理技术的施工工艺流程如下:测定定位桩→准备工作 (设备维护试车) →桩孔就位→夯击成孔→沉护筒至设计标高→填充填料并夯击填料→实测三击贯入度→夯填于硬性混凝土→实测三击贯入度→下钢筋笼至标高→振浇注混凝土→拔护筒→振捣混凝土。

桥头复合载体夯扩桩的施工难度很大, 桩身和夯扩体都在地面以下, 属于隐蔽工程。因而在进行该技术的施工之前一定要制定一个科学合理的施工方案, 严把原材料的质量关, 对施工过程中容易出现的质量问题做好应对措施。

(1) 准备工作:在复合载体夯扩桩施工之前, 要确保施工现场场地的平整性。可利用1∶1的砂石分层对现场的管沟、暗井、古墓进行夯填。然后, 还应对步履式液压夯扩机进行试运行操作, 对电机、电源接头、钢索等重要的部位进行检修, 确保设备的正常运行。最后对现场所有的桩位进行定位, 并反复核查, 以免桩位发生偏差。

(2) 桩机就位:夯扩机置于桩位的附近, 将其护筒与桩位对准, 可以通过逐渐调整护筒的位置实现, 护筒一定要垂直、平稳。

(3) 锤击成孔:用撒白灰的方式凸显桩位, 并用护筒对准桩位。然后用细长锤对其进行捶击成孔。

(4) 护筒沉入设计标高:护筒的沉入深度可以通过桩位、地面标高和设计桩顶标高计算出来。计算出结果之后, 可以在护筒上作出护筒沉入深度的标记, 当护筒标记接近地面的时候, 要控制好细长锤的锤击高度, 从而更精确地控制护筒的沉入设计标高。

(5) 填料夯击:初始填料应该使用稳定性较好的材料, 比如碎砖、碎石和碎混凝土块等等。初始夯填量不过过大, 控制在0.6立方米到0.8立方米为宜。使用3.5吨的细长夯扩锤对填料进行夯击, 细长锤的落距应控制在6米左右。桩周围地面隆起不能过高, 一般要控制在50毫米以下。为了避免泥土、水在夯填结束时进入孔内, 可以在桩孔内事先投入40斤水泥, 从而起到封水的作用。

(6) 三击贯入度:当填充料夯实之后, 如果不再填料, 细长锤连续三次夯击之后的下沉量叫做三击贯入度。相关文件规定第一既贯入度要大于或等于第二击, 第二击贯入度要大于或等于第三击, 且三次的总贯入度必须小于设计值。如果三击总贯入度大于设计值, 就必须对填料继续进行夯击, 直到小于设计值为止。

(7) 夯填干硬性混凝土:控制好干硬性混凝土的搅拌水量, 以手握成团、落地开花为准。干硬性混凝土的夯填量以0.33立方米为宜。为了保证护筒内的干硬性混凝土全部被击出, 应该夯至锤底出护筒两厘米左右, 且确保护筒内没有残留夹泥。当干硬性混凝土夯填完之后, 即可在其上方浇注水泥砂浆, 厚度控制在10厘米左右, 然后轻轻地用细长锤压实, 保证水泥砂浆和混凝土的良好结合。

(8) 放置钢筋笼:钢筋笼中的纵向钢筋使用的是普通钢筋, 做好是一个整体, 不宜焊接成形。如果条件不允许, 必须焊接时, 一定要选择好焊接位置, 尽量靠近桩底。在同一连接区域, 焊接接头的长度要控制在50%以内。与此同时, 还必须对焊接接头进行质量检测, 确保其符合强度要求。将钢筋笼运至施工现场的过程中, 要避免钢筋笼的碰撞, 防止钢筋笼发生变形, 否则在安装时容易出现跑笼的现象。为了严格控制好钢筋笼的标高, 应该事先算出钢筋笼顶标高与管口之间的距离, 从而可以根据需要制定定长的钢筋。

(9) 浇注桩身混凝土:将混凝土灌入护筒的填料口, 直至达到桩顶标高为止。一般情况下都要多灌一点, 超灌量可以通过以下公式求得:

超灌量=设计混凝土应灌量* (充盈系数-1)

公式中充盈系数一般为1.0-1.2中的某个数。

(10) 拔出护筒:浇注完装身混凝土之后, 需要将护筒拔出。在此过程中一定要把握好护筒的拔出速度, 一般控制在每分钟一到两米为宜。如果速度过快, 就会造成混凝土的分离, 从而导致混凝土不密实, 降低桩身的承载能力, 严重时会出现断桩的现象。

(11) 成桩:当护筒拔出之后, 符合载体夯扩桩就形成了。

3 结束语

实施证明, 在桥头地基处理中使用复合载体夯扩桩技术不仅能够大大提高单桩的承载能力, 同时还能对建筑垃圾进行回收利用, 创造了明显的社会经济效益。除此之外, 还简化了施工工艺, 降低了施工成本。经计算, 复合载体夯扩桩地基处理技术能够降低单方混凝土造价20%左右, 缩短工期30%以上。由于该项技术能够大量处理建筑垃圾, 因此在旧城改造的工程中的应用前景十分广阔。总而言之, 复合载体夯扩桩地基处理技术具有承载力高、造价低、沉降小、经济环保等诸多的有点, 是一种值得被推广的经济适用的地基加固技术。

参考文献

[1]仇凯斌, 方玉新, 李广信, 等.复合载体夯扩桩承载力性状有限元分析[J].工程力学, 2002, (6) :90-93.

[2]岳延峰, 杨晓斌, 刘奋勇.复合载体夯扩桩的技术特点及检测方法[J].岩土工程界, 2002, (10) :47-49.

载体桩技术的诞生与发展 篇8

当采用天然地基其承载力或变形不满足设计要求时,须进行地基处理或采用桩基础。如何提高桩的承载力是普遍关注的问题。增大桩径可以提高桩的承载力,但由于受桩间距的制约,其提高程度往往是有限的。研究者想到通过增加桩端受力面积或者改善桩端土体的受力特性,来提高桩承载力的思路,相应发明了扩底桩、夯扩桩等技术。但传统的扩底桩、夯扩桩等,受工艺或者施工设备的制约,桩端扩大头的面积不大,或桩端土体的影响区域较小,因此单桩承载力的提高有限。

作者在扩底桩、夯扩桩等技术的基础上,经过多年的实践和摸索,将创新思路定位在改进施工工艺和设备上,通过增加夯击能量和填料,增大桩端受力面,改善桩端持力层土性和承载能力,最终发明了载体桩技术。同时,巧妙地选用了建筑垃圾作为填料,既节省了投资,也为消耗越来越多的建筑垃圾提供了一个经济的途径,符合环保和可持续发展的需求。

1 扩底桩、夯扩桩技术介绍

1.1 沉管式扩底桩

第一类沉管扩底桩有钻孔灌注桩、西方扩底桩、Delta桩、Alpha桩、MacArthur柱桩、GKN桩等;第二类有Franki桩及Dowsett桩等。

第一类桩的施工方法大致为:1)在桩心位置放置预制桩尖,并将桩外管、芯轴与预制桩尖相连接,沉入到设计标高;2)然后拔出芯轴或内管,往桩管内放入干硬性混凝土或塑性混凝土;3)再次插入芯轴,在稍稍提升桩管的同时锤击芯轴形成扩大头;4)拔出芯轴往桩管中插入钢筋笼,浇注桩身混凝土;5)最后拔出钢管成桩。见图1 (a)。

第二类桩的成桩工艺是:1)用钢管对准桩位后,先在钢管内投入一定数量的碎石或干硬性混凝土,形成管内的土塞柱;2)利用重锤自由落锤,锤击管内的土塞柱,依靠土塞桩与管壁的摩擦阻力将钢管沉入土中;3)当沉管深度达到设计标高后,固定钢管,将管内土塞桩锤击出管外,再灌入一定量的混凝土,锤击混凝土形成扩大头;4)插入钢筋笼,继续向桩管内灌注混凝土,换上轻锤(比重锤的直径小,以便在钢筋笼内锤打),继续灌入混凝土,边锤击混凝土,边拔出桩管;5)直到设计桩顶标高,最终成桩。见图1 (b)。

1.2 夯扩桩

夯扩桩改进了锤击沉管灌注桩的机械设备与施工方法,吸收了国外的夯击式沉管扩底桩的优点,增加1根内夯管,按照一定的施工工艺(无桩尖或钢筋混凝土预制桩尖沉管),采用夯扩的方式(一次、二次、多次夯扩与全复打夯扩等)将桩端现浇混凝土扩成大头形。其施工流程大致如下:1)将护筒沉到设计标高;2)填入干硬性混凝土;3)提外护筒,锤击内夯管挤压干硬性混凝土形成扩大头;4)重复步骤2)、3);5)放置钢筋笼;6)浇注桩身混凝土,拔出护筒成桩。如图1 (c)所示。

夯扩桩的特点:(1)内管底部的干硬性混凝土能有效起到止水作用,使后续混凝土质量得到保证;(2)桩身混凝土借助于柱锤和内夯管的作用成型,可避免或减少缩径等弊病;(3)通过内管的锤击力夯击混凝土,增大桩端混凝土的面积,提高单桩承载力。

其承载力计算公式为:

桩端面积按圆形计算,其夯扩体直径为:

式中:Dn为夯扩n次后扩大头的直径;an为扩大头修正系数;d0为外管直径;Hi为夯扩i次外管中灌注混凝土高度,hn为夯扩n次时外管上拔高度。

2 载体桩的成桩工艺

载体桩是由载体和混凝土桩身构成的桩,而载体有干硬性混凝土、夯实填充料和挤密土体组成。受力时,上部荷载通过混凝土桩身传递到载体,通过载体内不同材料的应力扩散,最终将上部荷载传递到深层土体,形成类似扩展基础的受力。

载体桩的成桩工艺为:1)通过柱锤夯击成孔;2)反压护筒,将护筒沉到设计标高;3)分批向孔内投入填充料反复夯实、挤密,并通过三击贯入度进行密实度控制,当三击贯入度满足设计要求后,再填入干硬性混凝土夯实,形成载体;4)然后放置钢筋笼;5)灌注混凝土或放置预应力管节而形成桩。由于采用柱锤提升自由落体进行夯实,能量显著增加,桩端以下土体的影响区域也显著增大。如图1 (d)所示。

载体桩承载力计算公式为:

式中:fa为地基土经过深度修正后的承载力;Ae为载体的等效计算面积。

载体从混凝土到填充料,形成了多次的压力扩散,其受力与常规普通桩端受力有区别。表1列出了载体桩和夯扩桩的区别。

综合载体桩作为一种新工艺具有以下几个优点:(1)通过填料、夯击挤密土体形成复合载体,提高了单桩承载力。通常情况下,其承载力是同条件下相同桩径和相同桩长普通混凝土灌注桩的3～5倍;(2)在同一施工场地,在不改变桩长、桩径的前提下,可根据不同的设计要求,通过调整施工参数来调节单桩承载力;(3)施工机械轻便,移动方便;(4)施工速度快、工期短;(5)施工过程中无泥浆产生,同时还消耗大量的建筑垃圾和工业废料,保护了建筑环境;(6)造价经济;(7)采用三击贯入度进行控制,有利于减少建筑物的沉降。

同时应注意载体桩也存在着一定的局限性:(1)该工艺会对周围建筑和管线产生挤土效应;(2)在填料夯击过程中有轻微振感;(3)当地下水位较高时,应注意封水、止水。

3 载体桩的拓展研究

载体桩经过多年的实践和不断发展,近年来又创新出新的形式。

3.1 扩顶载体桩复合地基

传统的CFG桩复合地基由CFG桩、桩间土和褥垫层组成,CFG桩和桩间土共同受力,褥垫层的作用是调节桩土的应力分配,使桩与土的承载力能充分发挥。为提高复合地基承载力,用载体桩施工工艺代替普通CFG桩,以提高单桩承载力。为充分发挥载体桩单桩承载力,施工时采用特定的工艺将桩顶进行扩径。当上部荷载通过褥垫层传给复合地基时,由于桩顶接触面积增大,单桩分担荷载相应增大,故复合地基承载力也相应增大。由于荷载更多地传到深层土体,而深层土体具有承载力高、压缩性低等特点,故采用扩顶载体桩复合地基还能减少地基沉降和不均匀沉降。

3.2 预制桩身载体桩

载体桩桩身与普通钢筋混凝土桩身一样,故普通混凝土灌注桩施工中易出现的问题,载体桩施工过程中同样也会出现。在某些特殊地区为避免桩身混凝土施工中出现缩径、断桩和离析等缺陷,将载体桩混凝土桩身用预应力管桩来代替,即载体施工完毕后直接放入预应力管桩,通过特定的处理使预应力管桩与复合载体紧密结合,形成预制桩身载体桩。该桩受力机理与普通载体桩一致,只是改变了上部桩身的施工,提高了施工效率,保证了施工质量。

3.3 大直径载体桩

针对建筑地基中单柱单桩和市政桥梁中对单桩高承载力的要求,发明了大直径载体桩施工工艺。它采用特定的施工设备将三个护筒沉管后固定在一起,然后填料、夯击,放置钢筋、灌注混凝土,形成三桩联体的大直径载体桩。大直径载体桩的桩身为三根钢筋混凝土桩身,由于桩端面积增大,填料显著增加,因此单桩承载力显著提高。试验研究证明其极限承载力可达10000kN。与采用旋挖施工的工艺相比,大直径载体桩技术由于其施工工艺简单、成本低廉、施工工期短、质量易控制等优点,并且施工时无泥浆排出,具有广阔的应用前景。

4 结语

载体桩是一种全新的桩型,其受力机理、承载力计算公式等与传统桩基础不同,该技术可以通过改变施工参数调整单桩承载力以适应不同的工程,还可以施工成复合地基,因此载体桩技术是一项具有显著经济和社会效益的技术。

摘要：载体桩是在沉管式扩底桩、夯扩桩的基础上发明的,本文介绍了载体桩的的发明过程,并针对社会上将载体桩误认为夯扩桩的现象,重点介绍了载体桩与夯扩桩的区别,使大家对载体桩有更详细的了解,同时介绍了近几年载体桩的发展。

关键词：沉管式扩底桩,夯扩桩,载体桩,大直径载体桩

参考文献

[1]顾晓鲁.地基与基础[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[2]曾国熙等.桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.

[3]中华人民共和国行业规程.载体桩设计规程(JGJ 135-2007)[S].北京:中国建筑工业出版社,2007.

载体桩的设计计算要点 篇9

从受力上分析,复合载体相当于等效扩展基础,该技术的理论为侧限约束下的土体密实,即在入土一定深度下,通过柱锤的势能冲切土层形成孔洞,并迅速填料作为介质进行夯实,反复进行,挤压土体中的水和气,实现土体的最优密实,即地面土体不隆起、邻桩不破坏,形成扩展基础,实现力的扩散。因此选择合适的深度确保必要的侧限约束,选择合适的填料确保达到设计要求的密实度等是设计工作的关键。

1 载体桩持力层和被加固土层的选择

载体桩持力层是直接承受载体桩传递荷载的土层,被加固土层是指载体所在的土层。一般认为混凝土桩身下2m的土层为被加固土层,被加固土层下为持力土层,如图1。

设计时,这两种土层的选择既可以是同一种土层,也可以为不同的土层。持力层和被加固土层在选择时应注意两个问题:土层土性要求和经济性。

1.1 土性要求

首先持力层的选择必须满足上部结构的荷载和变形的要求,即当上部结构的荷载通过载体传递到持力土层后,其压力必须小于地基土的承载力,变形也必须满足建筑结构的要求。而被加固土层的选择须满足土体的被加固性。根据规范,被加固土层宜为碎石土、砂土、粉土及可塑、硬塑状态的粘性土,由于粘性土细颗粒较多,颗粒之间的粘聚力大,被加固性较其它几种土相对差些,尤其是软塑状态到流塑状态的粘性土,由于其一般含水量高,可加固性差。因此优先选用颗粒较粗的土体作为被加固土层。

在有承压水的地区应考虑地下水的封堵情况。典型承压水地区一般为透水性高的卵石层或角砾层,其上为不透水的粘性土层,由于卵石或角砾层承载力比较高,优先选用该土层作为被加固土层;当承压水头较低,且施工中能有效控制地下水时,可以将护筒沉到卵石层,以卵石层作为被加固土层和持力土层;若承压水压力过大,设计时可将承压水顶面上的土层作为被加固土层,以卵石层作为持力层,这样有效降低承压水的影响。

1.2 经济性

影响载体桩的因素有桩间距、等效计算面积和埋深等。同一工程既可以选择大间距、埋置深、承载力高的载体桩,也可以选择小间距、埋置浅、承载力低的载体桩。载体桩的设计即为选择最佳间距、埋深和等效计算面积Ae,使工程造价最低。而被加固土层和持力土层直接决定载体桩桩长,影响载体桩造价,因此选择被加固土层和持力土层时要考虑方案的经济性。

2 设计桩长的确定和承载力的计算

2.1 桩长确定

载体桩桩长包括混凝土桩身长度和载体的高度。持力土层和被加固土层确定后,载体桩桩长就初步确定了。但桩长确定是否合理还须根据载体桩单桩承载力的要求进行计算调整,若单桩承载力的计算值和要求值相差过大,须调整持力层和被加固土层,重新确定桩长。

2.2 单桩承载力设计计算

载体桩桩长较短,且由于载体的存在减少了侧阻的发挥。实际监测和经验表明,桩长在10m内,载体桩侧阻所占比例非常低,计算时可不考虑侧阻。根据载体桩设计规程,载体桩的单桩竖向承载力特征值计算公式:

式中:fa为载体下地基土经深度修正后的地基土体承载力特征值(kPa);Ae为等效计算面积(m2)。

2.2.1 载体基础下地基土承载力特征值fa的修正

根据地基规范GB50007,再考虑到载体为一等效基础,并非真实的扩展基础,故修正时只进行深度修正,不进行宽度修正。等效扩展基础下地基土承载力为:

式中:d为等效基础埋置深度,d=d1+d2+L+L1,见图2。L根据地质情况和填料略有差异,深度约3～5m,大量数据统计分析表明,取L=2.0m比较安全,故设计计算时取L=2m。深度修正时应该注意填土时间、基础形式、主裙楼的关系等实际情况,具体可参考相关文献。其他参数见地基规范。

2.2.2 等效计算面积Ae

载体桩的受力为等效扩展基础的受力,当土体密实度越高,压力扩展的效果明显,其承载力就越高;而密实度与三击贯入度密切相关。设计计算时可根据不同承载力的要求选择合适的三击贯入度。为了设计计算方便,规范通过计算反分析,给出了不同被加固层和三击贯入度所对应的等效计算面积,等效面积见表1。

在应用表1时要注意以下几点:1)表1为根据全国不同地区和不同土质收集的1500根试验曲线进行反分析统计而得的,由于岩土工程具有较强的区域性,当某个地区有当地的经验数据时,应优先采用地区的经验数据;2)表中给出的三击贯入度为采用35kN的重锤、提升6.0m后自由落体的三击贯入深度。实际施工中采用非标准锤进行施工时,若锤直径为355,只是重量与标准锤不相符,可以调整落距,使自由下落的冲击能量与标准锤测量的能量相同;如果锤截面尺寸与标准锤不一致,应根据现场载荷试验确定或经验确定;3)表中统计资料大多为桩长小于10m,当桩长超过10m或桩直径大于410mm时,应考虑侧阻的影响;4)表中未给出可塑～流塑状态的粘性土的值。因为这些土收集资料较少,同时在这样的土层中施工三击贯入度也很难达10cm以下,故表中未给出0.25<IL≤1所对应的值。对于当地有设计经验的地区可以结合地区经验进行设计,没有工程经验的地区必须经载荷试验成功后,根据载荷试验数据进行设计;5)三击贯入度反映的是土体的密实度,对于碎石土和粗砂等土,当其本身密实度高,可能即使不夯实,其三击已经小于30cm,所以表中未给出对应的Ae。

在选择Ae时,有时为达到设计要求的Ae,必须选择较小的三击贯入度,但三击贯入度在某些土中并非越小越好,对于不同的土体,采取不同的工艺,控制合适的施工参数,往往能达到很好的效果,载体内混凝土的填量往往是一个很好的控制参数。砂土、粉土由于挤密效果较好,成孔到设计标高后可少填料或不填料进行夯击,通过不断地夯实达到良好的挤密效果,实现较高的承载力;而对于含水量高的粉质粘土或粘土,适当填料可以提高土体密实度,但当填料和夯击能量过大时,施工中容易造成土体结构破坏,降低土体的承载力,此时应控制建筑垃圾的填量,增加混凝土的填量,合理利用载体内混凝土对桩端压力的扩散作用。

3 沉降计算

桩的变形有两种计算方法,一是《建筑桩基技术规范》推荐的方法,采用布氏解计算基础沉降,再通过一定的系数,将布氏解的沉降转换为mindlin解的沉降计算单桩沉降;另一种计算方法为《建筑地基基础设计规范》推荐的等代实体计算方法,将承台下的桩基础看作一等代实体深基础,通过计算等代实体基础的沉降代表基础的沉降。由于载体桩通过填料夯实,其载体位置附近通过夯实和挤密后几乎成为一整体,载体桩受力时桩与土一起变形,形成一个等效基础,故规范中采用等代实体的计算方法进行计算。

桩基最终沉降量为

对于独立承台基础,附加应力为

对于墙下布桩条形承台梁基础,其附加应力为

式中相关参数见基础规范。P0为对应荷载效应准永久组合时压缩层顶部的附加压力;A为承台面积;dh为承台埋深;F为相应于正常使用极限状态下,荷载效应准永久组合下上部结构传递到承台顶的竖向力;F'为相应于正常使用极限状态下,荷载效应准永久组合下上部结构传递到承台梁上单位长度的竖向力;G为承台和承台上土的自重标准值;G'为承台和承台上土的单位长度上自重标准值;qsia为桩侧阻力的特征值;△R为载体的等效计算距离;L0为承台长度;B0为承台或承台梁的宽度,计算简图如图3。

在计算沉降时应注意以下几点:1)与传统桩基础计算方法以外围桩形成的等代实体基础计算沉降不同,计算载体桩沉降时,必须考虑载体的影响,因此其等代实体尺寸为外围桩尺寸加上载体的影响尺寸△R;2)载体的影响深度为3～5m,为方便计算,将载体的计算深度取2m进行计算,即等代实体的深度为混凝土桩长加2m,2m以下按天然地基土考虑,这样计算的结果偏于安全;3)考虑地基变形的非线性性质,一律采用固定压力段的Es进行计算必然会引起沉降计算的误差,为避免沉降计算的误差,计算时采用每一计算土层实际的Es

式中:e0为该计算土层自重压力下的孔隙比;a为土从自重压力至土的自重压力与附加压力之和压力段的压缩系数。

4 桩身的设计

4.1 现场浇注载体桩

选择合适的混凝土强度等级,进行桩身混凝土的强度验算,若不满足要求,可提高混凝土强度等级或增大桩身直径,反之亦然。桩身混凝土强度按照下式验算:

式中:N为相应于荷载效应基本组合时,作用于载体桩单桩上竖向承载力设计值(kPa);Ψc为成桩工艺系数,现场浇注载体桩取0.75。

4.2 预制桩身载体桩的设计

根据上部结构荷载,考虑相应于荷载效应标准组合时,计算出作用于任一复合载体夯扩桩上的竖向力、水平力,查预应力管桩的图集,根据设计要求的管桩的竖向力、水平力进行选择。预制桩提供的往往是管桩桩身结构竖向承载力设计值Rn

式中:A为管桩桩身横截面面积;fc为混凝土轴心抗压强度设计值;σpc为管桩混凝土有效预应力;Ψc为工作条件系数。

故验算时必须将承载力设计值转换为单桩承载力特征值,既满足Ra<Rp/1.35,桩身结构承载力即可满足设计要求。

5 结语

载体桩的受力原理和施工工艺与传统的桩基础截然不同,故其设计与传统桩基础的设计也不相同。对载体桩设计时持力层和被加固土层的选择、单桩承载力设计计算、沉降计算及桩身设计进行了详细介绍,并对某些关键参数的选择进行了详细阐述,使设计人员对整个载体桩的设计有更全面的了解。

摘要：由于载体桩是一种与常规桩基础不同的桩,因此其设计与常规桩基础也不同,本文介绍加固土层与持力土层的选择、桩长确定、承载力和沉降计算及桩身设计几方面进行了介绍。

关键词：载体桩,承载力,设计,三击贯入度,预制桩

参考文献

[1]北京波森特岩土工程有限公司.载体桩成套技术研究与开发(内部资料),2007.

[2]中华人民共和国行业标准.载体桩设计规程(JGJ135-2007)[s].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[3]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规程(JGJ94-2008)[s].北京:中国建筑工业出版社,2008.

复合载体桩 篇10

关键词：CFG桩；复合地基；工程应用

中图分类号：TU470.3 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0100－02

近年来，随着地基处理技术的发展，复合地基技术在工程中得到了越来越多的广泛应用。特别是CFG桩复合地基是近几年来出现的一种新型的地基加固技术，因其费用低、施工工艺简单、施工速度快和适应性强等优点而得到广泛的推广和应用。其桩体材料采用碎石、砂（石屑）、粉煤灰、水泥等材料加水配合而成，目前常采用螺旋钻机或振动沉管桩机等设备进行成孔。桩体与桩间土及褥垫层三部分构成的承载力较高的CFG桩复合地基。

CFG桩适应于多层建筑、高层建筑的地基处理，处理的地基土包括：杂填土、素填土、新近沉积土、淤泥、淤泥质土及一般承载力较低的黏性土、粉土、砂土、黄土等。对高层建筑除了上述土层外，还包括一些承载力较高，但不能满足上部结构要求的黏性土、粉土、砂土或者用于控制高层建筑与裙房之间的差异沉降（高层与裙房基础不设沉降缝），在高层建筑地基中也常采用CFG桩复合地基。

1 CFG桩复合地基原理

在CFG桩复合地基中，上部结构传来的荷载是由CFG桩体、桩间土和褥垫层共同承担的。褥垫层将上部基础传来的基底压力或水平力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩间土使二者共同受力，同时桩间土由于桩的挤密作用提高了承载力，而桩又由于周围土体的侧应力的增加而改善了受力性能。下面就CFG桩复合地基中的桩体、桩间土和褥垫层的作用机理进行分析讨论。

1.1 桩的加固作用

1.1.1 对地基土具有一定的挤密作用

对于填土、松散粉细砂、粉土，由于振动沉管CFG桩的振动和侧向挤压作用使桩间土孔隙比减小，含水量降低，土的干密度和内摩擦角有所增加，土的物理力学性能得到改善，从而提高桩间土的承载力。

1.1.2 桩体的排水作用

CFG桩复合地基在成桩初期，因桩孔内和周边充填过滤性较好的粗颗粒填料，在地基中形成了渗透性能良好的人工竖向排水、减压的通道，使孔隙水沿桩体向上排出，可以有效地消散和防止振冲产生的超孔隙水压力的增高，加速地基的排水，这种排水作用不但不会降低桩体强度，而且可以使土体强度恢复并超出原土体天然承载力。

1.1.3 预震效应

CFG桩复合地基成桩过程中，振冲器以一定的振动频率或冲击水平向加速激振土体，使填料和地基土在提高相对密实度的同时获得强烈的预震。提高了砂土抗液化能力。

1.1.4 桩的置换作用

CFG桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应，生成不溶于水的稳定结晶化合物，它能使桩体的抗剪强度和变形模量大大提高，所以在荷载作用下，CFG桩的压缩性明显比桩间土小，因此，基础传给复合地基的附加应力，随地层的变形逐渐集中到桩体上，出现了应力集中现象。大部分荷载将由桩周和桩端承受，桩间土应力相应减小，于是复合地基的承载力比原有地基承载力有所提高。

1.2 褥垫层的作用

1.2.1 减小和减缓基础底面的应力集中

当桩顶与基础间不设褥垫层，桩顶直接与基础接触的CFG桩对基础的应力集中和钢筋混凝土对承台或桩上基础应力集中现象类似，设计时需要考虑桩对基础的冲切破坏，造成基础尺寸的增加，如果设置一定厚度的褥垫层，由于褥垫层产生应力扩散作用，使基底的应力扩散范围增大，相应应力集中减小。有试验研究表明：当厚度等于零时，桩对基础的冲切相当明显，随着褥垫层厚度的增加CFG桩对基础的冲切逐渐减小，当厚度大于300 nm时应力集中已经很小，设计时不考虑桩对基础的集中应力。

1.2.2 保证CFG桩共同承担荷载

在CFG桩复合地基中，由于基础是通过褥垫层与桩和桩间土进行联系。故当基础承受荷载时先传给褥垫层，通过褥垫层传给桩和桩间土，由于褥垫层的存在，桩可以向上刺入。桩顶上的垫层材料在受压的同时会挤向周围桩间土，以保证在任一荷载下桩和桩间土始终参与工作，桩间土首先承受较多荷载并发生沉降变形。随着桩间土沉降的增大，桩间土会不断地将荷载通过桩侧摩阻力传递给桩。因此，褥垫层能保证桩间土在任意荷载作用下都始终参与工作，并最大限度地发挥其承载力。

当桩顶与基础间不设褥垫层，桩顶直接与基础相接触时，桩与桩间土的变形相同，由于桩的变形模量远大于土的变形模量，受荷载后，绝大部分荷载由桩承担，桩间土承担的荷载很少，随着荷载的增加，桩的沉降增加，此时，桩间土也承担了一定的荷载增量。

基础和桩之间设置一定厚度的褥垫层，在上部荷载作用下，桩间土的抗压强度小于桩的抗压强度，桩顶出现应力集中，由于褥垫层在受压时具有塑性，褥垫层中与桩接触的部分产生压缩量，其他部分也向下移动，压缩桩间土，使其发挥作用。褥垫层的作用就在于使基础传递的荷载通过其塑性调节作用将荷载传到桩间土，达到共同承担荷载的目的。

1.3 桩间土的作用

（1）承担竖向、水平荷载。

（2）对桩具有约束的作用，可以提高桩的承载力。CFG桩复合地基由于桩间土承受荷载，产生的正向压力，增大了桩周的摩阻力；从而桩端处围压增加，桩承受荷载的能力增加。

2 CFG桩基在工程中的应用

CFG桩复合地基设计主要依据场地工程地质条件及复合地基承载力标准值要求，确定桩长、桩径、桩间距、桩体材料强度等有关参数极为重要，试用实体工程作以下阐述：

2.1 工程地质条件

某小区住宅楼18层，基础埋深5.0 m，在勘察深度范围内，地层由上到下可分为：①杂填土：褐黄、褐灰色，以粉土、建筑垃圾为主，层厚0.5～1.5 m，承载力为90 kPa；②粗砂：褐黄色，中密，层厚5.0～6.0 m，承载力为220 kPa；③粉土：褐黄色，稍密，层厚1.5～2.5 m，承载力为160 kPa；④中砂：褐黄色，中密，层厚1.0～2.0 m，承载力为180 kPa；⑤粉质黏土：褐黄色，可塑，层厚8.0～10.0 m。

2.2 地基处理方案

天然地基：基底持力层为②粗砂，满足上部荷载要求，但软弱下卧层③粉土不满足设计要求。桩基采用钻孔灌注桩、预制桩或其他桩型，不考虑天然地基承载力，造成天然地基承载力的浪费，这样造价也很高，最终决定采用CFG桩进行地基处理。

2.3 CFG桩的设计与计算

2.3.1 单桩极限承载力标准值

依据公式

取桩长L＝6.0 m

Quk＝3.14×0.40×（80×1.0＋30×2.0＋60×1.5＋55×1.5）＋800×3.14×0.22＝492 kN

式中：u：桩的周长，m；

n：桩长范围内所划分的土层数；

qsik、qpk：桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力标准值，kPa；

li：第i层土的厚度，m；

Ap：桩的截面面积。

2.3.2 处理后CFG桩复合地基承载力标准值满足设计要求

fspk＝mRa/Ap＋αβ（1－m）fsk＝502 kPa＞320 kPa

式中：fspk：复合地基承载力标准值，kPa；

Ra：单桩极限承载力标准值，kN；

α：桩间土强度提高系数，通常α＝1；

β：桩间土强度发挥系数，取0.8；

m：面积置换率；

fsk：处理后桩间土承载力标准值，kPa。

2.3.3 设计参数的选取

（1）桩径：一般取350～600 mm。本工程选用400 mm单桩极限承载力标准值计算，根据地质情况，选取第⑤层的粉质黏土层作为持力层，按照公式计算单桩承载力标准值为492 kPa。

（2）桩长：由于持力层为⑤粉质黏土，桩端井入持力层不宜小于二倍的桩径。桩长实际是6～8 m。

（3）面积置换率m及桩间距s：由m＝d2/de2＝0.087

式中，d：桩径；

de：影响半径de＝1.33 ；

桩间距一般为3～6倍桩径，根据桩土面积置换率计算桩间距公式如下：

等边三角形布桩：s＝d/1.05

正方形布桩：s＝d/1.13

本工程三角形布桩，桩间距为1.2 m。

（4）桩体强度：

桩顶应力δp＝Ra/Ap＝492/3.14×0.22＝3 917 kN/m2

桩体强度按≥3倍桩顶应力确定，即

R28＞3δp＝3×3 917＝11 751 kPa。

（5）褥垫层：褥垫层虚铺0.23 m，夯实至0.20 m。

2.4 CFG桩的施工

本工程采用长螺旋桩机成桩工艺，待桩检测合格后，进行人工清槽，同时进行桩头剔凿处理。清槽时，严格监控桩顶标高。清土和截桩时，不得造成桩顶以下桩身断裂和扰动桩间土。

3 结束语

（1）通过对CFG桩复合地基基本原理的阐述和论证，得出结论：CFG桩在地基加固方面是一种行之有效的方法。

（2）通过工程实例进行分析，在CFG桩复合地基工程设计中，必须根据工程的地质条件和环境因素来合理选取参数。

（3）CFG桩和桩基相比，可明显节约工程造价，因此是值得推广的好方法，为在软弱地基土建设不同类型的多层工业与民用建筑及水工建筑开创了广阔前景。

参考文献

1 杨军等.CFG桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用［M］.北京：中国建筑工业出版社，1998

2 《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）

Basic Principle and Engineering Application of CFG Pile Composite Ground

li pei

Abstract: The principle of CFG pile composite ground is expounded. The actions of CFG composite ground pile, soil near pile and bed cushion are introduced. An engineering example is given to indicate the application and rational parameter selection of this ground in engineering.