CFG桩复合地基现场荷载试验研究

通过现场荷载试验分析CFG桩单桩和复合地基承载力特性,研究褥垫层的作用机理,验证了采用振动沉管施工CFG桩来处理深厚超软地基是可行有效的。CFG桩单桩承载力取决于桩体和地基土强度,与桩间距关系不大;复合地基承载力与桩间距关系密切;对于超软地基而言,褥垫层不仅能保证桩土共同承载,调整应力分布,提高地基承载力,还能起到水平排水和促进地基固结的作用。设计和施工时应注重桩长和褥垫层的质量。     

高应力作用下CFG桩复合地基承载变形机制

为探究水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基在高应力下的承载变形机制,基于西安市高新区拟建场地CFG桩复合地基高应力现场试验建立数值模型并进行分析。结果表明:该场地CFG桩复合地基的极限承载力不小于1 666 kPa;褥垫层在高应力作用下发生破坏,其协调桩土共同作用能力降低;桩顶向上刺入褥垫层,荷载向桩顶集中,致使桩承担上部荷载的96.5%;桩间土发挥作用能力受限,复合地基相当于单桩承载;褥垫层的厚度与桩土应力比的增长呈现负相关;桩间土与桩顶的沉降差随着荷载的增加而增加,且随着褥垫层厚度的增大呈现先增大再减小的趋势;当单桩承载力满足要求时,为保证高应力下桩间土不因荷载过大而造成复合地基的破坏,应适当减小褥垫层的厚度,降低其流动补偿能力;所得结论可为CFG桩复合地基在高层建筑地基处理设计提供参考。     

CFG桩复合地基承载力确定

CFG桩复合地基是刚性桩复合地基,属于地基范畴;复合桩基是桩基,属于基础范畴。CFG桩复合地基中单桩承载力大于自由单桩承载力,复合地基桩间土承载力一般情况下大于天然地基承载力。复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定,试验方案要合理模拟工程实际条件。利用公式估算复合地基承载力特征值时要合理选择Ra、fsk、β的取值。公式计算结果一般不大于载荷试验结果。CFG桩复合地基载荷试验中,褥垫层厚度取150mm,褥垫层周围预留原状土约束形成侧限条件。     

CFG桩复合地基的应用

一、前言水泥粉煤灰桩简称 CFG 桩。CFG 桩复合地基是由水泥(C)、粉煤灰(F)、碎石(G)加水拌和制成一种中等强度的桩体;当桩身材料由素砼构成时也称素砼桩。素砼桩与 CFG 桩的区别仅在于桩体材料的不同,而在其受力和变形特性方面没有什么区别。CFG 桩和桩间土一起通过褥垫层形成 CFG桩复合地基,这种地基处理形式与普通碎石桩复合地基相比,能大幅度提高地基承载力;与水泥搅拌桩,旋喷桩复合地基相比,成桩质量高,桩体耐久性好,知用于多层及高层建筑。     

浅议CFG桩复合地基设计

CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和褥垫层共同作用,一起构成复合地基。CFG桩复合地基设计必须同时满足承载力和变形要求。     

CFG桩处理风积砂土地基承载性状研究

以CFG桩(cement fly-ash gravel pile)处理榆林地区风积砂土地基为例,用有限差分软件FLAC3D模拟了CFG单桩、复合地基的承载性状,与现场载荷试验吻合较好;分析了不同桩体截面、褥垫层参数及桩长等因素对单桩及复合地基承载性状的影响。结果表明:合理的褥垫层厚度对桩土应力比调节作用显著,CFG桩复合地基存在临界桩长,单桩摩擦桩的性状明显,且现有理论计算结果偏于安全;CFG桩复合地基能有效优化风积砂土的承载力性状,从而使风积砂土承载力提高。     

CFG桩复合地基加固机理与工程应用

介绍了CFG桩复合地基的加固机理、桩体与褥垫层的作用，结合CFG桩复合地基承载力计算方法和工程实际进行参数设计，并对工程施工注意事项进行了简要阐述，实践证明：CFG桩具有诸多优点，是一种理想的地基处理技术。     

CFG桩复合地基处理高速公路深厚软基试验研究

通过现场观测,深入研究路堤荷载作用下CFG桩复合地基的各项性状,表明,CFG桩具有竖向增强和换功能,能大幅度提高地基刚度,减少地基沉降;褥垫层能调整桩土的应力分布,使桩土共同承担上部荷载;由于桩体强度高,桩体应力集中现象明显,桩土应力比可达20-25;负摩阻力的存在导致CFG桩身应力分布出现"中性点",位于桩长的0.5～0.6倍处.CFG桩在整个桩长范围内均能发挥桩侧摩阻力,桩长范围内沉降变化较为平缓,下卧层压缩量在总沉降量中的比率较大.     

CFG桩与夯实水泥土桩的结合应用

根据CFG桩复合地基和务实水泥土桩复合地基的承载机理和特性，提出了将两者结合应用的复合地基。结合工程实例，通过现场原位试验，证明了它的应用价值。随着工程建设的飞速发展，地基处理手段也日趋多样化，复合地基由于其充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势和相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应用。本工程应用CFG桩和水泥土桩复合地基，充分发挥了CFG桩的高承载力性能和水泥土桩的抗变形性能，并通过褥垫层的设置发挥桩间土的承载力。     

CFG桩复合地基及其在工程中的应用

1．CFG桩复合地基的基本原理 CFG桩复合地基粘结强度桩是复合地基的代表，目前多用于高层和超高层建筑中。CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰．碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩问土．褥垫层一起形成复合地基。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，均可保证桩问土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩问大，在荷载作用下，桩顶应力比桩问土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配钢筋，桩体利用工业废料煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。     

考虑桩土变形协调的软土刚性桩复合地基设计计算

 按照规范设计,软土刚性桩复合地基桩间土的承载力往往被过高使用,其设计承载力对应的沉降大于复合地基沉降,而实际中是不可能出现这种情况,因此,桩间土承载力并不能按照设计发挥,主要原因是没有考虑桩、土变形协调的关系。为揭示桩、土变形协调的内在本质以及软土承载力被过高使用的问题,采用双曲线切线模量法,分别计算桩、土的p-s曲线,然后叠加成复合地基的p-s曲线,建立桩、土变形协调关系,以此分析桩、土荷载分担的情况。分析后发现,按照规范方法设计时,通常软土的承载力使用过高和桩的承载力设计偏低,如单桩承载力或其强度不足,易导致桩及复合地基破坏。针对规范方法的不足,提出合理的软土刚性桩复合地基设计应考虑桩、土变形协调的关系,应根据其p-s曲线按照相应沉降量所对应的荷载确定桩间土承载力,建立的考虑桩、土变形协调的软土刚性桩复合地基设计计算方法,可为今后设计提供指导作用。     

低温多年冻土地基大直径钻孔灌注桩未回冻状态承载性质试验研究

 多年冻土地基由于大直径钻孔灌注桩桩身混凝土水化热造成桩周冻土融化,而桩体混凝土灌注初期桩土体系不具备冻结强度,导致钻孔灌注桩初期承载力很低。研究低温多年冻土地基大直径钻孔灌注桩未回冻状态的承载力和变形性质,可为工程施工工期安排提供技术依据。结合青藏铁路索南达杰特大桥工程进行低温多年冻土大直径钻孔灌注桩地温测试及现场静载试验,为此设置桩土界面测温孔(SB)、桩侧测温孔(SC,距离桩壁30 cm)以及未受施工扰动的基准地温孔(JZ)。获得夏季灌注桩混凝土入模温度为11 ℃,不同龄期桩土体系的地温分布,并分析桩土体系的回冻过程。测试数据表明：混凝土灌注完成30 d以后,桩顶至地表下2 m为正温,地表下2 m到桩底桩身表面均为负温,在－0.43 ℃～－1.26 ℃范围内变化;灌注50 d以后,桩土界面地温逐渐降低,为－1.0 ℃～－1.85 ℃,与未受扰动天然地基地温相比,桩土体系尚未完全回冻。同时进行不同地温条件下基桩的现场静载试验,分析竖向承载力、变形及桩侧摩阻(或冻结力)分布特性。当加载到最大荷载(7 600 kN)时,桩顶竖向位移达到4.93 mm,卸载后未恢复的变形为1.01 mm,说明低温多年冻土地基钻孔灌注桩在未完全回冻状态下(试桩龄期30 d)基桩具有较高竖向承载力,且变形量小。     

考虑堆载和桩载施加顺序的单桩负摩阻力模型试验研究

通过室内模型试验,研究堆载和桩载施加顺序对单桩负摩阻力的影响。试验结果表明:先堆载后桩载工况下,堆载完成后,中性点位置离桩顶最远,随桩载增加,中性点位置逐渐上移,最终中性点位置在桩顶以下0.5l附近,桩身轴力呈先增加后减小的趋势,单桩承载力发挥系数为0.69。先桩载后堆载工况下,先施加桩载时,桩身轴力沿深度逐渐减小,无中性点,施加堆载时,轴力呈先增加后减小趋势,中性点出现并逐渐下移,最终中性点位置在0.41l附近,单桩承载力发挥系数为0.86。先桩载后堆载较先堆载后桩载桩基承载力发挥系数大,即桩基承载力安全储备小。以上分析表明,荷载施加顺序对基桩的负摩阻力分布有很大的影响,建议在实际工程中综合分析地质条件、桩基的受力特点及承载要求,选取合适的加载顺序来减小桩身负摩阻力。     

现浇X形桩复合地基静载荷试验研究

结合南京市桥北污水处理厂软土地基处理工程,开展了现浇X形桩单桩、单桩复合地基和多桩复合地基的静载荷试验研究,现场测得其荷载-沉降关系曲线、桩身轴力与桩侧阻力、桩土荷载分担与桩土应力比、桩侧阻力与桩端阻力的分布规律,重点论述分析了多桩复合地基竖向承载力的变化特性和规律。试验研究结果表明:X形桩单桩承载力、单桩及多桩复合地基承载力均符合设计要求;布桩间距、布桩方式及桩长是影响单桩复合地基承载力的主要因素;多桩复合地基的受力特性及变形规律与单桩复合地基基本相同;多桩复合地基桩侧阻力的整体分布规律符合传统圆形桩特点,且中性点位置在桩长的1/4～1/3处;在满足设计要求时,桩土荷载分担比例桩约为63%、土约为37%,桩土应力比约为27;桩的最大侧阻力值是桩承载力值的73.2%,具有典型的摩擦桩的特性。试验研究成果为X形桩复合地基在市政构筑物软土地基处理设计和施工应用提供了可靠的参考依据。     

考虑负摩阻力的刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比计算

研究了刚性桩复合地基桩侧摩阻力在线性模式下中性面深度及桩土应力比的计算方法。根据刚性桩复合地基各组成部分的沉降变形关系,推导了垫层–桩–土的变形协调方程。考虑负摩阻力对桩土工作性状的影响,将桩侧摩阻力分布由试验曲线简化为线性模式,同时考虑桩顶刺入褥垫层,桩底刺入下卧层,结合桩土变形协调方程推导了中性面深度、桩顶平面桩土应力比、中性面桩土应力比的计算公式。分析了多种因素对中性面深度及桩土应力比的影响,结果表明:刚性桩复合地基的中性面深度比在0.15~0.35之间,中性面桩土应力比相比桩顶平面桩土应力比增大10%~40%。最后应用于某工程现场载荷试验和某刚性桩复合地基模型试验,计算值与试验值吻合较好。     

桩身压缩变形对基桩承载力取值的影响

介绍了桩土的相互作用与静载试压方法, 通过有限元分析研究了桩身压缩变形对基桩承载力试压结果的影响，探讨了考虑桩身压缩的承载力取值方法，对于城市建设中的桩基应用具有一定的参考意义。     

深开挖卸载条件下坑底群桩受力特性的有限元分析

大面积的深基坑坑底往往设置密集的工程桩,深开挖导致的土体卸荷回弹作用会对这些工程桩产生强烈的影响。采用ABAQUS软件建立平面有限元分析模型,对深开挖过程中坑底群桩的受力特性进行研究,确定桩顶抬升量、桩土相对位移、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布。最后在开挖结束时对各工程桩重新加载,根据Q-s曲线来判断其抗压承载力和抗拔承载力。结果表明,工程桩的承载力与其在基坑平面中的位置有关。     

应力释放效应对抗拔桩承载力影响分析及应用

抗拔桩受力时,桩身径向微量收缩,桩周土体侧向应力释放,桩侧摩阻力降低。文章将桩对土的卸载作用导致摩阻力降低值与不考虑该作用时摩阻力之比,定义为单桩抗拔承载力折减系数J_s。定义土体的回弹模量与压缩模量之比为土的压缩回弹比λ_j。利用极限平衡状态方程,针对刚性桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩与钢管桩,分析了不同的土体压缩回弹比λ_j所反映的应力释放程度对承载力的影响。结合外径1.7 m,长81.3 m,壁厚25 mm的大直径超长抗拔钢管桩静载荷试验进行验证。结果表明压缩回弹比λ_j能很好反映土体应力释放对承载力的影响,是抗拔桩侧阻力低于抗压桩的主要原因,承载力计算值与实测值相符,其精度远高于现行规范方法,可供工程实践与科学研究参考。     

圆截面静压挤土刚性短桩水平承载力研究

基于Vesic圆孔扩张理论和M-C屈服准则,提出一种圆截面静压挤土桩不同深度位置桩侧土压力的计算方法;在此基础上,利用桩土接触面无相对位移的假设,建立了挤土刚性短桩发生水平位移时桩侧土压力计算公式,并根据力平衡关系得到静压挤土刚性短桩水平承载力估算方法。为了验证理论公式的可行性,对水平荷载作用下静压挤土刚性短桩进行理论和现场试验对比研究,试验及理论结果表明,在同一深度位置,挤土刚性短桩桩侧土压力比非挤土桩大得多,且桩侧土压力随水平位移的产生出现重新分布现象。此外,采用推荐的估算方法得到的桩身水平承载力理论值与实测结果吻合较好,验证了该方法的可行性。     

水泥土搅拌桩复合地基研究现状与进展

结合水泥土搅拌桩复合地基在我国公路和工民建等领域的广泛应用,介绍了水泥土搅拌桩承载性状、复合地基承载力计算、桩土应力比、复合地基变形模量和地基沉降等方面目前所取得的进展,以促进水泥土搅拌桩复合地基的研究应用。