結合工程實例探討 CFG 樁加固軟土路基的機理 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：作為鐵路工程的基本載體，路基施工成為工程施工中的關鍵環節。本文結合工程實例，闡述了 CFG 樁地基加固方案，對其施工工藝進行了歸納總結，論述了 CFG 樁加固機理及施工要點，僅供同行參考。 關 鍵 詞：軟基處理 CFG 樁施工 U213.1 A Pick to: as a basic carrier of railway engineering, subgrade construction engineering construction of the key link become. Combined with engineering examples, this paper expounds CFG pile foundation reinforcement scheme, its construction process has summarized, and discusses the reinforcement mechanism and CFG pile construction points, only for reference to fellow. Close key words: soft foundation treatment CFG pile construction 在安全可靠、實用、經濟的指導原則下，路基的設計與施工更注重于滿足舒適度要求，滿足高平順、少維修的要求，滿足動力性能和環保、防災等多方面的要求。我國地域廣闊，軟弱地基類別多、分布廣，在工程建設中存在大量的軟土地基加固問題。如何快速有效地 加固軟土地基是鐵路建設工程中不可避免的重點問題。現結合筆者參與具體工程實例，闡述應用 CFG 樁加固軟土地基的方法。 1 工程概況 某鐵路工程地處三角洲沖積平原，沿線河涌縱橫，魚塘較多，地形起伏平緩，地勢平坦，局部覆蓋層土質松軟，軟土層厚度不均，飽和砂土可液化，軟土層易震陷。由于設計要求工后沉降量應小于 10cm，故在橋頭引道路段及部分輔道路段采用深層處理方案，對原有地基進行加固補強。根據地質詳勘資料，對淤泥質粉砂、淤泥質土和淤泥質粘土等軟土路段，且埋置深度在 12-20m 時，采用 CFG 樁復合地基 處理方案，樁體透軟土層并進入持力層不小于 1m。樁體采用正方形布置，樁徑 0.50m，設計樁長為 14m 18m，樁間距 2.0m。樁頂設置 45cm 碎石墊層，碎石采用級配碎石，直徑不宜大于2cm。設計樁身的 28d 齡期立方體抗壓強度不小于 12MPa，為增加排水通道，部分路段將在 CFG 樁間設置袋裝砂井。 2 CFG 樁成樁機理 2.1 樁土體系的荷載傳遞 樁側阻力與樁端阻力的發揮過程就是樁土體系荷載的傳遞過程。樁頂在軸向荷載作用下，樁身將產生彈性壓縮并向下位移，隨著荷載的增加，樁頂周圍土層發 生壓縮變形，樁側表面受到樁周土向上的摩阻力。在樁頂荷載沿樁身向下傳遞的過程中，不斷克服這種阻力，使樁身截面軸向力和樁身壓縮變形隨深度逐漸縮小，并使樁側阻力進一步發揮。 傳至樁底截面的軸力為樁頂荷載減去全部樁側阻力，并與樁底支撐反力即樁端阻力大小相等，方向相反。樁身荷載一部分通過樁側阻力傳遞到樁周土層，一部分通過樁端阻力傳遞樁底土層。一般而言，樁頂受到荷載后，樁身上部首先壓縮，周圍土層的側阻力先于下部土層發揮；隨著樁側阻力的發揮，樁向下傳遞的軸力逐漸減小，當荷載足夠大時，部分荷載將傳至樁底，故側阻力 先于端阻力發揮。工作狀態下，樁端阻力的安全儲備一般大于樁側阻力的安全儲備。樁土體系荷載分析見圖 1。 圖 1 樁土體系荷載傳遞分析 模型樁和原型樁實驗研究均表明，當樁端入土深度小于某一臨界深度時，極限端阻力隨深度增加呈線性增大，且大于該深度后極限端阻力基本保持平衡不變。此外，樁長對荷載傳遞規律也有著重要影響，當樁長較大（如長徑比 1/d大于 25）時，因樁身壓縮變形大，樁端反力尚未發揮，樁頂位移已超過實用所需要的范圍，傳遞到樁端的荷載極為微小。 圖中（ a）可見，任一深度至樁身截面的荷載為 ： 式中， U 樁周長， qs 樁側摩阻力， A 樁截面積，Ep 樁彈性模量。 式（ 5）即為樁土體系荷載傳遞分析計算的基本微分方程，利用上述公式可求得側阻力和樁身軸力沿樁身的分布曲線（見圖 1、 c、 d）。 通過埋設應力或位移測試元件，對 CFG 樁樁身軸力和側阻力的量測結果表明，樁身軸力和阻力的分布與剛性樁是基本一致的。說明 CFG 樁在樁土荷載傳遞方面的特性與剛性樁相近。 樁側阻力 是樁截面對樁周土相對位移 S 的函數，極限值 u 可用抗剪強度的庫侖公式表達： 、為樁側表面與土 之間的附著力和摩擦角；為作用于樁側的法向應力，它與樁側土的豎向有效應力成正比例，即： 式中為樁側土的側壓力系數。 由此可見，樁的側阻力隨深度呈線性增大。但在砂土中模型試驗表明，當樁入土深度達某一臨界值（ 10 倍樁徑）后，側阻就不隨深度增加，該現象稱為側阻的深度效應。 2.2 樁土共同作用的原理 CFG 樁具有剛性樁的特點，同時表現出復合地基的特性： （ 1）樁基礎荷載主要由樁承擔，基本沒有發揮樁間土的作用； CFG 樁復合地基由于設置了褥墊層，充分發揮了樁間土的荷載力 。 （ 2）樁基礎上部荷載直接作用于承臺上，對承臺有較大的應力集中； CFG 樁復合地基由樁和樁間土共同發揮作用，基礎以上荷載直接作用在褥墊層之上，通過褥墊層再作用 CFG樁和樁間土上，褥墊層有一個 “ 緩沖 ” 作用，因而對基礎的應力集中大大降低，可不設承臺。 （ 3）當承受水平荷載時，樁基承受水平荷載的能力遠小于承受垂直荷載的能力； CFG復合地基由于基礎下設置了褥墊層，荷載不是直接作用在樁體上，而是依靠基礎底面與褥墊層的摩擦以及基礎背面土的被動土壓力，樁間土承擔了大部分水平荷載。 （ 4） CFG 樁置換率不高，樁體只承擔總荷載的一部分，樁的數量可減少，另外， CFG 樁不配筋（或少量配筋），并且利用了粉煤灰工業廢料，因而它比樁基礎更經濟。 2.3 CFG 樁承載力的確定 目前工程上常用的承載力計算方法主要以經驗公式為主，并要進行現場試驗驗證。不同學者根據工程經驗或統計規律提出過不同的承載力計算公式，建筑地基處理技術規范規定單樁豎向承載力可按下述方法計算確定。 （ l）根據樁側摩擦力和樁端端阻力計算承載力； （ 2）樁身材料強度滿足設計要求。 根據樁側摩擦 力和樁端端阻力計算單樁極限承載力的表達式為： 式中為樁身周長；、為樁周第 i 層土的摩阻力、樁端阻力特征值（ kPa），可按現行國家標準建筑地基基礎設計規范 GB50007-2002 的有關規定確定。 i 樁側第 i 層土的厚度； Ap 樁身橫斷面積。 樁體試塊抗壓強度平均值應滿足下式要求： 式中為樁體混合料試塊（邊長 150mm 方體）標準養護28天立方體抗壓強度平均值（ kPa）。 合理的復合地基極限承載力計算，應從 CFG 樁的破壞形式出發，考慮樁側摩阻力的分布形式和樁間土的荷載分擔作 用（即樁上應力比 n），當樁間距較小時還應考慮群樁效應系數 的影響。根據樁土共同受力的實際情況，可推導以樁上應力比為基礎的復合地基極限承載力的計算公式如下： 式中：為樁的極限承載力單位為（ kN）， m 為置換率；n 為樁土應力比； 為群樁效應系數，參照樁基工程手冊中低樁承臺群樁效應系數 的測試結果、考慮到 CFG 樁的受力特性，建議當樁間土為粉性土或砂性土時 值取1.0，當樁間土為軟粘土時， 值根據樁間距確定，間距在3d和 6d之間時，取 0.84-1.0；當樁距 6d 時， 值取1.0。 其受力示意 圖如圖 2 所示。 圖 2 CFG 樁受力示意圖 3 檢測結果 通過現場施，對 CFG 樁質量檢驗在成樁 28天后進行，樁的平面位置可用全站儀測量，樁身混凝土抗壓強度采用鉆芯法取樣檢測，樁身質量可用低應變試驗檢測，而單樁和復合地基承載力可采用靜載試驗檢驗，部分檢測結果見表 1。 表 1 樁身混凝土抗壓強度和復合地基承載力試驗檢測結果 根據檢測結果，采用配比為水泥：粉煤灰：石屑：碎石 =11.5283.5288.854，水灰比為 0.53，可使復合地基承載力達到 160kPa 以 上。 5 結語 通過理論分析，現場試驗以及理論計算與試驗結果的比較，對 CFG 樁加固軟基的設計理論和方法等進行了全面系統的研究，主要得到以下結論： （ 1）無論從理論分析還是試驗結果都得出， CFG 樁有剛性樁的特性，可全樁長發揮樁的側摩阻力，樁端為較好的持力層時，可良好地發揮樁端阻力作用，承載力提高幅度大。 （ 2）褥墊層是 CFG 樁的核心技術，能調整樁土應力比。大量試驗研究表明，用 CFG 樁處理軟基，當荷載較小時，土承擔的荷載大于樁承擔的荷載。隨著荷載的增加，樁間土承擔的荷載占 總荷的百分比逐漸減小，樁承擔的荷載占總荷載的百分比逐漸增大。 （ 3）單樁承載力的計算必須考慮 CFG 樁受力、變形及破壞特征。 （ 4） CFG 樁存在負摩阻力，在加荷一開始就出現，它能增加基礎沉降變形，降低了單樁承載力，但同時充分發揮了樁間土的承載力，群樁基礎時，增加了測向約束，增大了樁土之間的摩擦力。 參考文獻： 劉玉卓 .公路工程軟基處理 M.北京：人民交通出版社， 2002 習先萍淺談 CFG 樁復合地基的設計與施工 J山西建筑， 2010， 36（ 2）： 153.154 閱讀相關文檔 :試論綠色建筑的監理 綠色施工淺析 關于房屋建筑施工中存在的問題分析 試論軟土地基的施工技術 試論建筑工程中后張有黏結預應力施工技術 沈潔節能建筑質量監督分析 新型建筑墻體材料及節能建筑保溫技術分析 建筑施工節能技術分析 對建筑工程造價管理的探析 新時期加強建筑工程質量監督管理的措施探析 如何提高隔熱鋁合金平開門窗的節能保溫效果 論直螺紋鋼筋機械連接的質量控制 西安