论文部分内容阅读
摘要：本文主要结合作者多年来的相关工作经验和实践,对CFG桩复合地基的设计类型、平板静载荷试验原理、内容及方法应用进行了总结、探讨。CFG 复合地基是一种安全、经济、有效的地基处理方法，本文还简要分析了不同设计参数对沉降、复合地基承载力的影响。
关键词:复合地基;试验;沉降;承载力
Abstract: this paper the author for many years of relevant working experience and practice, the CFG pile composite foundation design type, plate loading test of the principles, contents and methods are summarized, and discussed. CFG composite foundation is a safe, economic and effective ground treatment method, this paper also briefly analyzed the different design parameters on the settlement, the influence of bearing capacity of compound foundation.
Keywords: composite foundation; Test; Settlement; Bearing capacity
中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：
0前 言
目前多用于多层高层建筑中CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称(即cementfIying-ashgravelpile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩，其强度一般低于常规意义上的“混凝土”，而高于水泥土，处理后与桩间土，褥垫层共同承受上部荷载构成CFG桩复合地基，广泛应用于房屋建筑等刚性基础的地基处理。由于CFG桩不配筋，因而大大降低了工程造價。
CFG桩复合地基处理技术虽已得到了广泛的应用，但由于CFG桩复合地基上部结构的特点不同，因而对CFG桩复合地基的设计要求亦不同。对沉降敏感的上部结构，CFG桩复合地基是以沉降控制为主；对沉降要求不严格的建筑，则主要以承载力控制为主。而不同设计要求的CFG桩复合地基，其CFG桩的桩长、桩径、桩间距等主要设计参数亦有区别。通过对相同地质条件、不同设计参数的CFG 桩复合地基进行复合地基平板静载荷试验，对比相同荷载条件下，不同设计桩参数的的CFG 桩复合地基的沉降量，可以分析不同设计参数对沉降、复合地基承载力的影响，进而可以提供设计依据，优化设计参数，从而提高CFG桩复合地基的处理效果。
1、CFG桩复合地基的设计类型
试验场地范围不大，地质条件基本相同。全区共分A、B、C、D四种不同设计参数的CFG桩复合地基，桩身强度均为C20。每种桩型，分别进行两处复合地基平板静载荷试验。分区桩型设计参数见表1。
2、CFG桩复合地基试验原理及方法分析
试验装置示意图见图1所示。试验主要依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的要求进行。
2.1试验原理
试验原理是，采用慢速维持荷载（堆载）法，反力采用堆载压重平台。由大梁、配重组成反力系统，高压油泵及千斤顶施加荷载至桩顶，通过反力系统共同作用，对承压板施加竖向压力。荷载逐级加在承压板上。试验系统自动补载、自动判稳。流量自动控制器控制油泵，使加载、补载平缓进行。复合地基产生变形沉降时，通过对称放置在承压板上的两个位移传感器进行观测。承压板为正方形刚性板，其面积为一根桩承担的处理面积。承压板底面标高与桩顶设计标高相适应；承压板下铺设150mm左右的中粗砂垫层；承压板中心与桩中心保持一致，并与荷载作用点重合。
表1四种不同设计参数的CFG桩地基平板静载荷试验表
图 1 复合地基静载荷试验示意
2.2试验内容与方法
1）荷载分级。加载分级进行，试验共分10级，每级加载为设计要求值的1/5。最终荷载为设计要求值的2倍。
2）变形观测。每加一级荷载，在加荷前后应各读记压板沉降s一次，以后每半小时读记一次。
3）沉降稳定标准。每小时的沉降量不大于0.1mm/h，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。
4）终止加载条件。终止加载条件有三个：①沉降量急速增大、土被挤出或压板周围出现明显裂缝；②累积沉降量已大于压板宽度或直径的6%；③当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。
试验数据的分析判定，依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）附录A.0.9进行。采用的仪器设备有：①武汉沿海公司研制生产的RS-JYC桩基静载荷测试分析系统；②电子数显位移传感器(精度0.01mm)；③QY500-20C试验专用千斤顶(双油路)；④静载试验反力装置；⑤高压油泵加压系统。
3、试验结果
3.1不同设计参数对承载力的影响分析
8根试验桩复合地基承载力特征值见表2。
表2 8 根试验桩复合地基承载力的特征值
通过对4个区，不同桩桩间距、桩长、桩径参数的试验结果比较分析，可以看出，在以承载力控制为主的CFG工程桩中，单纯依靠加长CFG桩桩长，并不是提高CFG桩复合地基承载力的最有效的办法，减小桩间距是一个提高CFG桩复合地基承载力的可行办法。同时，要考虑到桩径、桩身强度对复合地基承载力的影响，以及复合地基载荷试验承压板影响深度的有限性。
3.2不同设计参数对沉降的影响分析
将8根试桩复合地基静载荷试验P-s曲线整理、汇总，得到复合地基静载荷试验P-s曲线对比图（见图2）。
图2复合地基静载荷试验P-s曲线对比
通过图2可以看出：在P-s曲线在弹塑性变形阶段，不同桩参数的试桩，在相同荷载级别作用下，其压力-沉降曲线（P-s）特征是不相同的。总体分布规律是：在弹塑性变形阶段，在相同荷载级别的压力作用下，相同桩径 桩长较长的试桩，沉降较小；相同桩长，桩径较小的桩沉降较大。
为了便于进一步对不同桩参数的沉降特征进行分析，在图2的基础上，将具有相同桩参数的试桩数据，进一步整理，将8根试桩数据，分四种桩参数类型分别进行综合，得到复合地基静载荷试验分区综合P-s曲线对比图（见图3）。
图3复合地基不及静荷载试验工综合P-s曲线对比
图3更加清楚地表现出在相同荷载级别作用下，不同桩参数试桩的沉降差异：桩长30.0m、桩径500mm 的C区试桩，沉降最小；之后是桩径500mm、桩长在23.0m的B区和A区；桩长与B区相同，但桩径为400mm 的D区，沉降最大。
在200kPa～400kPa 荷载段，在相同荷载作用下，C区试桩沉降量约是A、B区试桩沉降量的49%～67%，是D区试桩沉降量的23%～35%。
需要说明的是D区两根试桩复合地基载荷试验均在140kPa荷载时出现一个明显的陡降，其后各级荷载作用下的沉降量变为正常，当时现场试验方法均与其他6根试桩相同，分析可能是该区浅层地基土变化或其他因素的影响，陡降段大大影响了沉降变形整体规律的分析。
以上分析结果表明：桩长是影响复合地基沉降量的最大因素，同时应考虑到桩间距和桩径的影响在以变形控制为主的CFG桩设计中，增加桩长对有效减少沉降具有明显的作用。
4、结论及建议
上述试验采用的是刚性承压板，并不能完全模拟CFG桩复合地基在实际中的受力特征，故该试验方法及结果存在一定局限性与片面性。但通过对相同地质条件下，不同设计参数的CFG桩复合地基进行平板静载荷试验的分析研究，部分地验证了下面的两个重要的观点及结论：
1）在以承载力控制为主的CFG工程桩中，单纯依靠加长CFG桩桩长，并不是提高CFG桩复合地基承载力的最有效的办法，但减小桩间距则是一个提高CFG桩复合地基承载力的可行办法。同时要考虑到桩径、桩身强度对复合地承载力的影响。
2）桩长是影响复合地基沉降量的最大因素，同时应考虑到桩间距和桩径的影响。在以变形控制为主的CFG桩设计中，增加桩长对有效减少沉降具有明显的作用。
参考文献:
1、李海芳;路堤荷载下复合地基沉降计算方法研究[D];浙江大学;2004年
2、陈彬;干性碎石桩在处理湿陷性黄土路基滑坡中的应用[N];建筑时报;2006年
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:复合地基;试验;沉降;承载力
Abstract: this paper the author for many years of relevant working experience and practice, the CFG pile composite foundation design type, plate loading test of the principles, contents and methods are summarized, and discussed. CFG composite foundation is a safe, economic and effective ground treatment method, this paper also briefly analyzed the different design parameters on the settlement, the influence of bearing capacity of compound foundation.
Keywords: composite foundation; Test; Settlement; Bearing capacity
中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：
0前 言
目前多用于多层高层建筑中CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称(即cementfIying-ashgravelpile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏结强度桩，其强度一般低于常规意义上的“混凝土”，而高于水泥土，处理后与桩间土，褥垫层共同承受上部荷载构成CFG桩复合地基，广泛应用于房屋建筑等刚性基础的地基处理。由于CFG桩不配筋，因而大大降低了工程造價。
CFG桩复合地基处理技术虽已得到了广泛的应用，但由于CFG桩复合地基上部结构的特点不同，因而对CFG桩复合地基的设计要求亦不同。对沉降敏感的上部结构，CFG桩复合地基是以沉降控制为主；对沉降要求不严格的建筑，则主要以承载力控制为主。而不同设计要求的CFG桩复合地基，其CFG桩的桩长、桩径、桩间距等主要设计参数亦有区别。通过对相同地质条件、不同设计参数的CFG 桩复合地基进行复合地基平板静载荷试验，对比相同荷载条件下，不同设计桩参数的的CFG 桩复合地基的沉降量，可以分析不同设计参数对沉降、复合地基承载力的影响，进而可以提供设计依据，优化设计参数，从而提高CFG桩复合地基的处理效果。
1、CFG桩复合地基的设计类型
试验场地范围不大，地质条件基本相同。全区共分A、B、C、D四种不同设计参数的CFG桩复合地基，桩身强度均为C20。每种桩型，分别进行两处复合地基平板静载荷试验。分区桩型设计参数见表1。
2、CFG桩复合地基试验原理及方法分析
试验装置示意图见图1所示。试验主要依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的要求进行。
2.1试验原理
试验原理是，采用慢速维持荷载（堆载）法，反力采用堆载压重平台。由大梁、配重组成反力系统，高压油泵及千斤顶施加荷载至桩顶，通过反力系统共同作用，对承压板施加竖向压力。荷载逐级加在承压板上。试验系统自动补载、自动判稳。流量自动控制器控制油泵，使加载、补载平缓进行。复合地基产生变形沉降时，通过对称放置在承压板上的两个位移传感器进行观测。承压板为正方形刚性板，其面积为一根桩承担的处理面积。承压板底面标高与桩顶设计标高相适应；承压板下铺设150mm左右的中粗砂垫层；承压板中心与桩中心保持一致，并与荷载作用点重合。
表1四种不同设计参数的CFG桩地基平板静载荷试验表
图 1 复合地基静载荷试验示意
2.2试验内容与方法
1）荷载分级。加载分级进行，试验共分10级，每级加载为设计要求值的1/5。最终荷载为设计要求值的2倍。
2）变形观测。每加一级荷载，在加荷前后应各读记压板沉降s一次，以后每半小时读记一次。
3）沉降稳定标准。每小时的沉降量不大于0.1mm/h，认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。
4）终止加载条件。终止加载条件有三个：①沉降量急速增大、土被挤出或压板周围出现明显裂缝；②累积沉降量已大于压板宽度或直径的6%；③当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。
试验数据的分析判定，依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）附录A.0.9进行。采用的仪器设备有：①武汉沿海公司研制生产的RS-JYC桩基静载荷测试分析系统；②电子数显位移传感器(精度0.01mm)；③QY500-20C试验专用千斤顶(双油路)；④静载试验反力装置；⑤高压油泵加压系统。
3、试验结果
3.1不同设计参数对承载力的影响分析
8根试验桩复合地基承载力特征值见表2。
表2 8 根试验桩复合地基承载力的特征值
通过对4个区，不同桩桩间距、桩长、桩径参数的试验结果比较分析，可以看出，在以承载力控制为主的CFG工程桩中，单纯依靠加长CFG桩桩长，并不是提高CFG桩复合地基承载力的最有效的办法，减小桩间距是一个提高CFG桩复合地基承载力的可行办法。同时，要考虑到桩径、桩身强度对复合地基承载力的影响，以及复合地基载荷试验承压板影响深度的有限性。
3.2不同设计参数对沉降的影响分析
将8根试桩复合地基静载荷试验P-s曲线整理、汇总，得到复合地基静载荷试验P-s曲线对比图（见图2）。
图2复合地基静载荷试验P-s曲线对比
通过图2可以看出：在P-s曲线在弹塑性变形阶段，不同桩参数的试桩，在相同荷载级别作用下，其压力-沉降曲线（P-s）特征是不相同的。总体分布规律是：在弹塑性变形阶段，在相同荷载级别的压力作用下，相同桩径 桩长较长的试桩，沉降较小；相同桩长，桩径较小的桩沉降较大。
为了便于进一步对不同桩参数的沉降特征进行分析，在图2的基础上，将具有相同桩参数的试桩数据，进一步整理，将8根试桩数据，分四种桩参数类型分别进行综合，得到复合地基静载荷试验分区综合P-s曲线对比图（见图3）。
图3复合地基不及静荷载试验工综合P-s曲线对比
图3更加清楚地表现出在相同荷载级别作用下，不同桩参数试桩的沉降差异：桩长30.0m、桩径500mm 的C区试桩，沉降最小；之后是桩径500mm、桩长在23.0m的B区和A区；桩长与B区相同，但桩径为400mm 的D区，沉降最大。
在200kPa～400kPa 荷载段，在相同荷载作用下，C区试桩沉降量约是A、B区试桩沉降量的49%～67%，是D区试桩沉降量的23%～35%。
需要说明的是D区两根试桩复合地基载荷试验均在140kPa荷载时出现一个明显的陡降，其后各级荷载作用下的沉降量变为正常，当时现场试验方法均与其他6根试桩相同，分析可能是该区浅层地基土变化或其他因素的影响，陡降段大大影响了沉降变形整体规律的分析。
以上分析结果表明：桩长是影响复合地基沉降量的最大因素，同时应考虑到桩间距和桩径的影响在以变形控制为主的CFG桩设计中，增加桩长对有效减少沉降具有明显的作用。
4、结论及建议
上述试验采用的是刚性承压板，并不能完全模拟CFG桩复合地基在实际中的受力特征，故该试验方法及结果存在一定局限性与片面性。但通过对相同地质条件下，不同设计参数的CFG桩复合地基进行平板静载荷试验的分析研究，部分地验证了下面的两个重要的观点及结论：
1）在以承载力控制为主的CFG工程桩中，单纯依靠加长CFG桩桩长，并不是提高CFG桩复合地基承载力的最有效的办法，但减小桩间距则是一个提高CFG桩复合地基承载力的可行办法。同时要考虑到桩径、桩身强度对复合地承载力的影响。
2）桩长是影响复合地基沉降量的最大因素，同时应考虑到桩间距和桩径的影响。在以变形控制为主的CFG桩设计中，增加桩长对有效减少沉降具有明显的作用。
参考文献:
1、李海芳;路堤荷载下复合地基沉降计算方法研究[D];浙江大学;2004年
2、陈彬;干性碎石桩在处理湿陷性黄土路基滑坡中的应用[N];建筑时报;2006年
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。