CFG桩复合地基承载力计算书
1、桩身平均直径：d=600mm桩身周长：up=1.88m，桩身面积：A
p=0.28m²
2、桩身混和料试块抗压强度平均值：f
cu=25000kPa
3、处理后桩间土承载力特征值：f
sk=200kPa
4、桩间土承载力折减系数：β=0.9
5、布桩方式：矩 形，桩距：1800mm，1800mm
6、单桩处理面积等效圆直径：d
e=
＝2034mm
7、桩土面积置换率：m=d2/ d
e2
＝0.09
8、地基土层参数：
土层土层名称侧阻力特征值土层厚度端阻力特征值
编号q
si(kPa)l
i(m)q
si·l
iq
p(kPa)
1粉质黏土256.0150
2粉土156.090
3圆砾402.5100700
9、单桩竖向承载力特征值：
R
a1=u
p·Σq
si·l
i+ q
p·A
p
＝839KN
R
a2= f
cu· A
p/3
＝2356KN
R
a=min[R
a1,R
a2]
＝839KN
10、处理后复合地基承载力特征值：
f
spk=m·R
a/ A
p+β·(1-m)·f
sk
＝422kPa
CFG桩复合地基承载力检测分析
摘要：CFG 桩复合地基是我国上个世纪自主研发的一种地基加固技术，在改善地基受力性能、变形控制方面优势显著。基于CFG 桩复合地基的普及，做好承载力试验检测工作十分必要，检查地基处理效果，及时发现承载力不足的情况，并予以处理，切实保证地基强度、承载力等均满足要求，为后续作业提供可靠支撑。CFG 桩复合地基检测过程中，存在着不同类型的问题， 这就要求检测单位的工作人员提高专业技术和对设计和施工的理解能力，严格按照相关规范开展检测工作，保证检测结果的科学性和合理性。
关键词：复合地基; CFG 桩; 承载力检测; 应用
随着我国科技的更新速度日新月异， 城市化建设不断推进，对建筑物的地基要求也逐渐提升。CFG 桩又称为水泥粉煤灰碎石桩，由于其建筑物沉降量小，所需的成本低，在我国甲、乙类施工建筑中应用日益广泛。在进行CFG 桩复合地基工程施工结束后，应针对桩身完整性与复合地基承载力展开检测。通常情况下，具体施工采取多桩或是单桩复合地基载荷试验对其承载力加以明确，桩身完整性会采取低应变动力试验进行检测。在现实工程中，依然有存在实施复合地基检测不规范的现象，而且存在一些相对严重的问题，从而对能否正确评价施工验收造成影响。
一、CFG 桩常见承载力问题
1、桩身断裂。在进行CFG 桩施工时通常会使用螺旋钻进行打孔，以混凝土进行浇灌。在施工结束后应用人工或是小型挖掘机等截桩、清土，在这一环节极易导致桩身断裂等问题，对此应立刻展开维修处理防止各类麻烦产生。无论是原材料选择还是桩身养护在后期均是尤为关键的，应科学安排与认真实行，不要过于追求施工进度而马马虎虎，这样则难以保证CFG桩的质量。有关浅层桩身产生断裂，主要是不合适的覆土清理、不合理的破除桩头方式，未能依据有关实施标准规范操作，基于此，应采取必要措施防止桩身出现断裂对工程质量提供保障。 2、检测数量。检测实行过程中应严格要求各方，对于这种情况需对其承载力底线进行设计，大致范围应维持在标准内，由于工程规模大小会存在差异，那么在检验数量方面也会存有一定偏差。具体检测数量需和建筑物施工实际情况相结合再加以辨别，绝对不要单一提供主观经验辨别评判。基于桩身检测统计结果分析，要是极差低应选择单桩的平均抗压承载力数值; 要是极差高出平均值的，则应该深入调查并对极差情况发生的原因进行分析，依据具体工程情况去评判，在必要的情况下可以增加试桩数量，且每项单体工程不应少于3根，单桩承载力均不得小于工点设计要求的承载力。
浅谈高铁ＣＦＧ桩复合地 基承载问题 李国瑞中铁十七局集团第三工程有限公司 摘要｛ＣＦＧｔｇ复合地基是随着社会经济的 发展和技术标准的提高而逐渐得到广泛应用的一 种地基处理技术。ＣＦＧ桩复合地基可以充分利用 桩间土的极限承载力，较大幅度地提高复合地基 的承载力，目前正在高速铁路路基施工中得到推 广。 关键词：高铁ＣＦＧ承载 一，高速铁路ＣＦＧ桩复合地基的柔性拱效应 １．１柔性拱及其基本性状 １、含义 柔性拱位于桩网结构路基的路堤下部，由加 筋垫层与其上土拱区组成。其中，桩网结构路基 下部加筋垫层中设置的网材通常是指具有加筋补 强、均匀应力、提高承载力、减少桩间土沉降、 稳固边坡、排水反滤、隔离渗透、增强抗疲劳能 力等功能，并与所包裹或接触的上体共同作用的 工程材料的总称。这类材料包括土工合成材料， 钢材以及其他具有这些功能和特性的工程材料。 ２、作用 在桩网结构路基中，柔性拱只是一个构造要 求，是拱上路堤填土与下部桩土加固区之间的柔 性过渡区，一般用级配砂、砂石、碎石等材料作 成，铺于桩头之上，厚约３５ｃｍ ６０ｃｍ，均匀压密。 加筋材料通常选用高强度土工格栅，处＿Ｆ受拉状 态，主要功能是调整桩土竖向荷载分担比与桩土 应力比。同时，由于柔性拱铺设于路堤底部，因 此柔性拱又具有稳定路堤边坡、增强路堤稳定性 的作用。 １．２桩网结构路基柔性拱设计计算理论 １、土拱效应 桩问土拱效应是桩土应力迁移的一种现象， 即将桩后土体所承受的应力转移至桩上，因此土 拱效应可定义＿为一种剪切应力迁移现象，或定义 为将屈服土体所承受的应力转移至其相邻的土体 或破约束的土体的现象。实践和试验均表明土拱 是客观存在的。土拱效应在各种土工结构中部可 以见到，如隧道和基坑支护桩等。 桩网结构路基受力性状比较复杂，由于桩的 抗压刚度大丁桩间土的抗压刚度，使桩问土上路 堤沉降大丁桩上路堤沉降，两者之间存任相对位 移；在沉降变形的过程中，桩间土ｆ＝路堤荷载通 过剪应力将部分自重传递给桩，使得桩间土承担 的荷载减小，而桩承担的荷载增加，此即桩网结 构路基中的土拱效应。Ｈｅｗｌｅｔｔ￣Ｒａｎｄｏｌｐｈ基于 模型试验观测，从力学的角度提出了桩网结构路 基填土为散体材料或自由排水固结土体的土拱理 论，认为存桩之１日】会形成半球形的 力极限平衡 区域。 士拱效应对桩网结构路基的荷载传递和沉降 变形有重要影响，工程设计时，关心的是士拱效 应的发挥程度，土拱效应不足，桩间土承担的荷 载太大会使路堤顶面容易出现过大的差异沉降， 影响使用；反之则达不到桩网结构路基应有的经 济效果。 ２、荷载传递与分配 由于桩网结构路基中的“土拱效应”，使作 用在桩间土上的平均应力小作用在桩顶上的平均 应力，出现了应力集中和重分配现象。近二十余 年，对桩网结构路基，许多学者用模型实验或数 值分析法对加筋垫层上的作用荷进行了研究并提 出不同的计算方法。英国、北欧、日本和德国在 各国规范（手册）中部列入了有关桩网结构路基 中加筋垫层的计算方法。 ＝、ＣＦＧ桩复合地基承载力计算 复合地基是由桩间土和增强体（桩）共同 承担荷载。目前复合地基承载力计算公式较多， 但应用比较普遍的有两种：一是将桩间土承载力 和单桩承载力进行合理组合叠加；其二是将复合 地基承载力用天然地基承载力扩大一个倍数来表 示。必须指出，复合地基承载力不是天然地基承 载力和单桩承载力的简单叠加，需要对如下的一 些因素进行考虑： （１）施工时对桩间土是否产生扰动或者挤 密，桩间土承载力有无降低或提高。 （２）桩对桩间土有约束作用，使土的变形减 小；在垂直方向上荷载水平不大时，对土起阻碍 变形的作用，使土沉降减小；荷载水平高起增大 变形的作用。 （３）复合地基中桩的Ｑ—ｓ曲线呈加工硬化 型，比自由单桩的承载力要高。 （４）桩和桩间土承载力的发挥都与变形有 关，变形小时，桩和桩问土承载力的发挥都不充 分。 （５）复合地基桩间土承载力的发挥与垫层厚 度有关。 复合地基承载力是由桩间土和桩共同承担 的。复合地基承载力特征值的确定，按《建筑地 基处理技术规范》（ＪＧ］７９—２００２），应通过现场 复合地基载荷试验确定。 三、ＣＦＧ桩复合地基沉降计算 在高速铁路路基中ＣＦＧ桩复合地基沉降由三 部分组成，分别为路堤部分沉降、桩土加固区沉 降和下卧层沉降。 ３．１路堤部分的沉降计算 路堤部分（包括加筋垫层部分）压缩量的计 算方法主要有以下几种：①分层总和法；②应力 路径法；③有限元法。也可按照工程经验，参考 路基压实标准，根据路堤高度的千分比估算。 目程技术 分层总和法是计算路堤部分压缩量最常用的 方法；应力路径法是Ｌ田『Ｈｂｅ在１９６７年提出的，路 堤填土受荷载作 后，往往有两个过程，首先是 形变，然后是体变，相应的沉降也分成两部分进 行计算；有限元法首先是建 路堤的力学模型， 选取合适的本构模型，然后进行数值模拟计算。 ３．２其它的一些计算方法 张土乔采用弹性力学理论方法，取复合圆 柱体并假设桩、桩１日Ｊ土等应变，在圆柱坐标系中 引进Ａｒｉｙ应力函数，根据复合地基总应变能等于 桩体应变能和桩间土应变能之和的原理得到复合 模量计算公式。通过室内试验表明所得计算式更 接近实际值。Ｓｃｈｗｅｉｇｅｒ假设桩、桩问土和复合 单元的变形协调，【｝１复合土体的应力为桩体、桩 间土应力按照面积加权平均后的和，求出复合体 弹性知阵，可用于有限元计算，但受假设条件限 制，难以合理反映桩土之间的相互作用。曾朝杰 在Ｓｃｈｗｅｉｇｅｒ复合体弹性阵的基础上，认为加固 区为正交各向异性区域，提出了整体式双层地基 加筋模型，其中桩的弹性阵采用一维杆单元弹性 阵。杨涛提出“复合本构有限元法”的概念，分 别建立桩、桩间土、复合单元的本构方程，在平 面应变问题中假设复合单元在桩土交界面处的法 向、切向应力以及轴向应变和桩、桩问土的应力 和应变分别相等或变形协调，通过代换得到用桩 体和桩问土弹性矩阵表示的复合弹性矩阵。复合 本构有限元法相对来讲是一种较好的方法，其假 设条件更接近灾际情况，但使用不方便。Ｏｍｉｎｅ和 Ｏｈｎｏ提出町用于三维情况下的双介质复合模型复 合模量的计算方法。双介质复合模型相对来讲是 一种较好的方法，其假设条件更接近实际情况， 大大降低了有限元计算强度，但使用不方便。徐 洋考虑群桩间相互影响和沉桩对桩间土影响，建 立了考虑多因素影响的复合模量计算方法。闰明 礼按照多次等效法给出了多桩型复合地基复合模 量的确定方法： （１）按单桩型复合地基模量确定 方法求得天然地基和一种桩体形成的复合地基的 复合模量，并将之等效为一天然地基； （２）求等 效后的天然地基和另一种桩体形成的复合地基的 复合模量，即为多桩型复合地基的复合模量。郑 俊杰利用参变量最小势能原理，根据多元复合地 基系统总势能相等，采用双折线弹塑性模型，考 虑相关联流动，对多元复合地基复合压缩模量进 行了弹塑性状态的求解。尚新生在依据现有复合 模量计算方法的基础上，考虑桩及桩间土的侧向 变形挤压作用，推求了多元复合地基模量公式。 王凤池从复合模量法出发，在考虑桩长、桩端土 性质对复合模量的影响后，利用复合地基桩体的 承载机理对复合模量面积比公式及复合模量的计 算方法进行了修正，并对影响复合模量的因素进 参考文献：矗 ［１］李世斌．世界高速铁路技术发展的动向【Ｊ】．郑 铁科技通讯，２００６，（０２） ［２】梁忠强．真空堆载联合预压加固高速公路软基 探讨［Ｄ］山东大学，２００７． 【３】赵峰．柔性基础复合地基沉降分析ＩＤ１长安大 学，２００６． １ ２９Ｉ ＦＯＲｎｊＮＥ ｗｏＲＬ。２。蛔４ ｌ
第２ ９卷，第６期 ２ ０ ０ ８年１ １月 中 国 铁 道 科 学 ＣＨＩＮＡ ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．６ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２００８
文章编号：１００１—４６３２（２００８）０６—００１２—０６
铁路柔性基础下ＣＦＧ桩复合地基
承载力确定方法研究
王连俊，丁桂伶，刘升传，陈 祥，沈宇鹏
（北京交通大学土木建筑学院，北京１０００４４）
摘要：针对铁路ＣＦＧ桩复合地基上的铁路路堤为柔性基础的实际情况，运用数值分析和现场载荷试验， 研究铁路柔性基础下ＣＦＧ桩复合地基承载力的确定方法。数值分析和现场载荷试验均表明，柔性基础下ＣＦＧ桩 复合地基中桩及桩间土的沉降和受力规律与刚性基础差别较大，桩的荷载分担比差别也较大，故目前采用刚性 基础的方法确定铁路柔性基础下的ＣＦＧ桩复合地基承载力是不合适的，而柔性载荷试验可以更好地反映铁路柔 性基础下ＣＦＧ桩复合地基的实际受力情况。因此，建议采用柔性载荷试验确定铁路柔性基础下的ＣＦＧ桩复合地 基承载力。
关键词：铁路地基；ＣＦＧ桩复合地基；柔性基础；承载力；载荷试验 中图分类号：Ｕ２１３．１５２．１；ＴＵ４７ 文献标识码：Ａ
水泥粉煤灰碎石桩简称ＣＦＧ（Ｃｅｍｅｎｔ Ｆｌｙ ａｓｈ Ｇｒａｖｅ１）桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂
加水搅拌形成的高黏结强度桩ｌ１ ］。ＣＦＧ桩复合地
基技术由中国建筑科学研究院于２０世纪９０年代初
研究试验成功，随后在全国工民建行业的地基处理 中得到了广泛应用。１９９７年被列为国家级工法，
现已列入国家行业标准ＪＧＪ７９－－２０ｏ２《建筑地基处
理技术规范》。铁路路堤首次引进ＣＦＧ桩技术是在
２００２年，随后在武广客专、沿海铁路中均采用了
ＣＦＧ桩处理土质地基，其设计采用的计算方法主 要是《建筑地基处理技术规范》规定的方法。但
是，铁路路堤基础为柔性基础，因此，铁路ＣＦＧ 桩复合地基承载力的确定采用刚性基础的方法值得 商榷 ］。
