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CFG桩在公路软土地基处理中应用的实例分析

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CFG桩在公路软土地基处理中应用的实例分析

发布时间：2022-09-13T09:13:54.050Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷第5月第9期 作者： 李涛 李亚东

[导读] 针对公路软土路基的处理已有充沛的技术处理手段，然而针对临江、河、湖等特殊情况下的道路路基建设

李涛 李亚东

宜昌市虹源公路工程咨询监理有限责任公司 湖北 宜昌 443000

摘要:针对公路软土路基的处理已有充沛的技术处理手段，然而针对临江、河、湖等特殊情况下的道路路基建设，还需进一步细致研究。本文深入研究宜昌柏临河路软基采用CFG桩处理时的各种优点，并进行了数值建模分析，对比分析地基处理前后的工程指标响应区

别，以此说明在软土地基发育地区采用CFG桩法处理软基的优越性。

关键词：CFG；软基处理；优点 前言

宜昌市柏临河路临柏临河河道，路基范围的土质主要为卵石土、砂性土、泥质粉砂岩及淤泥质土，同时河道水位还受到长江上游泄洪影响，地质及水文条件复杂。该地段地质条件若按常规路基处理方式进行施工则极易引起路基的不均匀沉降，导致路基在施工期间碾压时无

法达到设计要求承载力，造成路基质量问题。现行的数据理论和处理方法存在一定的局限性，仍采用的是国家通行的规范要求，未结合地

区的特殊性进行针对性的理论研究与分析。因此结合宜昌地区的工程地质、水文条件等因素进行综合性的理论分析并提出相应的处理措

施，为同类特殊土地基处理提供理论依据与方法是十分必要的。

1.路基沉降计算及施工控制

软土路基的变形沉降有两个特点。其一位变形量大，二为变形沉降持续时间较长。针对软土地基沉降计算的常用方法中，瞬时沉降与次固结沉降往往采用估算方式，针对主固结沉降计算，有较多的理论计算方法。目前而言，分层总和法应用较多，针对具体问题需采用合

适的计算方法，如对软基进行加筋处理时，采用文克尔弹性地基梁法更为合适，当采用复合地基处理方式处理时，选用复合刚度计算更为

合适。我国规范主要采用分层总和法的地基沉降计算。

分层总和法理论清晰，计算较简单且各计算参数方便获取。计算结果能够较符合实际情况，但其未考虑土体侧向变形的影响。

2.CFG桩对软弱地基加固效果分析

地基勘察资料表明地基土层有浅及深包含：粉质黏土、淤泥质土、碎石土、含碎石粉质黏土，结合工程地质情况综合考虑，采用换填已不够经济且不能满足工期要求，为保证施工进度并使地基较快固结，采用CFG(水泥粉煤灰碎石)桩处理较为可行，公路路基内软土深度为

5-10m，褐色软粘土，含水率较高，压缩性较大，会产生较大沉降并有造成路堤失稳的风险。

模型采用plaxis软件进行二维数值建模计算，模型几何参数选取依据设计实际，因公路为对称结构，取半建模分析，采用二维模型对公路横截面建模，以板单元模拟桩，桩长依设计采用11m，穿越软土区并嵌入持力层1m，桩间距1.4m，桩径0.4m，CFG桩力学性能参数如下

表5.1，因地质勘察报告未给出关于地基土较详细的介绍，为简化模型，并充分考虑软土地基不利因素，采用10m深软土层地基与10m深持

力层地基，公路填土采用碎石土，并以0.5m厚分层施工，路堤底部采用0.4m厚碎石褥垫层，公路采用土体参数依据表5.2，采用摩尔库伦土

体本构，采用无厚度的Goodman接触单元模拟桩土相互作用，界面单元采用强度折减。

路堤高5m，顶部宽27m，底部宽42m，路堤坡率1:1.5，为避免因模型尺寸对数值结果的影响，建模范围选取为：宽度50m，深度25m，建立模型如图5.1所示，模型边界采用标准边界条件，左右两边采用水平约束，底部为完全约束，不考虑水位对模型的影响。

表1 CFG桩力学参数

轴向刚度/

(kN•m-1)抗弯刚度/

(kN•m-1)等效厚度/m容重/

(kN•m-3)泊松比3.2e+67e+40.512230.167

表2 土体参数

土体重度/

(kN•m-3)渗透系

数/(m•d-1)弹性模量/

(kN•m-2)泊松比粘聚

力/(kN•m-2)摩擦

角/(o)界面折减因子

碎石填土18.50.253e+40.282.428.00.67

碎石垫层200.55e+40.251.238.00.67

加固层174e-43.1e+30.358.010.50.58

持力层181e-55e+30.313.040.00.58

由图3 a)、b)所示，经过CFG桩处理前后，地基沉降由253.25mm降至107.23mm，减小沉降约57.66%，可见CFG桩对软土地基刚度提升显著，有效降低了因地基刚度不足所造成的沉降问题，此外如图3 c)所示，相比于未地基处理的情况，因CFG桩群桩效应其不均匀沉降得到

了减缓，沉降更具备整体性，减小了因不均匀沉降导致上部结构破坏的潜在风险，如图3未经CFG桩地基处理时，路堤靠近坡角处甚至产生了隆起，路堤呈边坡式变形形态，甚至存在失稳风险。

此外在水平位移方面，因桩体加固作用，将路堤荷载传递至较深处土层，浅层土体未有较大水平位移，而深层土体产生一定水平位移，此处以向路堤中心水平位移为正，并且因加桩作用以及上覆土重，水平位移由362.54mm减小到151.85mm，将浅层水平位移传递至深

层，结构安全性得到了保障。经CFG桩地基处理后，桩顶水平位移较小且向路堤中心。

整体而言，经过CFG桩地基处理的加固效果显著。经CFG桩地基处理后能达到以下效果：

1.沉降显著减小。最大沉降由253.25mm降至107.23mm，减小沉降约57.66%。

2.不均匀沉降效果明显改善。避免了路堤坡角处隆起，在桩顶位置沉降沿路堤宽分布较为均匀，且无明显变化。

3.水平位移有效降低。因路堤荷载传递至较深土层处，水平位移由浅层转移至深层土体，由362.54mm减小到151.85mm，安全性得到提高。

4.路堤水平位移得到控制。因桩体作用，桩顶水平位移被控制在较小值，且避免了向道路两边的位移。

公路路堤经CFG桩地基处理后，结构性能与原路堤有了较大提高，两者存在较大差别，并且该加固方法受到多重因素的影响。明确

CFG桩复合地基处理的各影响因素，对探明其加固机理有重要意义。现通过数值方法对CFG桩复合地基的桩长、桩距以及路堤下碎石褥垫层厚度展开参数分析，力求了解对CFG桩复合地基加固效果的主要影响因素及变化规律。

3.桩长对复合地基影响

以桩长为变化量，分别选取11、13、15m，得到桩顶处路堤竖向沉降与水平位移沿路堤宽度分布受桩长变化引起的改变。如图5.5所示，当桩长由11m变化至15m时，对竖向沉降影响显著，对水平位移依桩长不同有不同表现。当桩长11m时，最大沉降为107mm；当桩长为

15m时，最大沉降为41.86mm。桩长11m与13m时，水平位移趋势和大小分布均近似，而桩长15m时，水平位移得到显著控制。由此，CFG桩桩长对沉降改善效果要显著于水平位移，并且随桩长变化较为线性，而水平位移则受到桩长不同表现不同，当桩长超过13m时，水平位

移得到有效控制，而小于13m时，桩长对水平位移影响相差不大。因此，在公路软基采用CFG桩加固时，需要考虑合适的桩长以保证沉降量

得以控制，而相对次要的水平位移则无需特别考虑桩长的影响。 不同桩长工况下，路基的水平土压力与竖向土压力统计图如图所示：

4.桩距对复合地基影响

以桩距为变化量，分别选取1.2、1.4、1.6m，得到桩顶处路堤竖向沉降与水平位移沿路堤宽度分布受桩距变化引起的改变。如图5.6所示，当桩距变化时，对竖向沉降影响较弱，对水平位移影响则较显著。当桩距由1.2m变化至1.6m时，竖向沉降分布与大小近乎相同，未有

明显差距，桩距对竖向沉降改变效果有限。但桩距的改变在水平方向对土体刚度改善效果显著，随着桩距的减小土体水平刚度得到提高，

水平位移变小。当桩距为1.2m时，最大水平位移为22.84mm；当桩距为1.6m时，最大水平位移为3.85mm。因此，在CFG桩设计过程中，桩

距的改变有效影响水平方向的位移改变。

不同桩间距工况下，路基的水平土压力与竖向土压力统计图如图所示：

5.碎石褥垫层对复合地基影响

以褥垫层厚度为变化量，分别选取0.4、0.6、0.8m，得到桩顶处路堤竖向沉降与水平位移沿路堤宽度分布受褥垫层厚度变化引起的改变。如图5.7所示，因路堤高度较高，等效荷载较大，碎石褥垫层对结构变形受力几乎无影响。褥垫层厚度的改变并未引起结构响应的较大

差异。

不同褥垫层厚度工况下，路基的水平土压力与竖向土压力统计图如图所示：

通过数值方法对CFG桩复合地基的桩长、桩距以及路堤下碎石褥垫层厚度展开参数分析：桩长变化对路堤竖向沉降影响显著，随桩长的增加沉降显著降低；桩距变化对路堤水平位移影响显著，随桩距减小，土体水平刚度增加水平位移减小；褥垫层厚度对路堤竖向沉降和

水平位移影响均较小，可忽略。

6.结束语

经过分析，得出CFG桩在改善公路路基软基在优越性主要表现在：沉降显著减小。不均匀沉降效果明显改善。水平位移有效降低。路堤水平位移得到控制。经CFG桩处理后的公路路堤的工作性能得到了提高，安全性和稳定性得到了保障。 参考文献

[1]方云, 林彤, 谭松林. 土力学[M]. 中国地质大学出版社, 2003.

[2]张忠苗. 工程地质学[M]. 中国建筑工业出版社, 2007.

[3]韩莹莹. 软土地基处理方法综述及其应用[J]. 中国水运:理论版, 2007, 5(6):33-34.

[4]杨仲元. 软土地基处理技术[M]. 中国电力出版社, 2009.

[5]汪正荣. 地基与基础工程施工禁忌手册[M]. 机械工业出版社, 2006.

[6]马卓. 公路工程中软土地基处理技术应用的研究[D]. 长安大学, 2011.

[7]金松. 安徽省沿江高速公路软基沉降及处理方案比较研究[D]. 合肥工业大学, 2008.

[8]张俊. 临河过境高速公路利用风积沙处理不良路基技术研究[D]. 长安大学, 2012.

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CFG桩在某软基处理中的应用研究

CFG桩在某软基处理中的应用研究

科技　息　

ＣＦＧ桩在集软基处理巾硇应用研夯　

中交第一公路工程局厦门工程有限公司　郑仁祥　

［摘要］近些年来我国地基处理技术发展很快，地基处理水平不断提高，已成为活跃的土木工程领域中的一个热点。本文对某工程　

中所采用的软土地基处理方法的原理、施工工艺以及质量控制方法等进行了研究分析，为以后的施工积累了经验。　

［关键词］ＣＦＧ桩软基施工　

１、软土概念及类型　

软土是指在滨海、湖泊、谷地、河滩上沉积的天然含水量高、孔隙比　

大、压缩性强、抗剪强度和承载力低的软塑到流塑状态的细粒土，如淤　

泥和淤泥质土，以及其它高压缩性饱和粘性土、粉土等。软土具有压缩　

性高、强度低等特性，因此变形问题是软土地基的一个主要问题，表现　

为建筑物的沉降量大而不均匀、沉降速率大以及沉降稳定历时较长等　

特点。软土地基主要指自然应力生成的地基，有时也包括弃土、吹填土　

及滨海围涂造地或山问填土地区的地基。　

各类土由于形成时的地理环境、气候条件、物质成分不同而具有显　

著不同的特殊工程性质。特殊土具有明显的区域性，如湿陷性黄土主　

要分布于西北、华北等于旱、半干旱地区；红勃土主要分布于西南亚热　

带湿热气候地区；膨胀土主要分布于南方和中南地区；多年冻土及盐渍　

土主要分布于高纬度、高海拔地区；我国沿海地区和内陆平原或山区都　

广泛地分布着海相、三角洲相、湖相和河相沉积的饱和软土；根据土质　

的不同，软土又可分为泥炭、腐殖土、有机质土、粘性土和粉性土。　

２、ＣＦＧ桩的作用机理　

综合考虑ＣＦＧ桩复合地基的效应，ＣＦＧ桩和桩间土一般通过置换　

作用、振动挤密作用、排水加速固结作用、减载作用、褥垫层作用以及桩　

对土约束作用六个方面来加固软弱土地基。　

（１）置换作用（桩体效应）　

ＣＦＧ桩复合地基中桩体的强度和模量比桩问土大得多，在荷载作　用下，由于桩顶沉降与桩间土的沉降相互协调，基底应力在桩顶发生应　

力集中，桩顶应力比桩间土表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的　

土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使　

CFG桩复合地基在建筑工程软基处理中应用分析

CFG桩复合地基在建筑工程软基处理中应用分析

CFG桩复合地基在建筑工程软基处理中应用分析

【摘 要】本文兵以团农七师劳动大厦为例，经分析采用CFG桩处理，在达到设计标准的条件下同时确保了施工工期，和原有方案相比节省工程造价三分之一。通过本项目的工程实践：为CFG复合基桩在本地区的应用奠定了基础。

【关键词】兵团农七师劳动大厦；CFG桩设计；施工与检测

CFG pile composite foundation in building Soft Foundation Treatment

Zhou Tao

(Kuitun agricultural seven divisions Investigation and Design Institute (Limited)

Kuitun Xinjiang 833200)

【Abstract】This paper soldiers to the seven divisions of the group of agricultural

labor Building, for example, by analysis of CFG pile to ensure that the construction

period, and compared to the original program at the same time meet the design

standards under the conditions of one third of the project cost savings. CFG composite

foundation piles in the region of the project engineering practice: the foundation.

【Key words】Seven divisions of the Corps of Labor Building;Of CFG pile

CFG桩技术在高速公路软基处理中的应用

CFG桩技术在高速公路软基处理中的应用

工程技术　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏ—ｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ磁囵温　圈豳　■嵋　ＪＪ　饵‘三墨　‘砌臣■日盈　

ＣＦＧ桩技术在高速公路软基处理中的应用　

刘亚军　

（泰州市远通交通工程监理咨询有限公司，江苏泰州２２５３００）　

摘要：近几年来，随着我省高速公路的快速发展，在公路工程的建设中出现了一种新型软基处理技术ＣＦＧ桩．随着这种技术的不　

断推广以及经过多个通车项目的验证，这种新型技术的处理效果已经越来越被广大的公路建设者所接受认同，得以蓬勃发展。本文　

将就ＣＦＧ桩这一新型技术进行深入探讨，以供同行借鉴。　

关键词：ＣＦＧ桩：施工原理；工艺技术　

ｌ　ＣＦＧ桩的基本原理　ＣＦＧ桩它是由水泥、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　

士、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　硬土层，均可保证桩问土始终　

参与工作。由于桩休的强度和模量比桩问土　

大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应　

力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传　

递并相应减少了桩问土承担的荷载。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桩不配筋，桩体利用工业废　

料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。　

ＣＦＧ桩的特点和适用性与一般碎石桩相比，　

碎石桩系散体粒料桩，桩本身没有粘结强度，　

主要靠周围土的约束形成桩体强度，并和桩　

间土组成复合地基共同承担上部填筑土石重　

量的垂直荷载。土越软对桩的约束作用越差，　

桩体强度也越小，桩传递垂直荷载的年龄也　

就越差。　

ＣＦＧ桩具有一定粘结强度的桩，在外荷　

载作用下，桩身不会象碎石桩那样出现鼓胀　

破坏，并可全桩长发挥侧摩阻力作用，桩落在　

好的土层上具有明显的端承力，桩承受的荷　

载通过桩周的摩阻力和桩端阻力传到深层地　

基中，其复合地基的承载力可以大幅度提高。　

刚性桩与散体材料桩不同，刚性桩可以全桩　

长发挥桩的侧摩阻力，桩端落在好的土层上　

CFG桩在高速公路软基处理中的应用

CFG桩在高速公路软基处理中的应用

CFG桩在高速公路软基处理中的应用

[摘要]随着高速公路的快速发展，在公路工程的建设中面对的地质条件更加多样化，本文针对洞庭湖区特殊地质条件选择适当的软基处理技术及施工工艺等进行阐述。

[关键词]：CFG桩；软土路基应用

CFG（Cement Fly-ash Grave）桩，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混料加水搅拌形成的高粘结强度桩，并与桩间土组成和褥垫层一起组成的复合地基处理方法。CFG桩的适用范围很广。在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。笔者结合洞庭湖地区工程实例，对CFG桩在洞庭湖区特殊地质条件下的适用性进行阐述。

1工程概况

杭－瑞高速公路岳阳至常德段路线位于洞庭湖平原腹地，湖泊众多，河汊纵横，区内遍布水田、水塘。该段所经地区的湖相沉积软土广泛分布，软土深度从几米至几十米不等，湖区软基的物理性质不同于海相地区的软基，在此地区进行软基处理国内没有太多类似经验。该地区路段路基下卧软弱地层，且其厚度大，分布不均，软土上部硬壳层厚度也不均匀，软土及上部硬壳层力学性质差，严重影响路基稳定性。为提高路基承载力及控制工后沉降，需对基底软土进行地基处理，以满足路基承载力要求。

2软基分布及特点

根据设计；在K119+500～K119+548段采用水泥搅拌桩处理方案进行试桩，经测试水泥搅拌桩的承载力达不到设计要求，经分析，发现区内淤泥质粘土有机质含量较高、拌和效果不好，从而影响承载力达不到设计强度的主要原因；故在原设计为水泥搅拌桩处理段K116+589～K116+619段、K117+191～K117+221段变更为CFG桩处理，并进行试桩。

K116+589～K116+619段软土区属于洞庭湖区相沉积,系长期高水位浸泡形成,具有软土厚度大，分布广的特点，软土主要类型为淤泥质粘土。K117+191～K117+221段，软土厚度与深度相对不大，软土主要类型为流～软塑状淤泥质粘土和软塑状粘土。