复合地基作用机理及沉降计算[详细]

CFG桩复合地基的机理与设计计算CFG桩复合地基的机理与设计计算摘要：阐述了CFG桩复合地基的加固机理，明确了CFG桩的计算方法和设计参数。

关键词：CFG桩；地基处理；复合地基中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：The mechanism and design of CFG PileCompound Foundation*Liu YuanqingAbstract：This article recommends the mechanism of the CFG Pile Compound Foundation,and also the design parameters together with the calculation method.Key words: CFG Pile;Foundation treatment;Composite foundation一、前言CFG（Cement Fly-ash Gravel）桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是一种由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的具有可变粘结强度的桩。

这种处理方法是通过在碎石体中添加以水泥为主的胶结材料，以及增强混合料的和易性并有低标号水泥作用的粉煤灰，同时还加入适量改善级配的石屑，从而使桩体获得胶结强度并从散体材料桩转化为具有某些刚性桩特点的高粘结强度桩[1]。

通过调整水泥掺量及配比，其强度等级可在C5-C30之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。

二、CFG桩复合地基的作用机理CFG桩与桩间土、褥垫层一起形成了复合地基，而CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，褥垫层将上部基础传来的基底压力通过适当的变形以一定的比例分配给桩及桩间土，使二者共同受力。

同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载[2]。

CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析地基承载力和沉降计算方法是土木工程中非常重要的一部分，用于评估土壤的承载能力以及对于建筑物沉降的影响。

CFG桩作为复合地基的一种常用技术，在地基处理中发挥了重要作用。

CFG桩是一种由水泥、砂、石子和土壤混合而成的桩，可以大大增强地基的承载能力和抗沉降性能。

它的计算方法主要包括两个方面：承载力计算和沉降计算。

对于CFG桩的承载力计算，一般可以采用静力计算法和动力计算法两种方法。

静力计算法是基于经验公式和土力学原理进行计算的，常用的方法有极限平衡法和弹性理论法。

极限平衡法主要是通过平衡桩身和土体的力学平衡条件来求解承载力，适用于桩身较短、直径较小的情况；弹性理论法则是根据桩身和土体之间的相互作用关系，将桩身和土体分别看作弹性体进行计算，适用于桩身较长、直径较大的情况。

这两种方法都需要根据地质条件和桩身参数进行合理的假设和简化，得到最终的承载力。

动力计算法是根据桩身在施工过程中的振动特性，通过动力学原理来计算桩身的承载力。

这种方法对于大型土质桩非常适用，因为其振动特性与承载力之间有非常明显的关系。

常用的动力计算方法有动力触探法和声波法，通过触探记录或声波反射的方法，来确定桩身与土体之间的相互作用关系，进而得到承载力。

对于CFG桩的沉降计算，主要包括桩身的弯矩和桩身的变形两个方面。

桩身的弯矩可以通过力学原理和弹性理论进行计算，包括承载力引起的弯矩和地基沉降引起的弯矩。

这些弯矩可以根据桩身的几何形状和土体的力学参数进行计算，从而得到桩身的弯矩分布。

桩身的变形则主要包括弯曲变形和剪切变形两个方面。

弯曲变形可以通过弹性理论和结构力学进行计算，包括弯曲刚度和弯曲角度等。

剪切变形则是指桩身由于承载力引起的横向位移和扭转变形，在计算中可以采用土力学和结构力学的方法进行估算。

需要注意的是，CFG桩的复杂性和土地多样性在计算中会引入很多不确定因素，因此在实际应用中需要结合现场试验和经验数据，进行合理的校核和验证。

复合桩地基沉降量计算方法分析摘要：复合桩地基的沉降计算是岩土工程领域研究的热点问题。

文章结合工程实例，采用等效天然地基沉降计算方法和加权模量沉降计算方法分别对cfg桩和素混凝土夯扩桩组合的复合桩地基沉降量进行计算，并与工程沉降的实际测量结果比较。

结果表明：等效天然地基沉降计算方法计算值误差小，适合复合桩地基沉降计算。

关键词：复合桩地基沉降计算比较中图分类号：tu4 文献标识码：a 文章编号：地基与基础是工程结构的根基，又是地下隐蔽工程，关于它的设计施工直接关系建筑物的安危。

近年来在各类出现的建筑工程事故中，地基事故居于首位。

一旦发生地基基础事故，补救非常困难。

因此对地基基础的设计应当采取严谨科学的分析方法。

复合桩地基是将两种或两种以上不同的桩型按照设计组合与地基土共同构成的人工地基，它是20世纪末由我国提出的一种新的复合地基设计理念。

复合桩基充分利用单一桩型复合地基优点及桩间土的承载力，它能够大幅度提高复合地基承载力，起到强度与变形相协调，做到安全性与经济性的有机结合 [1-2]。

由于我国地质条件的差异，加之复合桩基理论的不成熟，在地基沉降量计算理论方面存在争议和未解决的问题。

本文以实际工程为例，分别以等效天然地基沉降计算方法与加权模量沉降计算方法计算复合地基的沉降量，并与实际观测结果进行比较，分析特定的地质环境下两种计算方法的差异。

1沉降量计算方法分析目前复合桩地基沉降计算通常采用的方法是将组合桩复合地基加固区中桩及桩周围的土视为复合土体，用复合模量表征加固区土体的压缩性，采用分层总和法计算加固区、非加固区各区域的变形，各区域变形的总量为复合桩地基最终的沉降量。

按各向同性均质线性变形体理论求附加应力；将加固区分为加固区ⅰ（两种桩型共同加固的区域）和加固区ⅱ（仅有单一桩型加固的区域）。

复合桩地基在加固ⅰ区，由于复合地基中桩体之间的夹持效应，桩间土和桩体之间共同沉降，在ⅱ区由于长桩的变形模量较大，桩身与土体之间不能共同沉降，当长桩桩端无坚硬土层时，长桩桩尖对桩端土体存在一定的塑性刺入量。

对复合地基检测结果不满足承载要求的分析及处理摘要：复合地基在建筑工程地基施工中已经成为一种常用的技术方案，复合地基是在基土中设置桩体或者加筋材料，借助挤密、固结、置换等作用强化地基的承载力，避免地基下沉。

但复合地基会因为设计缺陷，桩体质量不达标，或者桩土结构不合理等因素，而导致其不能满足承载力要求，在这种情况下要通过试验掌握复合地基承载力缺口，增加桩体密度，改善桩土结构，进而弥补复合地基承载力不足的问题。

关键词：复合地基；检测结果；不满足承载要求；处理措施引言：复合地基由基土和桩体（或者加筋材料）构成，这两个组成部分都可提供一定的承载力，形成建筑物的基础施工平台。

施工单位在复合地基施工结束之后需对其承载力做严格的检测，在工程实践中常常因为桩体质量不达标、设及不合理或者桩体数量不足等因素的制约，导致复合地基的承载力未达到施工需求。

工程设计和施工单位需针对复合地基的特点，掌握造成其承载力不足的常见原因，然后制定出科学的处理对策。

一、复合地基及其作用机理（一）复合地基天然地基的承载力相对较差，于是在地基设计中在天然地基中设置加筋材料，或者采用其他类型的优质材料置换天然地基，最终形成复合地基，其特点是包括增强体和天然基土体两个部分，承载力上远超由基土构成的天然地基。

复合地基类型多样，加筋土复合地基是在水平方向上设置加筋体，桩体复合地基是在天然基土中设置桩体，常用的桩体类型为CFG桩、旋喷桩、预应力管桩、水泥搅拌桩等。

图1显示了常用复合地基的结构示意图，目前以竖直向增强复合地基应用最为广泛。

复合地基与桩基础、均值地基的核心区别在于基土和增强体共同承担建筑物载荷。

图1 常用复合地基示意图（二）复合地基的作用机理1.挤密作用复合地基中将桩基础打入地面，借助桩基的挤压作用提高基土的密实性，同时加密的基土又能对桩基础产生强大的反作用力，当上层建筑物载荷作用在桩基础上时可产生显著的摩擦阻力，并且借助摩擦力抵消建筑载荷。

第4章 复合地基第四章 复合地基主要内容 主要内容4.1 概述 4.2 复合地基的承载力 4.3 复合地基沉降4.1 概述第4章 复合地基一、复合地基的概念4.1 概述复合地基composite subgrade ：部分土体被增强或 被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷 载的地基。

增强体和周围地基土协调变形，共同承担上 部结构传下来的荷载。

二、复合地基分类复合地基根据地基中增强体的设 置方向可分为水平向增强体复合地基 和竖向增强体复合地基两大类。

4.1 概述第4章 复合地基水平向增强体复合地基就是在地基中水平向铺设各种加筋 材料，如土工织物、金属材料、土工格栅、竹筋等形成的复合 地基。

加筋材料的作用是约束地基土侧向位移，增强土的抗剪 能力，防止地基土侧向挤出。

竖向增强体复合地基中的竖向增强体习惯上称之为桩，因 此又称为桩体复合地基。

竖向增强体复合地基根据竖向增强体 的性质和成桩后的刚度分为三类：柔性桩复合地基、半刚性桩 复合地基和刚性桩复合地基。

柔性桩复合地基 竖向增强体复合地基 半刚性桩复合地基 复合地基 水平向增强体复合地基 刚性桩复合地基4.1 概述第4章 复合地基三、复合地基与桩基的区别 1、承载特性 桩基上部荷载全部由桩承担，复合地基上部荷载由桩和桩 间土共同承担。

2、构造特征4.1 概述第4章 复合地基四、复合地基作用机理复合地基在施工阶段的作用机理主要表现为挤密效应和 排水固结效应，工作阶段的作用机理主要表现为桩体效应、 垫层效应和加筋效应。

①挤密效应：竖向增强体复合地基在施工过程中将桩位 处的土部分或全部的挤压到桩侧，使桩间土体挤压密实。

②排水固结效应：增强体透水性强，是良好的排水通 道，能有效地缩短排水距离，加速桩间饱和软粘土的排水固 结。

③桩体效应：复合地基中桩体刚度大，强度高，承担的 荷载大，能将荷载传到地基深处，从而使复合地基承载力提 高，地基沉降量减小。

复合地基沉降计算方法的分析与说明摘要：复合地基的设计主要关心的是承载力和沉降问题，实际工程中，存在很多承载力满足，而由于沉降过大而造成地基无法正常工作的案例，大量研究表明，复合地基很大一部分都是有沉降进行控制的。

所以对沉降的计算成了复合地基设计的关键。

复合地基沉降计算方法多种多样，既有理论分析方法也有试验方法和数值计算方法，设计中如何甄别采用哪种计算方法，既需要工程人员具有扎实的基本功，也需要具有丰富的工程经验。

关键词：复合地基；沉降；计算方法0 引言近些年随着经济建设快速发展，建筑行业得到前所未有的发展，建筑高度和建筑设计及施工难度不断地被刷新。

建筑物难度的增加，对地基基础问题也带来的极大的挑战，同时也促使地基基础设计的快速发展。

以前很多建筑由于建设楼层不高，功能简单，通常荷载不大，故通常将建筑物直接建在天然地基上，并且事实证明，这些建筑物至今仍很好的工作着。

但是随着建筑高度越来越高，建筑形式越来越复杂，天然地基无法承受上部结构荷载，就要采用其他的地基基础形式，目前采用较为普遍的形式为桩基础和复合地基。

桩基础是将上部荷载通过桩体传递给深部土层的基础形式，复合地基则是采用桩和土共同承载的形式，由于复合地基相对于桩基础具有费用低，施工速度快等优点，在建筑工程中得到越来越多的应用。

复合地基的设计主要关心的是承载力和沉降问题，实际工程中，存在很多承载力满足，而由于沉降过大而造成地基无法正常工作的案例，大量研究表明，复合地基很大一部分都是有沉降进行控制的。

所以对沉降的计算成了复合地基设计的关键，本文就目前存在的沉降计算方法进行讨论。

1 复合地基沉降计算方法关于复合地基沉降计算方法目前现有文献提供的方法非常的多，大致可归纳为以下几种（1）分为加固区与非加固区的方法这种方法也是JGJ79—2012《建筑地基处理设计规范》所给出的方法，该方法主要思路是将地层分为桩长范围的加固区和下卧层的非加固区，对于加固区，先计算桩和土的复合模量，然后分层法计算加固区沉降，对于下卧层的非加固区，直接用分层法计算沉降，其实这种方法，就是将复合地基通过复合模量等效为均质地基，通过分层法进行计算沉降。

石灰桩用于深厚软土地基的沉降计算分析胡春善<武钢设计研究院，建筑分院，武汉430080）提要：本文通过理论及算例分析了当石灰桩用于深厚软土地基处理时沉降的主要来源。

指出当石灰桩用于深厚软土地基处理时，不仅要验算承载力的大小，沉降计算也是很重要的。

关键词：石灰桩，软土地基，沉降一、前言：石灰桩处理软弱地基是一项源于我国的地基处理工艺，具有使软土迅速固化的特殊功能，它是我国悠久文化历史的表征之一。

石灰桩复合地基作用机理概括为：将不同比例的生石灰<块或粉）和掺合料<粉煤灰、炉渣、矿渣、钢渣、火山灰、土等常用掺合料以及少量附加剂，如石膏、水泥等）拌合后，用桩的形式灌入土中，通过桩体材料之间，以及这些材料与桩周土的一系列物理、化学反应，使桩具有一定强度，桩间土的力学性能得到改善，二者组成复合地基以承受荷载。

四十年来，我国学者对石灰桩复合地基进行了广泛的研究和应用，并且针对研究和应用中的主要问题，开展了大规模的原位测试、室内实验及微观分析，进行了大量的工程实践和沉降观测。

经过细致的分析研究，较全面地解决了作用机理、变形及应力测试、设计计算理论等关键问题，完善了一套适合我国国情的简便的施工工艺，使总体水平跨入国际先进行列，在石灰桩基础理论研究中处于国际先进地位，为石灰桩技术的进一步发展和应用创造了条件。

由于受设备能力的限制，石灰桩主要适用于6m内的浅层加固。

一般情况下，当软弱层厚度小于6m，且经石灰桩处理以后，复合地基的沉降量很小<约3-5cm）。

因此，设计人员往往将注意力集中在对承载力的验算而忽视对沉降的计算。

笔者认为，当软土层厚度较小<6m以内），且石灰桩长度贯穿了软土层时，沉降计算不是设计的关键。

但是，当软土层厚度很厚<即本文提出的深厚软土层）而石灰桩又未穿透软土层时，沉降计算是必不可少的。

本文通过理论分析及算例说明了这一点。

二、沉降计算理论：石灰桩复合地基的变形由桩长范围内的变形和桩底以下下卧层变形两部分组成。