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岩土研究院

水泥粉煤灰碎石桩加固机理

362 2022-04-25 09:08:21

二十多年来,复合地基在我国地基处理中得到广泛应用,特别是近来年,复合地基理论的研究和应用发展很快,一批新的桩型、施工设备和施工工艺应运而生,一些设计思想也给人耳目一新的感觉。

为深化对复合地基的认识,许多学者对不同桩型进行系列化研究,以便了解不同桩型复合地基在承载力和变形特性方面的差异。在大量试验研究和工程应用的基础上,一些学者从不同角度出发,对复合地基进行分类,以便设计人员采用复合地基方案时合理选用桩型。作者试图按桩体材料构成、桩体强度和模量、桩置换能力的大小,将复合地基分为以下四种类型∶

1. 为散体桩复合地基,其桩体由碎石或砂石等散体材料构成,如振冲碎石桩或干振砂石桩等。

2.为低粘结强度桩复合地基,如石灰桩、灰土桩、水泥土搅拌桩。

3.为中等粘结强度桩复合地基,如夯实水泥土桩等。

4. 为高粘结强度桩复合地基,如CFG桩、素混凝土桩等。

水泥粉煤灰桩,简称CFG桩(C指Cement、F指Flyash、G指Gravel),由碎石、石屑、粉煤灰,掺适量水泥加水拌合,用各种成桩机制成的具有可变粘结强度的桩型。通过调整水泥掺量及配比,可使桩体强度等级在C5~C20之间变化。桩体中的粗骨料为碎石;石屑为中等粒径骨料,可使缓配良好;粉煤灰具有细骨料及低标号水泥作用。

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CFG 桩和桩间土一起,通过褥垫层形成CFG桩复合地基,如图6-1所示。此处的褥垫层,不是基础施工时通常做的 10cm 厚素混凝土垫层,而是由粒状材料组成的散体垫层。

工程中,对散体桩(如碎石桩)和低粘结强度桩(如石灰桩)复合地基,有时可不设置褥垫层,也能保证桩与土共同承担荷载。CFG 桩系高粘结强度桩,褥垫层是CFG 桩和桩间土形成复合地基的必要条件,亦即褥垫层是CFG 桩复合地基不可缺少的一部分。

CFG桩属高粘结强度桩,它与素混凝土桩的区别仅在于桩体材料的构成不同。而在其受力和变形特性方面没有什么区别。因此这里是将 CFG 桩做为高粘结强度桩的代表进行研究。复合地基性状和设计计算,对其它高粘结强度桩复合地基都适用。

褥垫层加固机理

保证桩与土共同承担荷载

如前所述,对CFG桩复合地基,基础通过厚度为H的褥垫层与桩和桩间土相联系。如图6-2(a)所示。若基础和桩之间不设置褥垫层(即H=0),则如图6-2(6)所示,桩和桩间土传递垂直荷载与桩基相类似。当桩端落在坚硬土层上,基础承受荷载后,桩顶沉降变形很小,绝大部分荷载由桩承担,桩间土的承载力很难发挥。

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对褥垫厚度 H =0,桩端落在一般粘性土上,基础承受荷载后,桩和桩间土受力随时间的变化如图 6-3所示。随着时间的增加,基础和桩的沉降变形不断增加,基础下桩间土分担的荷载不断增加。桩承担的荷载相应减少。即有一个桩所承担的荷载逐渐向桩间土转移的过程。

基础和桩之间设置一定厚度的褥垫层后,复合地基中桩和桩间土荷载的分担如图 6-4

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