CFG桩复合地基处理分析及工程应用

陈芳平

【摘 要】软弱土层因其高含水率、高压缩性及强度低等特点，在工程建设中需进行相应的处理，如换填、碎石、块石置换及各类碎石桩等，文中通过计算分析，结合工程实例对软弱路基段CFG桩处理进行分析，为类似工程提供一个方案设计及施工依据。

【关键词】CFG桩；复合地基；软弱夹层

中图分类号： TU473.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）14-0083-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.036

Analysis and Engineering Application of CFG Pile Composite Foundation

CHEN Fang-ping

（Guizhou Transportation Planning Survey & Design Academe Co. LTD， Guiyang Guizhou 550081， China）

【Abstract】Due to its high water content， high compression， and low strength， weak soil need to be treated in the construction of the project， such as replacement， gravel， block rock replacement， and various types of gravel piles. The paper through an engineering example to calculation and analysis the CFG piles application in soft subgrade section treatment， to provide a scheme design and construction basis for similar projects.

【Key words】CFG piles；Composite foundations；Weak mezzanine

0 引言

CFG桩属于粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩身由水泥、粉煤灰、碎石、砂和水按一定比例拌和而成，因其施工较简便、工程造价相对较低、有效改善软土路基粘土性质等特点，常用于处理深层软土路基。

1 计算模型

路基稳定考虑边坡滑移和沉降控制，主要是确定复合地基的复合土体岩土参数和复合地基承载力。目前，国内一些研究比较普遍采用面积比法计算，复合地基土体粘聚力Csp和内摩擦角ψsp可采用以下公式计算[1]：

Csp=（1-m）Cs+mCp（1）

tanψsp=（1-m）tanψs+mtanψp（2）

其中m为CFG桩置换率，Cs、ψs；Cp、ψp分别为原路基粘土和CFG桩的粘聚力和内摩擦角，当复合土体存在多层粘土层时，复合土体的综合强度指标可采用以下公式确定：

C=（3）

ψ=（4）

通过软件模拟计算，可确定地基稳定系数及下滑力，确定最不利滑面從而采用相应的处置设计方案。

2 计算资料

本次勘察为某高速公路填方路基，路基长220m，中线最大填高为38.34m，填方边坡最高度约54.47m。综合地质调绘地质钻探，场地岩土构成自上而下依次为钻孔1：表层0～3.0m为可塑状粘土，3.0～7.8m为软塑状粘土，7.8～11.20m为软塑状淤泥质粘土；钻孔2：表层0～3.0m为可塑状粘土，3.0～5.0m为软塑状粘土，5.0～7.8m为软塑状淤泥质粘土。

稳定性分析

由何广讷[2]等研究表明一般软土路基以软弱土层底面为滑移界面进行相应处置。通过采用瑞典条分法计算可得，路基岩淤泥质粘土层（软塑）底面滑移时安全系数最小，此时安全系数为0.618。

设计采用基底CFG桩处理，CFG桩桩径为50cm，采用长螺旋钻孔、泵压混合料施工工艺。CFG桩采用正三角形交错布置，桩间距1.50m，CFG桩桩顶设置50cm碎石垫层碎石最大粒径<20mm。

由公式（1）、（2）可计算复合地基各岩土层粘聚力及内摩擦角。

其中，CFG桩桩体的内摩擦角一般取20°～30°，桩体粘聚力为水泥土无侧限抗压强度的0.2～0.3倍[3]，桩体抗剪强度随抗压强度的增加而提高，当抗压强度Fcu=0.30～4.0MPa时，其粘聚力C=0.10～1.0MPa，一般约为Fcu的（10～30）%，本设计测定28天桩身无侧限抗压强度不小于10MPa，桩身粘聚力采用1.0MPa。

通过复合地基处理后，路基采用瑞典条分法计算安全系数为1.384，路基整体稳定。

由《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002规定，CFG桩处理复合地基承载力计算公式为：

fsp，k=mRa/Ap+β（1-m）fs，k（5）

其中：Ra为单桩竖向承载力特征值（KN）；Ap为桩的截面面积；β为桩间土承载力折减系数，一般根据经验值取0.75～0.95，基础承载力较高时取大值；fs，k为处理后桩间土承载力特征值。

Ra=up∑qsiLi+qpAp（6）

Up为桩的周长，qsi、qp为桩第i土层中的侧阻力、端阻力特征值，Li为第i土层的厚度。

根据公式（5）、（6）可计算本路基单桩承载力特征值Ra=1611.6KN，处理后地基承载力Fsp，k为532.8KN，较原路基160KN提高约3.3倍。

3 结论

经计算可知，CFG桩处理复合地基在桩配合比，单桩形式及桩间距确定时，复合地基经承载力受CFG桩抗压强度值影响较大，一般置换率为10%左右时，复合地基承载力能提高2-5倍，同时复合地基对地基土的粘聚力提高较大，对内摩擦角提高较小，CFG桩处理后能很好的控制路基的工后沉降问题。但由于CFG桩抗剪强度较小，故斜坡填方路基采用CFG桩处理抗滑移效果不是很明显，应结合抗滑桩综合设计。

【参考文献】

[1]张永谋，闫强刚.复合地基稳定分析中一个公式的推导[J].甘肃科技，2010，（10）：108-140.

[2]何广讷，肖专文，肖道一，马振武.软土夹层地基上土堤的稳定性分析[J].沈阳建筑工程学院学报，1993，4（9）：118-125.

[3]中华人民共和国行业标准.JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范[S].北京.中国建筑工业出版社，2012.