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1、褥垫层在 CFG桩复合地基中的重要性作者：单位：日期：褥垫层在 CFG桩复合地基中的重要性摘要褥垫层是CFG桩复合地基的关键技术，分析了褥垫层在复合地 基中的作用、其合理厚度设置以及施工注意事项。关键词褥垫层CFG桩复合地基1前言褥垫层技术是CFG桩复合地基的关键技术，复合地基许多特性与之密 切相关。该褥垫层并不是位于基础底面的 10cm厚素混凝土垫层，而是由粒 状松散体组成的柔性垫层。2. 褥垫层作用CFG桩复合地基中，基础通过厚度为AH的褥垫层与桩及桩间土联系的 （如图1所示）,基础传来的荷载先传递至褥垫层，通过褥垫层再传递至桩 及桩间土。褥垫层的厚度直接影响复合地基的合理性、经济性。图1
2、 CFG桩复合地基示意图2.1使桩、土共同受力假设基础下不设置褥垫层， H=Q基础直接与桩和桩间土接触，其工 作情况与桩基础相同。竖向荷载 P作用下，桩承受较大荷载，随着时间增 加，桩产生一定的沉降，荷载逐渐向土体转移，桩间土承担的荷载随时间 增加而增加，桩承担的荷载随时间增加而减少。当桩端处于坚硬土层时，桩的变形很小，桩上荷载向土体转移很小，第#页共5页此时桩间土的承载力得不到充分发挥假设基础与桩之间设置一定厚度的褥垫层， H0坚向何载P作用下， 不论桩端处于何种土层，桩和桩间土都发生沉降变形，桩的变形模量大于 土的变形模量，则桩比土的变形小。此时，桩向上刺入褥垫层内，褥垫层 材料及时补充调
3、整到桩间土上，保证基础始终将部分荷载传递到桩间土上， 直至应力平衡，即在任一荷载下桩和桩间土始终共同作用。借助褥垫层的 塑性调节作用，给定荷载作用下桩、土受力时呈曲线均为常值（如图2所示）。P |M（T 桩:_一追_已一 土t/min图2复合地基桩、土受力时程曲线2.2调整桩、土垂直荷载应力比由于CFC桩的桩身模量远大于桩间土模量，当褥垫层厚度 H=0时，桩 土应力比很大，桩分担的荷载相当大。在软土中，桩土应力比可能超过100, 但通过褥垫层作用，可有效减少桩土应力比，该特性使 CFG桩具有较大的 灵活性（如图3所示）,随着褥垫层厚度增大，桩土应力比减小，最纵趋于At定020040060080
4、0褥垫层厚度(H图3褥垫层厚度与桩、土应力比关系第3页共5页当褥垫层厚度AH很大时，桩土应力比接近于1,此时桩的荷载分担比 很小，受力状态接近于无桩时的受力状态。通过调整褥垫层的模量和厚度可以调整桩土应力比，较好的发挥桩和 土的承载力。2.3减少基础底面应力集中由于CFC桩为刚性桩，当褥垫层厚度厶H=0时，CFC桩对基础底面的应 力集中很明显，其受力特性与桩基础相同，需要考虑桩对基础的冲切破坏。当褥垫层厚度 H0且大到一定数值时，基底反力与天然地基反力分布 相同，可将基础视为天然地基，不需要考虑桩对基础的冲切破坏。根据研究资料，当褥垫层厚度厶H10cm时，桩对基础底面产生的应力 集中已明显降低
5、；当厶H=30cm寸，桩对基础底面产生的应力集中已经很小。 也就是说，当褥垫层超过一定厚度后，在基础底板设计时便不考虑桩对基 础应力集中的影响。2.4调整桩、土水平荷载分担CFG不配制钢筋，其抵抗水平荷载的能力很弱。因此，桩在水平荷载 下是否会发生脆断，主要依靠调整褥垫层的厚度来降低桩所承担的水平荷 载。当褥垫层厚度 H=0时，基础受垂直荷载P和水平荷载Q作用，桩的荷 载分担比8 p很大，土的荷载分担比8 s很小。假设基础无埋深，水平荷载 Q传到桩上的水平力为 Q,传到土上的水 平力为Q,且Q=Q+Q。Q= a FsFS-桩间土分担的荷载u-基础与土之间的磨擦系数，取 0.25 0.45此时P
6、s很小，则Q很小，水平荷载主要由桩来承担，则 Q很大，桩顶 剪应力远远大于桩间土的剪应力s。当褥垫层厚度0且增大到一定值后，桩体本身与基础之间没有连接，则作用在桩顶和桩 间土上的剪应力和s很小，桩顶受 到的剪应力Q=mAJm-置换率；A-面积；已p-桩顶剪应力）占水平荷载的比例与面积量换 率相当，此时桩承受的水平荷载很小，水平荷载主要由桩间土承担。3. 褥垫层合理厚度通过以上分析，AH过小，桩对基础底面的应力集中明显，加大了桩对 基础的冲切力，导致基础加厚；如果基础承受水平荷载，可能导致桩身脆 断，同时桩间土的承载力得不到充分发挥，要满足设计需要的承载力，需 增加桩的数量、长度，增加工程造价。
7、 H过大，能够充分发挥桩间土的承载力，但无限增大褥垫层厚度，将导致桩土应力比接近1,此时桩承担的荷载很小，复合地基中桩的设置已失 去意义，且导致建筑物的沉降变形加大。通过研究并结合工程实践，综合考虑经济、技术的合理，褥垫层厚度取值为100300mm4. 褥垫层的铺设CFG复合地基经检测满足设计要求后进行褥垫层铺设，褥垫层底面要 求平整，桩间土和桩头清除至桩顶设计标高，同时褥垫层周围必须有原状 土约束。褥垫层材料采用级配砂石，其最大粒径不大于 30mm或中、粗砂；褥 垫层虚铺厚度h=H/入（入取0.870.9 ），铺设后采用静力压实或夯实至 设计厚度。5. 结论通过对CFG桩复合地基褥垫层作用的分析，说明了褥垫层在复合地基 中的重要性，其对地基的力学性质影响很大。选择合适的褥垫层厚度及模 量，能使桩和桩间土荷载分担的比例达到最优，充分发挥桩间土的作用， 以提高复合地基的承载力，有着十分重要的经济、社会价值。参考文献：地基基础和地下空间工程新技术第#页共5页
