褥垫层在CFG桩复合地基中的重要性

1、褥垫层在 CFG桩复合地基中的重要性作者：单位：日期：第3页共5页摘要褥垫层是CFG®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CFGK复合地基中，基础通过厚度为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 CFG桩复合

2、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，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， HAQ坚向荷载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 材料及时补充调整到桩间土上，保证基

3、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 桩口一一-,-烂一: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CFGtt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O0200400600800褥垫层厚度（

4、H当褥垫层厚度很大时，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CFG®为刚性桩，当褥垫层厚度 H=0时，CFG®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 H>0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 H>10cm时，桩对基础底面产生的应力 集中已明显降低；当H=30cm寸，桩对

5、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，具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 M很大，土的荷载分担比 3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= w RPS-桩间土分担的荷载u-基础与土之间的磨擦系数，取 0.250.45此时Ps很小，则Q很小，水

6、平荷载主要由桩来承担，则 Q很大，桩顶 剪应力三酒远大于桩间土的剪应力与。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 斗和R很小，桩顶受到的剪应力Q=mAp（m-置换率；A-面积；嵇-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，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。 H过大，

7、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=AH/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