第七章水泥粉煤灰碎石桩；（cement-f1yash-gravelpil；第一节概述；一CFG桩概述；水泥粉煤灰碎石桩[简称CFG桩(CementF1；我国从70年代起就开始利用碎石桩加固地基，在砂土；这是因为碎石桩系散体材料，本身没有粘结强度，主要；CFG桩是针对碎石桩承载特性的上述不足，加以改进；二CFG桩的材料及其力学性能；CFG桩是将水泥、粉煤灰、碎
第七章 水泥粉煤灰碎石桩
（cement -f1yash -gravel pile，CFG）
水泥粉煤灰碎石桩[简称CFG桩(Cement F1yash Gravel)]，是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的强度等级为C5～C25的桩。亦即这种处理方法是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料、添加粉煤灰是为增加混合料的和易性并有低标号水泥的作用，同时还添加适量的石屑以改善级配，使桩体获得胶结强度并从散体材料桩转化为具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
我国从70年代起就开始利用碎石桩加固地基，在砂土、粉土中消除地基液化和提高地基承载力方面取得了令人满意的效果。后来逐渐把碎石桩的应用范围扩大，用到塑性指数较大、挤密效果不明显的粘性土中，并以提高地基承载力为主要目的。大量的工程实践表明，对这类土采用碎石桩加固，承载力提高幅度不大。
这是因为碎石桩系散体材料，本身没有粘结强度，主要靠周围土的约束传递基础传来的垂直荷载。土越软，对桩的约束作用越差，桩传递垂直荷载的能力越弱。在诸多的复合地基增强体中，碎石桩作为散体材料，置换作用最差。
CFG桩是针对碎石桩承载特性的上述不足，加以改进而发展起来的。其机理在于：在碎石桩中添加适量的石屑、粉煤灰和水泥，加水拌合形成一种粘结强度较高的桩体，使之具有刚性桩的某些性状；一般情况下不仅可以全桩长发挥桩侧阻作用，当桩端落在好的土层时也能很好的发挥端阻的作用，从而表现出很强的刚性桩性状，复合地基的承载力得到较大提高。 碎石桩和CFG桩加固效果比较如表。
CFG桩的材料及其力学性能
CFG桩是将水泥、粉煤灰、碎石、石屑加水拌合形成的混合料灌注而成，它们各自成份含量的多少对混合料的强度、和易性都有很大影响，可进行室内外配比及其力学性能试验确定。
CFG桩的骨干材料为碎石，系粗骨料；石屑为中等粒径骨料，掺入石屑是填充碎石的孔隙，可使桩体级配良好，接触比表面积增大，提高了桩体抗剪强度，对桩体强度起重要作用。相同的碎石和水泥掺量，掺入石屑可比不掺石屑的强度增加50％左右；粉煤灰是燃煤发电厂排出的一种工业废料，它是磨至一定细度的粉煤灰在煤粉炉中燃烧（℃）后，由收尘器收集的细灰（简称干灰），它既是细骨料，又有低标号水泥作用，可使桩体具有明显的后期强度。
王伟堂等（1992年）通过混合料的力学性能试验获得了混合料的有关力学性能指标（见教材59页表7.2-1）。根据室内配比试验结果，石屑掺量、水泥掺量、粉煤灰掺量、不同龄期和养护条件等因素对力学性能均有较大影响。
CFG桩为高粘结强度桩，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，因此这里是把CFG桩做为高粘结强度桩的代表进行研究。
CFG桩的适用性
CFG桩复合地基既适用于条形基础、独立基础，也适用于筏基、箱形基础。就土性而言，适用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土地基。既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。当CFG桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密作用，又有置换作用，当CFG桩用于挤密效果差的土时，承载力的提高只与置换作用有关。CFG桩和其它复合地基的桩型相比，它的置换作用很突出，这是CFG桩的一个重要特征。
CFG桩的加固机理
CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起与褥垫层形成复合地基。其加固软弱地基主要有三种作用：桩体作用（置换作用）、挤密作用、褥垫层作用。
CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了桩体作用。CFG桩复合地基的桩土应力比（CFG桩单桩复合地基的桩体应力比n＝10～40之间变化，在较软的土中有时可达100左右）明显大于碎石桩复合地基的桩土应力比（碎石桩复合地基的桩土应力比n＝2～4），亦即其桩体作用显著。
CFG桩的桩长可根据实际工程要求和地质条件确定，从几米到20多米，如前所述，CFG桩能像刚性桩那样全桩长发挥桩的侧摩阻力。据统计资料表明，桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40％一70％之间变化，有的工程这个比例更高，使得复合地基承载力提高幅度大并且具有很大的可调性。当桩的其它参数不变时，减小桩长可减小单桩承载力，桩土应力比也降低；同样，增加桩长可使桩土应力比提高。这是因为当地基承载力较高时，荷载又不很大，可将桩长设计得短些，荷载大时，桩长可设计很长些。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高时，用柔性桩复合地基一般难以满足设计要求，用CFG桩处理时，复合地基承载力比较容易实现。
CFG桩采用振动沉管法施工，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密。
褥垫层作用
褥垫层技术是CFG桩复合地基的核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关。这里所说的褥垫层不是基础施工中经常浇筑的10cm厚的素混凝土垫层，而是在桩顶和该素混凝土垫层之间由粒状材料组成的散体材料垫层。 下面介绍褥垫层的加固作用。
保证桩、土共同承担荷载
若基础下面不设置褥垫层，基础直接与桩和桩间土接触，在垂直荷载作用下承载特性和桩基差不多。在给定荷载作用
下，桩承受较多的荷载，随着时间的增加，桩发生一定的沉降，荷载逐渐向土体转移。其时程曲线的特点是：土承担的荷载随时间增加逐渐增加，桩承担的荷载随时间增加逐渐减少。如果桩端落在坚硬土层或岩石上，桩的沉降很小，桩上的荷载向土上转移数量很小，桩间土承载力很少发挥。
在基础下设置一定厚度的褥垫层，情况就不同了，桩可以向上刺入，伴随这一变化过程，垫层材料不断调整补充到桩间土上，以保证在任一荷载作用下桩和桩间土始终参与工作。即使桩端落在好的土层上，也能保证一部分荷载通过褥垫作用在桩间土上，借助褥垫的调整作用，使给定荷载作用下桩、土受力时程曲线均为常值。
调整桩、土荷载分担比
复合地基桩、土荷载分担，可用桩、土应力比n表示，也可用桩、土荷载分担比?、?s表示。 p
当褥垫厚度?H?0时，桩、土应力比很大，如图（a）所示。在软土中，桩、土应力比n可以超过100，桩分担的荷载相当大。
在△H很大时如图（b），桩、土应力比接近于1。此时桩的荷载分担比很小。
下表给出了不同荷载水平、不同褥垫层厚度桩承担的荷载占总荷载百分比?
担与褥垫层厚度密切相关。
当褥垫厚度△H＝0时， 对基础的应力集中很显著，和桩基础一样，需要考虑桩对基础的冲切破坏。
当△H≠0并大到一定程度后，基底反力即为天然地基的反力分布。
桩顶对应的基础底面测得的反力?RPp的变化情况，可以看到，桩、土荷载分，与桩间土对应的基础底面测得的反力?RS之比用?表示（即???RPRS），?值随褥垫厚度△H的变化如图所示。当褥垫厚度大于10cm时，桩对基础底面产生的应力集中已显著降低，当△H为30cm时，?值已经很小。
调整桩、土水平荷载的分担
CFG桩主要传递垂直荷载，当基础承受水平荷载时，桩、土是如何参与工作的，特别是CFG桩不配筋，桩在水平荷载作用下会不会断裂，会不会影响建筑物的正常使用，这些常常是设计人员最担心的一个主要问题。为此在这里有必要讨论CFG桩复合地基与桩基工程的区别。
桩基工程是大家比较熟知的一种基础形式，桩在桩基础中可承受垂直荷载也可承受水平荷载。众所周知。桩是一种细长杆件，它传递水平荷载能力远小于传递垂直荷载的能力，设计时采用桩基让桩承受垂直荷载是扬其长，承受水平荷载是用其短。CFG桩复合地基通过褥垫层把桩和基础断开，改变了过分依赖桩承担垂直荷载和水平荷载的传统设计思想。
如图所示的独立基础，当基础承受水平荷载Q，有三部分力与Q平衡，其一是基础底面摩阻力Ft；其二是基础两侧面的摩阻力F1；其三是与Q作用面相平行的基础侧面上方向与Q相反的土阻力R。基底摩阻力Ft传递到桩和桩间土上，复合地基置换率一般不大于10％，则有不低于90％的基底面积的桩间土，承担了绝大部分水平荷载，而桩承担的水平荷载则占很小一部分。桩土剪应力比随褥垫层增大而减小，设计时可通过改变褥垫层厚度调整桩土水平荷载分担比。
按这一设计思想，复合地基水平承载能力比按传统桩基设计思想有相当大的增值。
如图表示基础承受水平荷载时，不同褥垫厚度、桩顶水平位移和水平荷载的关系曲线，褥垫厚度越大，桩顶水平位移越小，即桩顶受的水平荷载越小。当褥垫厚度不小于10cm时，桩体不会发生水平折断。
综上所述，褥垫是CFG桩复合地基的一个重要组成部分，其厚度直接影响到桩土应力比和荷载分担比。因此，必须确定一个合理的厚度。
由前面的讨论可知，褥垫层厚度过小，桩对基础将产生很显著的应力集中，需考虑桩对基础的冲切，
这势必导致基础加厚。如果基础承受水平荷载作用，可能造成复合地基中桩发生断裂。
由于褥垫厚度过小，桩间土承载能力不能充分发挥，要达到设计要求的承载力，必然要增加桩的数量或长度，造成经
济上的浪费。唯一带来的好处是建筑物的沉降量小。
褥垫层厚度大，桩对基础产生的应力集中很小，可不考虑桩对基础的冲切作用，基础受水平荷载的作用，不会发生桩的折断。
褥垫厚度大，能够充分发挥桩间土的承载能力。若褥垫厚度过大，会导致桩、土应力比等于或接近1。此时桩承担的荷载太少，实际上复合地基中桩的设置已失去了意义。这样设计的复合地基承载力，不会比天然地基有较大的提高，而且建筑物的变形也大。
综合以上分析，结合大量的工程实践的总结，即考虑到技术上可靠、经济上合理，褥垫层厚度取10～30cm为宜。
CFG桩复合地基设计
一CFG桩复合地基承载力的计算
复合地基是由桩间土和增强体(桩)共同承担荷载。目前复合地基承载力的计算公式比较多，但应用比较普遍的有两种，其—是将桩间土承载力和单桩承载力进行合理组合叠加；其二是将复合地基承载力用天然地基承载力扩大一个倍数来表示。
必须指出，复合地基承载力不是天然地基承载力和单桩承载力的简单叠加，需要对一些因素予以考虑：
⑴ 施工时对桩间土是否产生扰动或挤密，桩间土承载力有无降低或提高。
⑵ 桩对桩间土有约束作用，使土的变形减少；在垂直方向上荷载水平不大时，对土起阻碍变形的作用，使土沉降减少；荷载水平高时起增大变形的作用。
⑶ 桩和桩间土承载力的发挥都与变形有关，变形小时，桩和桩间土承载力的发挥都不充分。
⑷ 复合地基桩间土承载力的发挥与褥垫层厚度有关。等
综合考虑以上情况，结合工程实践经验，CFG桩复合地基承载力可用教材62页公式7.5-1进行估算。
CFG桩复合地基设计参数的确定
CFG桩复合地基设计主要确定以下5个设计参数，分别为桩长、桩径、桩间距、桩体强度、垫层厚度及材料。设计程序如下图：
CFG桩复合地基要求桩端落在好的土层上，这是CFG桩复合地基设计的一个重要原则。因此，桩长是CFG桩复合地基设计首先要确定的参数。
取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和设备能力等因素。可由教材63页公式7.5-8进行估算。
取决于所采用的成桩设备，一般设计桩径为350～600mm。
取决于设计要求的复合地基承载力、布桩形式、土质、施工机具、施工时相邻桩之间的影响等。见教材表7.5-1。 ㈣ 桩体强度
桩体强度应满足下式要求：fcu≥3·Ra/Ａp
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CFG桩桩身混凝土强度不小于C25吗？
①某工程CFG桩桩径400mm，单桩承载力Ra=500KN。根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002公式9.2.7：fcu≥3Ra/Ap=3×500/(3.14*0.04)=11943KN设计采用强度C15的混凝土可以吗？②根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-.2款第一条“桩身混凝土强度等级不得小于C25”规定，在该工程中是否应采用强度为C25的混凝土？
个人感觉C15的就够了。。这个比较纠结&&
因CFG桩属于复合地基，个人感觉C15够了，不一定要满足桩基规范要求
用20吧，给施工点余地，另：CFG可不是桩基础，不必按桩基规范
那CFG桩不也是桩吗？为什么不必按桩基规范 ？请细讲。
CFG桩是地基加固方法，当然不能按桩基理论了。&如果按照楼主的说法，那灰土桩、碎石桩也要达到C25的强度？
你算的都错了抗压强度在你基础上再扩大4倍才对，依据你设计的CFG和要求，C15我反对！最少C25，但我还是不按照桩基规范取值是对的，但是要结合实际情况，如果你400径的CFG想单桩承载力设计成1000KN，你用C35都够呛&所以还是要按照实际情况来的
&你算的都错了抗压强度在你基础上再扩大4倍才对，&???请明示
万变不离其宗:那CFG桩不也是桩吗？为什么不必按桩基规范 ？请细讲。[表情] &( 21:33)&&&CFG桩地基为复合地基，是地基处理的一种方式。不属于桩基础。
CFG桩为复合地基，而桩基有自身的定义，桩基与基桩的定义是对应的整体。我相信你是被俺们老总的思维固定住了。这个问题去年我当面请教过高老，他也是这样给我讲的！！
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