【正文】 由于網(wǎng)的鋪加和張力膜效應(yīng)，網(wǎng)將網(wǎng)上土體自重連同上部荷載傳遞給下部樁土復(fù)合地 基。 網(wǎng)與土之間存在著共同作用，網(wǎng)主要處于受拉狀態(tài)，這種共同作用是通過(guò)界面摩阻 力（界面摩阻力 =咬合力 +摩擦力 +粘著力）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也稱(chēng)為 “張力膜 ”效應(yīng)。 ⑴ 加筋土（路堤） 網(wǎng) —土協(xié)同作用過(guò)程：網(wǎng)與土組成加筋土，也稱(chēng)為水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基。 ⑸ 不需預(yù)壓期，施工方便。 ⑶ 布置成疏樁（或稱(chēng)稀樁），采用減沉樁理論進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，可大幅度降低工程 建設(shè)成本費(fèi)用。 （ 3）樁 —網(wǎng)復(fù)合地基的優(yōu)點(diǎn) ⑴ 樁 —網(wǎng)復(fù)合地基具有樁體、墊層、排水、擠密、加筋、防護(hù)等綜合效能。 ⑸ 下部樁土復(fù) 合地基加固區(qū)下的天然軟土層或持力層。 ⑶ 中間砂石褥墊層及可能存在于墊層中的網(wǎng)。 （ 2）樁 —網(wǎng)復(fù)合地基的組成 綜合已有的研究成果，并考慮到普遍性，可見(jiàn)， “樁 —網(wǎng)復(fù)合地基 ”這一體系由以 下五部分共同組成： ⑴ 上部（路堤）填土。 “樁 —網(wǎng)復(fù)合地基 ”這種綜合地基處理方法所下的定義，其意圖是突出強(qiáng)調(diào)樁、網(wǎng)、 土三者在承擔(dān)荷載的過(guò)程中都起作用，都有貢獻(xiàn)，即三者協(xié)同作用，構(gòu)成一個(gè)整體，共 同承載。 樁網(wǎng) 結(jié)構(gòu) （ 1）概述 迄今的文獻(xiàn)尚無(wú)關(guān)于 “樁 —網(wǎng)復(fù)合地基 ”的任何系統(tǒng)提法。 ⑥ 隨置換率的增加，應(yīng)力比不斷下降，這一結(jié)論對(duì)于兩種改變置換率的方法都成 立；增加樁數(shù) (或減小單根樁的承臺(tái)半徑 )沉降減小幅度遠(yuǎn)大于增加樁徑時(shí)的沉降減小幅 度。 ④ 隨樁長(zhǎng)徑比的增加，應(yīng)力比上升；隨樁長(zhǎng)增加 (L≤Le)，樁頂、土表面、承臺(tái)沉 降都減小，沉降減小幅度不明顯 (Le——有效樁長(zhǎng) )；復(fù)合 地基的有效樁長(zhǎng)遠(yuǎn)超過(guò)工程使 用中的實(shí)際長(zhǎng)度。 ③ 隨墊層模量的增加，應(yīng)力比不斷上升，但上升的趨勢(shì)逐漸減緩；隨褥墊層模量 增加，樁頂沉降增加，而土體與承臺(tái)沉降減小。樁頂、土表 面的沉降基本不變。 ⑸ 單樁豎向荷載下的工作性狀 ① 隨著荷載的增加，樁土應(yīng)力比不斷增大，基礎(chǔ)沉降也隨之 增大。復(fù)合地基的沉降曲線與天然地基的沉降曲線相比較，復(fù)合地基沉降 曲線淺部比較平緩，但由于復(fù)合地基中樁將一部分荷載傳遞到深層，深部沉降相對(duì)于天 然地基沉降大。在同一荷載水平下，樁越長(zhǎng)、褥墊層越薄、下臥層越硬、上刺入量及下刺入量 越小，樁間土荷載分擔(dān)比越高，樁間土的壓縮變形越大。 ⑷ CFG樁復(fù)合地基變形特性 復(fù)合地基基礎(chǔ)總沉降 S由三部分組成，其一為樁長(zhǎng)范圍土層的壓縮量 S1，其二為下臥 層的壓縮量 S2，其三為褥墊層的壓縮 S3，即 S=S1+S2+S3。 ③ 不同部位樁的受力 :剛性基礎(chǔ)下群樁復(fù)合地基，樁所處的位置不同，受力的大小 21 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 也不同，一般是角樁受力最大，邊中樁次之，中心樁最小。由于褥墊層的設(shè)置，無(wú)論 樁端落在軟土層還是硬土層上，從加荷一開(kāi)始樁就存在一個(gè)負(fù)摩擦區(qū)。在中性點(diǎn)以上，樁的軸向應(yīng)力隨著深度的增加而增大，中性點(diǎn)以下樁 的軸 向應(yīng)力隨著深度的增加而減小，樁的最大軸向應(yīng)力就在中性點(diǎn)處。 Z0處樁的位移和土的位 移相等，該斷面所處位置為中性點(diǎn)。樁頂以下樁各部位的位移都大 于相應(yīng)部位土的位移，樁側(cè)土體對(duì)樁產(chǎn)生與樁位移方向相反的側(cè)阻力，即正摩擦力，樁 的最大軸力發(fā)生在樁的頂部。在荷載一定，其它條件相同時(shí)，樁承擔(dān)的荷 載隨樁長(zhǎng)、樁截面面積增加而增大；隨樁距減小而增大。 ① 樁、土荷載分擔(dān) : CFG樁復(fù)合地基，隨著荷載的增加，樁承擔(dān)的荷載占總荷載的 百分比逐漸增加，土承擔(dān)的荷載占總荷載的百分比逐漸減小。樁的荷載承擔(dān)比 Pp/P隨荷載的變化規(guī)律為 :復(fù)合地基上施加荷載 P后，隨著時(shí)間 的延續(xù)，樁頂和樁間土頂面的平均接觸應(yīng)力有 一個(gè)調(diào)適過(guò)程，當(dāng) P小于復(fù)合地基的承載 力標(biāo)準(zhǔn)值人時(shí)，隨著時(shí)間的延續(xù)， Pp由上升趨勢(shì)逐漸趨于穩(wěn)定，而 Ps開(kāi)始表現(xiàn)為下降 趨勢(shì)，這種現(xiàn)象說(shuō)明，在復(fù)合地基受到荷載作用的初期，樁間土承擔(dān)的荷載有向樁體轉(zhuǎn) 移的現(xiàn)象，這種荷載向樁體轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象與一般碎石樁復(fù)合地基的承載特性相似。對(duì) CFG樁復(fù)合地基，當(dāng)基礎(chǔ)承受垂直荷載時(shí)， 由于基礎(chǔ)下設(shè)置了褥墊層，樁可以向上刺入，墊層材料不斷調(diào)整補(bǔ)充到樁間土上，使樁 和樁間土始終參與工作。成樁結(jié)束后，隨著恢復(fù)期的增長(zhǎng)， 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的逐漸恢復(fù)，新的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成，樁間土承載力有所提 高。這種排水作用反過(guò)來(lái)對(duì)減小因孔壓消 散太慢引起地面隆起和增加樁間土的密實(shí)度大為有利。這種排水過(guò)程可延續(xù)幾個(gè) 小時(shí)。 ③ 樁體的排水作用 CFG 樁在處理飽和粉土和砂土地基的施工中，由于成樁過(guò)程中的沉管和拔管的振動(dòng) 作用，會(huì)使土體內(nèi)產(chǎn)生較大的超靜孔隙水壓力。這是因?yàn)楫?dāng)?shù)氐鼗休d力較高時(shí)，荷載又不很大，可將 樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)得短些，荷載大時(shí)，樁長(zhǎng)可設(shè)計(jì)得長(zhǎng)些。 ② 單樁承載力的可調(diào)性 CFG 樁的樁長(zhǎng)可根據(jù)實(shí)際工程要求和地質(zhì)條件確定，從幾米到 20 多米，如前所說(shuō)， CFG 樁能像剛性樁那樣全樁長(zhǎng)發(fā)揮樁的側(cè)摩阻力。 ⑵ CFG 樁工作機(jī)理 ① CFG樁的剛性樁性狀 對(duì)于像砂樁和碎石樁那樣的散粒材料樁，它們主要是通過(guò)有限樁長(zhǎng)傳遞垂直荷載， 當(dāng)樁長(zhǎng)大于某一數(shù)值后，樁傳遞荷載的作用已顯著減弱。 若基礎(chǔ)下面不設(shè)置墊層 (h=0)，基礎(chǔ)直接與樁和樁間土接觸，在垂直荷載作用下承 載 特性和樁基差不多。 但當(dāng)墊層厚度過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致樁土應(yīng)力比等于或接近 1，此時(shí)樁承擔(dān)的荷載非常小， 復(fù)合地基中樁的設(shè)置己失去了意義，復(fù)合地基的承載力較天然地基不會(huì)有太大的提高， 反而建筑物的變形會(huì)增大。 總之若在基礎(chǔ)下設(shè)置一定厚度的墊層 (h0)，即使樁端落在好的土層上，也能保證 一部分荷載通過(guò)褥墊作用在樁間土上，使樁、土共同承擔(dān)荷載。大量試驗(yàn)結(jié)果表明，只要褥墊層厚度不 小于 10cm，樁體就不會(huì)發(fā)生水平折斷，樁在復(fù)合地基中就不會(huì)失去工作能力。當(dāng)樁的 其它參數(shù)（樁徑、樁距、樁長(zhǎng)等）相同時(shí)，增加褥墊層的厚度可以使樁土應(yīng)力比減小， 減小褥墊層的厚度可以使樁土應(yīng)力比增大，褥墊層厚度越大，樁土所承擔(dān)的荷載越趨均 勻，樁土應(yīng)力比越接近于 1。 δ s ——樁間土應(yīng)力（ kPa） CFG樁復(fù)合地基中樁、土應(yīng)力比 n多在 10～ 14之間變化，在 較軟的土中有的可達(dá) 100 左右，樁承擔(dān)的荷載占總荷載的百分比一般在 40﹪～ 75﹪。當(dāng)基礎(chǔ)承受荷載時(shí)，樁和樁間土都要發(fā)生 沉降變形，由于樁的模量遠(yuǎn)比土的變形模量大，因而樁比土的變形小，由于基礎(chǔ)下面設(shè) 置了一定厚度的（ h＞ 0）褥墊層，樁可以向上刺入，伴隨這一變化過(guò)程，墊層材料不斷 調(diào)整補(bǔ)充到樁間土上 ，以保證基礎(chǔ)始終把一部分荷載傳到樁間土上，也就能保證在任一 荷載作用下樁和樁間土始終參與工作。 ① 保證樁和土共同承擔(dān)外荷載 對(duì) CFG樁復(fù)合地基來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)是通過(guò)厚度為 H的褥墊層與樁和樁間土聯(lián)系，如圖 23 所示。墊層是復(fù)合地基的重要組成部 分，是高粘結(jié)強(qiáng)度樁形成復(fù)合地基的必要條件，復(fù)合地基的許多特性都與墊層 有關(guān)，因 此，墊層技術(shù)是 CFG樁復(fù)合地基的一個(gè)核心技術(shù)。 17 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ③ 模量與石屑率有關(guān)，在水泥 +粉煤灰、泥粉比一定的條件下，當(dāng)石屑率在適當(dāng)范 圍內(nèi) (%)時(shí)混合料級(jí)配最好，強(qiáng)度最大，模量高。 這說(shuō)明在 28天時(shí)，粉煤灰活性發(fā)揮作用，此時(shí)增加水泥用量效果不明顯。并且 CFG樁沒(méi)有像碎石樁那樣的臨界樁長(zhǎng)，它可以像剛性樁一樣把外荷載傳遞 到深層地基。 各種施工方法各自有其自身的優(yōu)點(diǎn)和適用性，長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁適用于地下水位 以上的粘性土、粉土和填土地基 ；泥漿護(hù)壁鉆孔灌注成樁適用于粘性土、粉土、砂土、 人工填土、碎石及礫石類(lèi)土和風(fēng)化巖層分布的地基；長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁 法，適用于粘性土、粉土、砂土分布的地質(zhì)條件及對(duì)噪音和泥漿污染要求嚴(yán)格的場(chǎng)地； 振動(dòng)沉管灌注成樁法，適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、人工填土及無(wú)密實(shí)厚砂層的地 質(zhì)條件。 CFG樁和其它復(fù)合地基的樁型相比，它的置換作用很突出，這是 CFG樁的一個(gè) 重要特征。即可用于擠密 效果 好的土，又可用于擠密效果差的土。 ① CFG樁的適用性 CFG樁復(fù)合地基既適用于條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、也適用于筏基、箱形基礎(chǔ)。隨著 CFG樁復(fù)合地基的推廣應(yīng)用， CFG樁復(fù)合地基技術(shù)也得到了發(fā)展， 新型的 CFG樁復(fù)合地基，如夯實(shí)擴(kuò)底 CFG樁復(fù)合地基、帶承力盤(pán)的 CFG樁復(fù)合地基等，以 及與 CFG樁復(fù)合地基聯(lián)合的地基加固技術(shù)，如強(qiáng)夯 —CFG樁聯(lián)合加固復(fù)合地基、振動(dòng)擠密 碎石樁與 CFG樁復(fù)合地基聯(lián)合應(yīng)用處理地基、強(qiáng)夯置換 CFG樁 (墩 )復(fù)合地基、鉆孔壓灌 CFG 樁復(fù)合地基、 CFG樁 —網(wǎng)復(fù)合地基等在工程實(shí)際中都得到了應(yīng)用與實(shí)踐。 CFG樁與 素混凝土樁的區(qū)別僅在于樁體材料的構(gòu)成不同，而在其變形和受力特性方面沒(méi)有太大的 區(qū)別。以置換率為 10%計(jì)，樁 承受的荷載，與總荷載的百分比為 40%一 75% 承載力提高幅度有較大的可調(diào)性，可 CFG樁復(fù)合地基 CFG樁復(fù)合地基與碎石樁復(fù)合地基的對(duì)比 在碎石樁體中，摻入適量石屑，粉煤灰和水泥加水拌和，制成一種粘結(jié)強(qiáng)度較高的 樁，所形成的樁的剛度遠(yuǎn)大于碎石樁的剛度，但和剛性樁相比剛度相差較大，它是一種 具有高粘結(jié)強(qiáng)度的柔性樁。以置換率 10%計(jì)，樁承擔(dān)的荷載 占總荷載百分比為 15%～ 30% 加固粘性土復(fù)合地基承載力的提高幅度 復(fù)合地基承載力 較小，一般為 ～ 減小地基變形的幅度小，總的變形量較 變形 大 三軸應(yīng)力應(yīng)變曲 線 適用范圍 應(yīng)力應(yīng)變曲線不呈直線關(guān)系，增加圍壓， 破壞主應(yīng)力差增大 多層建筑地基 量小 應(yīng)力應(yīng)變曲線為直線關(guān)系，圍壓對(duì)應(yīng) 力應(yīng)變曲線沒(méi)有多大影響 多層和高層建筑 提高 4倍或更高。根據(jù)眾多工程實(shí)踐和對(duì)現(xiàn)行的碎石樁的比較，得到結(jié)果如表 21所示。土越軟對(duì)樁的約束作用越差。另外還可用于高速公路的過(guò)人涵洞、管道和橋臺(tái)后過(guò)渡 段等的地基處 理。該技術(shù)已在全國(guó) 23個(gè)省、市廣泛推廣應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該技術(shù)已在 1000多個(gè) 工程中應(yīng)用。 為了進(jìn)一步推廣這項(xiàng)新技術(shù)，國(guó)家投資對(duì)施工設(shè)備和施工工藝進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)研究，并列入 “九五 ”國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目， 1999年 12月通過(guò)了國(guó)家驗(yàn)收。 CFG樁復(fù)合地基成套技術(shù)，是在 80年代由中國(guó)建筑科學(xué)研究院立題 (建設(shè)部 “七五 ” 計(jì)劃課題 )開(kāi)始試驗(yàn)研究， 1992通過(guò)了部級(jí)鑒定， 1994年被建設(shè)部列為全國(guó)重點(diǎn)推廣項(xiàng) 目， 1995年被國(guó)家科委列為國(guó)家級(jí)全國(guó)重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。 水泥粉煤灰碎石樁（ CFG 樁） （ 1）概述 水泥粉煤灰碎石樁 是由粉煤灰、碎石、石屑、砂石摻適量水泥加水拌和，用各種 成樁機(jī)械在地基中制成的強(qiáng)度等級(jí)為 C5～ C25的高粘結(jié)強(qiáng)度的樁，簡(jiǎn)稱(chēng)為 CFG樁 (Cement Flyash Gravel)。 ④ 存在不同成分的礦物質(zhì)時(shí) 水泥加固土的室內(nèi)試驗(yàn)表明，有些軟土的加固效果較好，而有些不夠理想。使用普通水泥拌制的水泥土受硫酸鹽溶液侵蝕后 會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶性開(kāi)裂、崩壞而喪失強(qiáng)度。 當(dāng)用于處理泥炭土地基時(shí)，宜通過(guò)試驗(yàn)確定其適用性。對(duì)有機(jī)質(zhì)含 量較高的明、暗濱填土及沖填土，在考慮采用深層攪拌法進(jìn)行加固處理時(shí)，應(yīng)予特別慎 重對(duì)待。因此，在設(shè)計(jì) 時(shí)，應(yīng)盡量利用淺部的硬殼層，或采取一定措施后使淺部形成一個(gè)硬殼層，以提高深層 攪拌樁復(fù)合地基的效果 。當(dāng)含水量達(dá)到一定值后，按規(guī)范推薦的最大摻合比已經(jīng)不能保證達(dá) 到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，因此，從經(jīng)濟(jì)、合理、有效的角度，在保證水泥土樁強(qiáng)度滿(mǎn)足規(guī)范要 求的前提下，對(duì) 于含水量較小的軟土可適當(dāng)降低摻合比，而對(duì)軟土含水量過(guò)大的軟土宜 增加摻合比，最大摻合比可大于 20%，具體摻合比的選用應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。 水泥摻合比對(duì)水泥上的強(qiáng)度影響較大，當(dāng)水泥摻合比小于 5%時(shí)，水泥土固化反應(yīng)很 弱，水泥土比原狀土強(qiáng)度增長(zhǎng)甚弱，因此加固效果不明顯，當(dāng)摻合比超過(guò) 20%時(shí)，水泥 土強(qiáng)度增長(zhǎng)隨摻合比增加幅度減緩，費(fèi)用 效果比不合理，導(dǎo)致成本加大，或產(chǎn)生浪費(fèi)。與普通混凝土相比，粉噴樁的樁體強(qiáng)度較低，一般設(shè)計(jì)樁體強(qiáng)度在 ～ ，是普通混凝土的約 1/10。因此，水泥和土之間攪拌的越充 分，土塊被粉碎的越小，水泥分布到土中越 均勻，則水泥土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度離散性越小，其宏觀的總體強(qiáng)度也越高。 從水泥加固土的機(jī)理分析可見(jiàn)，水泥加固土的強(qiáng)度主要來(lái)自水泥水化物的膠結(jié)作 用，在水泥水化物中水化硅酸鈣對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。 水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳 酸化反應(yīng)， 生成不容于水的碳酸鈣。 SiO2 + Ca(OH ) 2 + nH 2O ?? CaO ? SiO2 ? (n + 1) H 2O→ Al2O3 + Ca(OH ) 2 + nH 2O ?? CaO ? Al2O3 ? (n + 1) H 2O→ 這些反應(yīng)生成的化合物在水中和空氣中逐漸硬化，增大了水泥土的強(qiáng)度。 水泥水化生成的凝膠粒子有強(qiáng)烈的吸附活性，能使較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步結(jié)合起來(lái)， 形成水泥土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并封閉各土團(tuán)之間的空隙，形 成堅(jiān)固的聯(lián)結(jié)。 4CaO ? Al2O3 ? Fe2O3 + 2Ca(OH ) 2 + 10 H 2O ?? 3CaO ? Al2O3 ? 6 H 2O + 3CaO ? Fe2O3 ?