粉煤灰桩加固软土地基技术的探讨

曾凡洪

(凤冈县公路管理所)

粉煤灰桩加固软土地基技术的探讨

曾凡洪

(凤冈县公路管理所)

近年来，粉煤灰桩在工程软土地基加固中越来越多的被运用。利用粉煤灰桩来处理软土地基，不仅可以提高软土地基的承载力，减少施工后沉降和地基变形，还能够加快施工的进度，使工期缩短。详细介绍了粉煤灰桩加固软土地基技术的原理，并根据工程实例说明粉煤灰桩在加固软土地基中的优势。

粉煤灰桩;软土地基;技术探讨;置换作用

0 引言

现代的建筑设计广泛重视地基处理问题，软土地基是其中的薄弱环节。对软土地基处理的是否恰当，会直接影响建筑物的使用功能。粉煤灰桩加固软土地基技术正是处理这一问题的有效方法。粉煤灰桩又称CFG桩或者水泥粉煤灰混凝土桩，它以粉煤灰为原材料，加入适量的水泥等物质形成胶结材料，用砂石等作为骨料与其拌和形成具有稳定性能的粉煤灰混凝土。粉煤灰是工业废弃物，利用其作为主材料来加固软土地基，不仅符合我国可持续发展的政策要求，而且其具有良好的性能，其处理软土地基的加固效果是明显的。

1 粉煤灰桩加固的基本原理

粉煤灰桩与桩间的土和褥垫层共同构成粉煤灰桩复合地基。褥垫层主要由砂石、粗砂、碎石等散体材料级配组成，其加固的基本原理可以概括为桩体的置换作用和褥垫层的调整均化作用。

粉煤灰桩能够较好的承载荷载，其复合地基以褥垫层与基层相连，这样一来无论是在何位置都能够保证发挥作用，并且通过将桩身的一部分荷载传递到土层中有效的减少了桩身的荷载，从而在一定程度上增加了桩体的承载力。

1.1 桩体的置换作用

粉煤灰桩是以粉煤灰以及砂石、水泥等一系列材料混合以后通过其水化反应之后的凝结从而形成的一系列不溶于水的稳定结晶化合物，例如:氯酸钙水化物、硅酸钙水化物和钙铝黄长石等。这些结晶化合物形成纤维状，不断生长延伸到碎砂石的空隙之间，交织成一张网，将骨料之间的间隙变得更小，这样一来便是的粉煤灰桩的强度得到了提高，是的其发生形变的可能降低。再加上粉煤灰桩的压缩性是远远的大于桩间土的，这样在附加应力是就会使应力集中到桩身上，减少桩间土的应力，复合地基。随之具有较高的承载能力和较小的沉降量。这是粉煤灰桩相对于碎石桩的优点了，碎石桩其主题都是由碎石构成，相对于粉煤灰桩体而言其结构较为松散，强度远远不够。粉煤灰桩桩身具有很强的粘结度，压力大多由粉煤灰桩本身承担，而桩体所受荷载通过桩周摩擦阻力和桩端阻力下传至深层地基中，复合地基承载力的幅度得到较大提升。大量的工程实践都证明，粉煤灰桩桩体大大优于碎石桩、石灰桩等。

1.2 褥垫层的调整均化作用

褥垫层的调整均化作用是粉煤灰桩具有加固效果的另外一个原因了，在承载荷载时，在重力作用下的桩身以及基层土受力分布不均匀。由于褥垫层的存在，CFG桩可以向垫层产生向上的刺入变形，使得CFG桩可以承担更多的荷载，桩间土的承载力也得到充分的发挥，从而使CFG桩复合地基获得了更高的承载力。传统的设计思想过分依赖桩承担垂直荷载和水平荷载，粉煤灰桩复合地基通过褥垫层把桩和基础断开，将这一思想彻底改变。总荷载是由桩间土先承担，桩间土的承载能力充分利用后，由粉煤灰桩承担不足部分，因此，粉煤灰桩的数量可以相应的减少，加上粉煤灰桩不配筋，工程造价也就得到了控制。

1.3 挤密和加筋作用

粉煤灰桩成桩过程中，粉煤灰在吸水以后会发生一系列的反应，其一方面会发热，体积膨胀，并且会吸水，使得周边土质层受到挤压，密度上升。除此之外，粉煤灰桩不但可以使地基承载力得到提高，而且还可以使稳定软土地基，提高抗剪强度。

2 粉煤灰桩复合地基的承载力计算

2.1 面积比公式

2.2 应力比公式

式中:pcf为指复合地基承载力，kPa;psf为天然地基极限承载力，kPa;Ppf为桩体极限承载力，kPa;k1反映复合地基中桩体实际极限承载力的修正系数，一般大于1.0;k2反映复合地基中桩间土实际极限承载力的修正系数，其值视工程情况确定;m为复合地基置换率;n为复合地基桩土应力比。

在计算应力比的时候，根据桩间土和桩体先发生破坏的顺序选择公式。如果桩间土先破坏，选择公式一，如果桩体先发生破坏，则选择公式二。如果两者同时被破坏，则要两个公式同时用，之后选择计算结果偏小的值，保证安全。

3 工程实例

某市一个公寓住宅总体建筑面积约为5 000 m2，在设计时没有计划建设地下室。建筑所处区域地形较为不平，具有一定的坡度，经过人工填土以后再行施工，因为填土部分没有全部按照相关的规定进行碾压，因而部分地基达不到要求，无法作为地基基础持力层，要求对于地基进行加固。

3.1 现场地基荷载试验

(1)复合地基载荷试验

在施工现场可以进行单桩复合地基载荷试验，首先要选取8根桩，载荷板边长d为2.5 m，面积 S=6.25 m2，根据试验结果值可以看出，表示荷载和位移的QS曲线没有出现陡降迹象，(如图1)根据相对变形s/b=0.01来确定复合地基承载力，检测结果合格，其标准值比设计要求的180 kPa要大。

图1 荷载QS曲线

(2)轻便触探试验

在完工之后，布置9个轻便触探点来试验，得出加固前后桩闻土承载力的变化。对桩间土的测试结果表明，经粉煤灰桩处理后浅层桩间土的承载力基本值不低于120 kPa，比地基处理前的桩间土承载力有所提高。

3.2 工程评价

根据本工程相关结果数据表明，此方法的加固效果极为明显，在加固以后在原来的曾在里基础上高了一倍。另外，粉煤灰桩的原料是粉煤灰，粉煤灰为工业废料，减少了1/3的工程造价，比其它桩基省时省力，有着施工速度快和质量优的特点。

粉煤灰桩复合地基改变了桩距、桩长、褥垫层厚度和桩体配比，所以复合地基的承载力具有很大的增加幅度。另外，粉煤灰桩拥有着施工简单、造价低和沉降变形小的优势，给施工企业和社会带来了良好的经济效益。同时它具有沉降变形小、施工简单、造价低等特点，具有明显的社会和经济效益。现代城市，有很多高层建筑物，粉煤灰桩的优点被发现，不断的运用到有着巨大荷载的高层建筑物之中，并且在对于高层建筑的地基处理中取得了较好的成效。

4 结束语

粉煤灰桩加固软土地基的技术有着明显的经济和技术优势，其受力明确，有着明显的加固效果，而且工后沉降量比较小，工期也短。除此之外，粉煤灰桩不仅能够加固软土地基，对于建筑物荷载巨大，即使拥有较好地基也依然不能承载时，粉煤灰桩可以用来作为补足。因此，粉煤灰桩被越来越多的运用到各种建筑施工的软土地基加固中。但是，在运用粉煤灰桩加固技术时，应该注意采取有效措施处理好边角处和新老施工交接处不同加固类型界面的衔接过渡，保证工程质量的达标。

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U416.1

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1008-3383(2014)03-0032-02

2013-10-16

曾凡洪(1983-)，男，贵州凤冈人，助理工程师，主要从事公路工程养护、施工方面的工作。