孙春萍
临沂衡信建设工程检测有限公司 山东省临沂市 276000
摘要：CFG桩复合地基处理技术在提高地基承载力上有明显的效益，被广泛用于高层建筑中，目前已被广泛应用，本文就CFG桩复合地基的承载影响因素、破坏形式进行了简单的分析，本文对从事CFG桩施工的人员有很大的帮助。
关键词：CFG桩复合地基 承载力影响因素 破坏形式
引言
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(Cement?Flyash?Gravel?pile)?的简称,它由水泥粉煤灰碎石石属或砂加适量水拌和形成具有一定粘结强度和一定压缩性的半刚性柱体.CFG桩桩间土和褥垫层一起组成CFG桩复合地基,通过褥垫层共同承担上部荷载。CFG桩复合地基处理技术应用广泛,实用性强，涉及的工程类型有普通工业与民用建筑高耸构筑物多高层建筑以及高速公路路基等。就基础形式而言,CFG桩可适用于条形基础独立基础，筏基和箱型基础就土性而言,CFG桩适用于处理粘性土软土.粉土砂土淤泥质土地基，常用的施工方法有振动沉管成桩螺旋钻孔成柱泥浆护壁钻孔灌注成桩以及长螺旋钻孔管内泵压混合料成柱等.CFG桩复合地基因具有优于其他复合地基的特点.因此,在工程中得到越来越广泛的应用。
1 CFG 桩复合地基承载力影响因素
1.1侧摩阻力的影响
桩侧摩阻力的产生是由于桩和桩侧土在荷载作用下存在相对位移趋势或产生相对位移，若桩与桩间土之间不存在相对位移或相对位移趋势，则桩侧摩阻力为零。理论上，理想的刚性桩在垂直荷载的作用下，桩顶和桩低的位移相等,桩周各处的摩擦力能得到充分发挥。若地基土质均匀，则桩侧摩阻力沿桩深度方向分布是均匀的，并且随荷载的增大呈线性增大[1]。
但对于半刚性桩的CFG桩而言，在荷载作用下桩体自身会发生-定压缩量，?此时桩顶位移大于桩低位移,桩与桩间土之间相对位移自上而下是逐步减少的。假设地基土质均匀，则桩侧摩阻力自上而下也是逐步减少的。然而，由于褥垫层的存在,在上部荷载作用下，桩体在-定程度下会刺入褥垫层，此时桩周土体发生沉降且沉降量超过桩的沉降时，桩周土体对桩产生向下的摩阻力作用，即产生负摩擦力，桩项的摩擦力受到削弱，从而使得在沿桩长，摩擦阻力从桩顶到桩底呈先逐渐增大，然后逐渐减少的趋势。
2.2桩土相对位移的影响
正常情况下，当桩的侧摩阻力达到极限承载力时产生的桩土相对位移远远小于桩端达到极限承载力时的桩土相对位移，所以桩-土的临界位移远远小于桩顶产生的沉降，从大量前辈们研究的资料中得出，当桩的侧摩阻力达到极限承载力时所产生的桩土相对位移不是一个固定值，而是与土体的物理性质、桩直径的大小、土的分层情况等有关，至今为止，当桩的侧摩阻力达到极限承载力时，对于粘性土而言，桩土的相对位移约为8-15毫米，对于沙土桩土相对位移约为21-25，当桩的剪应力达到极限承载力时，桩土出现滑移。
1.3土的特性对桩的影响
桩在不同的土体中侧摩阻力不同，土的性质和类型影响了桩在土体中力学作用，一般认为土的抗剪强度越大桩的侧莫阻力越大，土的物理参数是通过试验测得如弹性模量、重度、摩擦角、固结度、固结指标、粘聚力、土颗粒强度指标等。
以上的的物理参数对抗拔桩的设计和计算起到了的决定性的作用，试验表明在黏性土侧摩阻力值相当于桩周土体不排水抗剪强度值相近，在沙土的环境中桩侧摩阻力平均系数与主动土压力系数相近，螺旋桩的侧摩阻力是通过土地剪切变形来实现的，所以土的抗剪强度指标决定螺旋桩的极限承载力。
1.4 施工工艺的影响
CFG桩常用施工工艺有振动沉管灌注成桩，长螺旋钻孔灌注成桩和长螺旋钻孔、管内装混合料成桩。
三种施工工艺对施工条件都有其各自的要求，振动沉管灌注成桩施I工艺属于非排土成桩工艺，主要适合粘性土、粉土、淤泥质土、松散沙土等地质条件、长螺旋钻孔灌注成桩施工I艺要求施工土层处于地下水位以上，施工条件适合于粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的沙土，属于非挤土成桩工艺:长螺旋钻孔泵压混合料成桩，适用于粘性土、粉土、砂土,以吸及对噪音或污染要求比较严格的场地。
1.5桩截面尺寸的影响
桩在竖向荷载作用下，桩-土之间相互作用，作用在桩顶的竖向荷载通过桩身传递到周围的土体，土体在桩身传递的荷载作用下发生剪切破坏，桩身在竖向荷载的作用下发生变形，长桩和短桩的破坏形式不同，短桩在剪切应力的作用下，可以把桩看成一个刚体，对于弹性长细桩来说，在荷载的作用下桩身的变形是非常明显的，不能忽视，桩身至上而下收到的剪力也不是同步的，随着荷载的不断增大，作用在长桩上的剪应力至上而下传递，如果增加了桩的弹性模量，可有效减小桩上下补侧摩阻力的不同步，减小桩的竖向位移。
1.6桩身刚度系数的影响
当成桩的材料刚度非常大时，桩在荷载的的作用变形较小，桩上各处位移一致成线性分布，由于桩尖的尖端效应会在桩底产生较大的法向应力，导致桩土之间的作用力较大，当桩材料的刚度较小时，桩上部发生的位移比下部的位移大，所以桩身上部侧摩阻力大于下部侧摩阻力，当桩是刚体，时即刚度系数较大是，由于桩各处位移一致，侧摩阻力也是均匀分布，当桩的刚度系数较小，桩顶的侧摩阻力远大于桩底。
2 CFG桩复合地基破坏形态
2.1复合破坏。
复合破坏是指桩身多个截面发生破坏，这种破坏形式非常复杂，这种破坏形式容易在坚硬的黏性土中发生，在黏性土中由于由于土层复杂，桩需要穿过多种土层，由于各种土层的粘结力、弹性模量、内摩擦角等的不同，桩-土之间的作用力也不相同，桩底的土与桩由于粘结力的做作用，随着上拔荷载一同向上移动，导致桩身个各土层都发生剪切破坏。
2.2浅基础破坏
浅基础的破坏模式被称为脆性破坏，又被称为倒圆锥体破坏，当桩的埋置深度较浅时，桩在上拔荷载作用下由于螺旋的存在发生剪切破坏，破坏体是一个倒圆锥体，破坏的滑裂面贯通道地表面，桩的承载能力变为零，此时桩的承载力由倒圆锥体的切阻力和重力组成。
2.3深基础破坏
在桩基达到极限荷载时还可以承担一定的抗力，这种破坏表现为一种循环渐进的形式，桩基基础表面基本不会凸起和发生形变，与太沙基地基承载力理论中的局部剪切破坏类似，在上拔荷载的作用下桩土之间形成一个密实地段，一至处于平衡状态，当桩收到向上的荷载时，土体中的塑性区只发展到一定区域，在土体的某处滑动面就被终止了，当这种破坏的模式发生时，承载力主要由桩身和土之间的摩擦力承担，，根据前人的研究表明深基础与浅基础的分界线3-8倍的基础深宽比[2]。
结束语
总之对CFG桩的研究还处于初步阶段，迄今为止对复合桩基的破坏形态和承载力影响因素的研究仍是一个前沿问题，相信此类研究对工程实践的指导具有重要作用。
参考文献：
[1]阎明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].中国水利电力出版社，2001.
[2] 曾国熙，叶政青等.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.11.