CFG桩复合地基设计方法与工程实现的研究
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摘要
目前，随着经济的发展，土木工程建设规模的扩大，对原有软弱地基的处理成为建筑设计和施工越来越被关注的环节，CFG桩复合地基法以其用材经济、施工快捷、加固效果良好等优点，在工程上得到了广泛的应用，特别是近年来CFG桩复合地基多种设计方法的提出与实践，对复合地基理论和实践的发展起到了重要的作用。
本文在现有CFG桩复合地基研究成果的基础上对CFG桩复合地基承载特性、作用机理作了系统的分析，对其多种设计方法及工程应用进行了较为全面的研究。因此，本文所作的工作主要有：
(1)CFG桩复合地基设计思想的提出是基于进一步提高复合地基承载力和减少变形这一思路，本文对这一设计思想进行了分析，并探讨了其中目前存在争议的CFG桩是否为刚性桩和复合概念的问题。
(2)根据CFG桩复合地基承载力设计模式，分析比较了CFG桩复合地基承载力的若干计算方法，并探讨了承载力计算公式取值和深宽修正的问题。
(3)根据CFG桩复合地基沉降变形模式，对CFG桩复合地基沉降计算方法进行了分析与评价。
(4)提出CFG桩复合地基区域性设计的一般原则，探讨了软土地基以变形控制设计方法发展起来的悬桩设计思想和对复合地基承载力进行优化设计的褥垫层设计优化方法，结合湖北省地方标准讨论了CFG桩复合地基考虑区域差异的设计方法，并通过工程实例探讨了CFG桩一元复合地基在高层建筑地基处理中的应用。
(5)根据多元复合地基设计思想，对CFG桩-粉喷桩-石灰桩三元复合地基在软土地基中的加固机理、设计方法进行了讨论，并结合工程实例探讨了CFG桩多元复合地基在深厚软土地基中的应用。
最后，在全面总结论文工作的基础上，提出CFG桩复合地基尚待深入研究的若干问题。
Nowadays, with the economic development and the extending scale of the civil engineering construction, the disposing to original foundation has been more and more taken into account as a segment in designing and working. The method of Cement Flyash Gravel piles composite foundation has been widely used due to its great advantages such as the economizing on material, the fast speed on working and the fine effect on consolidating, especially, the raising and practicing on the multiple designing methods of Cement Flyash Gravel piles composite foundation, which has been played an important role in the development of the theory and practice of composite foundation in recent years.
The bearing character and working mechanism of Cement Flyash Gravel piles composite foundation are analyzed, following which the multiple designing methods and applying on projects are less comprehensively studied in this paper which are based on the available scientific achievements of Cement Flyash Gravel piles composite foundation. Therefore, the main problems are studied in this paper hereinafter:
1.The designing thought of Cement Flyash Gravel piles composite foundation is provided, which is based on how to raise the bearing capacity and how to reduce the deforming of composite foundation. The designing thought is analyzed, in which the problems are disputed at present whether Cement Flyash Gravel piles are rigid piles and the conception of composition are studied in this paper.
2.According to the designing pattern of bearing capacity of Cement Flyash Gravel piles composite foundation, the several calculating methods on the bearing capacity of Cement Flyash Gravel piles composite foundation are analyzed and compared, in which the data selected and the depth and width modified are studied.
3.According to the deforming pattern of Cement Flyash Gravel piles composite foundation, the calculating methods on the deforming of Cement Flyash Gravel piles composite foundation are analyzed and assessed.
4.The general designing regulation of Cement Flyash Gravel piles
composite foundation is provided based on the district differences. The designing thought of suspending piles developing from the designing method controlled by deforming in feeble foundation and the optimizing method of plate designed developing from the optimizing design of the bearing capacity of composite foundation are studied, and the designing method of Cement Flyash Gravel piles composite foundation considered the district differences is discussed combined with the local criterion of Hubei province. According to the engineering project, the application of Cement Flyash Gravel single-element piles composite foundation is studied in the high-rise building.
5.According to the designing thought of multi-element piles composite foundation, the consolidating mechanism and the designing method of CFG-PSA-LPS three- element piles composite foundation in feeble foundation are discussed. According to the engineering project, the application of CFG-PSA-LPS three- element piles composite foundation is studied in the deep feeble foundation.
Finally, some problems of Cement Flyash Gravel piles composite foundation, which remain to be studied, are put forward on the basis of concluding the researching works in the paper.
本文在现有CFG桩复合地基研究成果的基础上对CFG桩复合地基承载特性、作用机理作了系统的分析，对其多种设计方法及工程应用进行了较为全面的研究。因此，本文所作的工作主要有：
(1)CFG桩复合地基设计思想的提出是基于进一步提高复合地基承载力和减少变形这一思路，本文对这一设计思想进行了分析，并探讨了其中目前存在争议的CFG桩是否为刚性桩和复合概念的问题。
(2)根据CFG桩复合地基承载力设计模式，分析比较了CFG桩复合地基承载力的若干计算方法，并探讨了承载力计算公式取值和深宽修正的问题。
(3)根据CFG桩复合地基沉降变形模式，对CFG桩复合地基沉降计算方法进行了分析与评价。
(4)提出CFG桩复合地基区域性设计的一般原则，探讨了软土地基以变形控制设计方法发展起来的悬桩设计思想和对复合地基承载力进行优化设计的褥垫层设计优化方法，结合湖北省地方标准讨论了CFG桩复合地基考虑区域差异的设计方法，并通过工程实例探讨了CFG桩一元复合地基在高层建筑地基处理中的应用。
(5)根据多元复合地基设计思想，对CFG桩-粉喷桩-石灰桩三元复合地基在软土地基中的加固机理、设计方法进行了讨论，并结合工程实例探讨了CFG桩多元复合地基在深厚软土地基中的应用。
最后，在全面总结论文工作的基础上，提出CFG桩复合地基尚待深入研究的若干问题。
Nowadays, with the economic development and the extending scale of the civil engineering construction, the disposing to original foundation has been more and more taken into account as a segment in designing and working. The method of Cement Flyash Gravel piles composite foundation has been widely used due to its great advantages such as the economizing on material, the fast speed on working and the fine effect on consolidating, especially, the raising and practicing on the multiple designing methods of Cement Flyash Gravel piles composite foundation, which has been played an important role in the development of the theory and practice of composite foundation in recent years.
The bearing character and working mechanism of Cement Flyash Gravel piles composite foundation are analyzed, following which the multiple designing methods and applying on projects are less comprehensively studied in this paper which are based on the available scientific achievements of Cement Flyash Gravel piles composite foundation. Therefore, the main problems are studied in this paper hereinafter:
1.The designing thought of Cement Flyash Gravel piles composite foundation is provided, which is based on how to raise the bearing capacity and how to reduce the deforming of composite foundation. The designing thought is analyzed, in which the problems are disputed at present whether Cement Flyash Gravel piles are rigid piles and the conception of composition are studied in this paper.
2.According to the designing pattern of bearing capacity of Cement Flyash Gravel piles composite foundation, the several calculating methods on the bearing capacity of Cement Flyash Gravel piles composite foundation are analyzed and compared, in which the data selected and the depth and width modified are studied.
3.According to the deforming pattern of Cement Flyash Gravel piles composite foundation, the calculating methods on the deforming of Cement Flyash Gravel piles composite foundation are analyzed and assessed.
4.The general designing regulation of Cement Flyash Gravel piles
composite foundation is provided based on the district differences. The designing thought of suspending piles developing from the designing method controlled by deforming in feeble foundation and the optimizing method of plate designed developing from the optimizing design of the bearing capacity of composite foundation are studied, and the designing method of Cement Flyash Gravel piles composite foundation considered the district differences is discussed combined with the local criterion of Hubei province. According to the engineering project, the application of Cement Flyash Gravel single-element piles composite foundation is studied in the high-rise building.
5.According to the designing thought of multi-element piles composite foundation, the consolidating mechanism and the designing method of CFG-PSA-LPS three- element piles composite foundation in feeble foundation are discussed. According to the engineering project, the application of CFG-PSA-LPS three- element piles composite foundation is studied in the deep feeble foundation.
Finally, some problems of Cement Flyash Gravel piles composite foundation, which remain to be studied, are put forward on the basis of concluding the researching works in the paper.
引文
[1] 龚晓南．复合地基．杭州：浙江大学出版社，1992
[2] 龚晓南．地基处理技术发展展望．地基处理，2000，03
[3] 黄熙龄．地基基础按变形控制设计的理论与实践．武汉理工大学，2000，05
[4] 阎明礼．地基处理技术．北京：中国环境科学出版社，1996
[5] 阎明礼，吴春林等．水泥粉煤灰碎石桩复合地基试验研究．岩土工程学报，1996，18(2)
[6] 阎明礼，刘国安，杨军等．水平荷载作用下CFG桩复合地基的性状．建筑科学，1994，04
[7] 赵明华．土力学与基础工程．武汉工业大学出版社，2000，07
[8] 牛志荣，李宏等．复合地基处理及其工程实例．中国建材工业出版社，2000，10
[9] 郑俊杰．复合地基承载特性分析及设计方法研究．[博士学位论文]．浙江：浙江大学，2001，05
[10] 王启铜．柔性桩的沉降特性和荷载传递规律．[博士学位论文]．浙江：浙江大学，1991
[11] 杨秀红．CFG桩联合碎石桩组合型复合地基的有限元分析．[硕士学位论文]．辽宁：辽宁工程技术大学，2001，05
[12] 高玉杰．复合地基作用机理的试验研究．[硕士学位论文]．陕西：西安公路交通大学，2000，06
[13] 《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89．北京：中国建筑工业出版社
[14] 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002(3220-2002)．北京：中国建筑工业出版社
[15] 《建筑地基基础技术规范》DB42／242-2003．湖北：湖北省建殴厅、湖北省质量技术监督局联合发布
[16] Geddes JD. Stress in Foundation Soil due to Vertical Subsurface Loading, Geotechnique vol, 16, 1966.
[17] Mindlin RP. Force at a Point in the Interior of Semi-infimite Solid. Physics vol, 7, 1936.
[18] 郑俊杰．区剑华等．多元复合地基的理论与实践．岩土工程学报，2002，02
[19] 董必昌，郑俊杰．CFG桩复合地基沉降计算方法研究．岩土力学与工程学报，2002，07
[20] 郑俊杰，张建平．CFG桩与石灰桩联合处理不均匀地基[J]．施工技术，2000，09
[21] 段继伟，龚晓南，曾国熙．水泥搅拌桩的荷载传递规律．岩土工程学报，1994，16(4)
[22] 吴春林，阎明礼等．CFG桩复合地基承载力简易计算方法．岩土工程学报，1993，15(2)
[23] 王长科，李文斌等．复合地基承载力深宽修正分析．岩土工程界，2002，10
[24] 郭新海，王长科．独立柱基础与半刚性桩复合地基共同作用分析与设计计算．工业建筑，1995，11
[25] 李立新，段月明，陈维杰．复合地基理论研究进展．沈阳建筑工程学院学报(自然科学版)，2001，03
[26] 王玉娥，韩煊．复合地基承载力设计方法的讨论与改进思路．宁波高等专科学校学报，2000，02
[27] 李立新，王连广，王德新．复合地基应用进展．沈阳建筑工程学院学报，2000，04
[28] 万来玉，羊永燃．关于复合地基承载力的计算公式问题．土工基础，2000，01
[29] 周建．复合地基加固区沉降计算的一种新方法．浙江大学学报(工学版)，2000，01
[30] 张尚东，娄国充，刘俊彦．CFG桩复合地基特性分析及承载力计算．石家庄铁道学院学报，2000，S1
[31] 阎雪峰．规范修订对复合地基设计的影响．建筑科学，2000，03
[32] 沈旦申．粉煤灰混凝土．北京：中国铁道出版社，1989，10-56
[33] 孙燕，朱钢，管昌生．CFG桩复合地基的性状．广西工学院学报，1997，04
[34] 李彦利．CFG桩复合地基承载特性探讨．电力勘测，2001，04
[35] 周建安，杨淑碧．现场试验确定碎石桩复合地基承载力——以成都地区为例．地质灾害与环境保护，1996，04
[36] 马骥，张东刚等．CFG桩复合地基设计有关问题的探讨．工程勘察，2001，03
[37] 王戈，张剑锋．CFG桩复合地基设计及工程应用．建筑技术开发，2000，03
[38] 张晶，李斌．CFG桩复合地基承载力的试验研究．合肥工业大学学报(自然科学版)，1999，05
[39] 袁内镇．石灰桩作用机理的新认识(第七界全国土力学及基础工程学术会议论文集)．北京：中国建筑工业出版社，1994，584-589
[40] 何思明．复合地基压缩模量计算新方法．四川建筑科学研究，1997，03
[41] Mitchell J.K. Soil Improvement-State-of-the-Art Report 10th ICSMFE Stockholm, 1981, (4).
[42] Lee K.L. Formation of Adhesion Bonds in Sands at High Pressures. Report No UCLA-ENG-7586, UCLA School of Engineering and Applied Science, October 1975.
[43] Seed H.B., Arangs I. And Chan C.K. Evaluation of Soil Liquefaction Potential During Earthquakes Report No EERC 75-28, Earthquake Engineering Research Center University of California, Berkeley, October 1975.
[44] 叶观宝，叶书麟．地基加固新技术．机械工业出版社，1999
[45] 马海龙，董金潮．目标桩土应力比在柔性桩复合地基优化设计中的应用．苏州城建环保学院学报，1997，04
[46] 邵全，陈颖辉，牟杰．复合地基综合处理的原理探讨．云南工业大学学报，1997，02
[47] 汪一凡．CFG桩复合地基理论初探．地基基础工程，2000，03
[48] 黄国璋，兰燕，魏潮文．振冲碎石桩复合地基应用研究．福州大学学报(自然科学版)，1995，06
[49] 陈善维．复合地基桩型的合理选择．土工基础，1995，01
[50] 徐洋，谢康和．影响复合地基应力扩散的因素．工业建筑，2003，01
[51] 侯益良，蔡立昕．水泥搅拌桩复合地基在工程中的应用．内蒙古科技与经济．2002，S1
[52] 王步云，赵秀芹．砂石桩与低强度混凝土桩组合型复合地基在软土地基中的应用(一)．岩土工程技术，1997，01
[53] 党昱敬．CFG桩和沉管碎石桩组合型复合地基的承载力．工业建筑，1997，03
[54] 高润国，李惠玲．CFG桩复合地基的设计与施工．地基基础工程，1998，02
[55] 解毅，张生喜．CFG桩复合地基的工程实践．山西建筑，2002，09
[2] 龚晓南．地基处理技术发展展望．地基处理，2000，03
[3] 黄熙龄．地基基础按变形控制设计的理论与实践．武汉理工大学，2000，05
[4] 阎明礼．地基处理技术．北京：中国环境科学出版社，1996
[5] 阎明礼，吴春林等．水泥粉煤灰碎石桩复合地基试验研究．岩土工程学报，1996，18(2)
[6] 阎明礼，刘国安，杨军等．水平荷载作用下CFG桩复合地基的性状．建筑科学，1994，04
[7] 赵明华．土力学与基础工程．武汉工业大学出版社，2000，07
[8] 牛志荣，李宏等．复合地基处理及其工程实例．中国建材工业出版社，2000，10
[9] 郑俊杰．复合地基承载特性分析及设计方法研究．[博士学位论文]．浙江：浙江大学，2001，05
[10] 王启铜．柔性桩的沉降特性和荷载传递规律．[博士学位论文]．浙江：浙江大学，1991
[11] 杨秀红．CFG桩联合碎石桩组合型复合地基的有限元分析．[硕士学位论文]．辽宁：辽宁工程技术大学，2001，05
[12] 高玉杰．复合地基作用机理的试验研究．[硕士学位论文]．陕西：西安公路交通大学，2000，06
[13] 《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89．北京：中国建筑工业出版社
[14] 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002(3220-2002)．北京：中国建筑工业出版社
[15] 《建筑地基基础技术规范》DB42／242-2003．湖北：湖北省建殴厅、湖北省质量技术监督局联合发布
[16] Geddes JD. Stress in Foundation Soil due to Vertical Subsurface Loading, Geotechnique vol, 16, 1966.
[17] Mindlin RP. Force at a Point in the Interior of Semi-infimite Solid. Physics vol, 7, 1936.
[18] 郑俊杰．区剑华等．多元复合地基的理论与实践．岩土工程学报，2002，02
[19] 董必昌，郑俊杰．CFG桩复合地基沉降计算方法研究．岩土力学与工程学报，2002，07
[20] 郑俊杰，张建平．CFG桩与石灰桩联合处理不均匀地基[J]．施工技术，2000，09
[21] 段继伟，龚晓南，曾国熙．水泥搅拌桩的荷载传递规律．岩土工程学报，1994，16(4)
[22] 吴春林，阎明礼等．CFG桩复合地基承载力简易计算方法．岩土工程学报，1993，15(2)
[23] 王长科，李文斌等．复合地基承载力深宽修正分析．岩土工程界，2002，10
[24] 郭新海，王长科．独立柱基础与半刚性桩复合地基共同作用分析与设计计算．工业建筑，1995，11
[25] 李立新，段月明，陈维杰．复合地基理论研究进展．沈阳建筑工程学院学报(自然科学版)，2001，03
[26] 王玉娥，韩煊．复合地基承载力设计方法的讨论与改进思路．宁波高等专科学校学报，2000，02
[27] 李立新，王连广，王德新．复合地基应用进展．沈阳建筑工程学院学报，2000，04
[28] 万来玉，羊永燃．关于复合地基承载力的计算公式问题．土工基础，2000，01
[29] 周建．复合地基加固区沉降计算的一种新方法．浙江大学学报(工学版)，2000，01
[30] 张尚东，娄国充，刘俊彦．CFG桩复合地基特性分析及承载力计算．石家庄铁道学院学报，2000，S1
[31] 阎雪峰．规范修订对复合地基设计的影响．建筑科学，2000，03
[32] 沈旦申．粉煤灰混凝土．北京：中国铁道出版社，1989，10-56
[33] 孙燕，朱钢，管昌生．CFG桩复合地基的性状．广西工学院学报，1997，04
[34] 李彦利．CFG桩复合地基承载特性探讨．电力勘测，2001，04
[35] 周建安，杨淑碧．现场试验确定碎石桩复合地基承载力——以成都地区为例．地质灾害与环境保护，1996，04
[36] 马骥，张东刚等．CFG桩复合地基设计有关问题的探讨．工程勘察，2001，03
[37] 王戈，张剑锋．CFG桩复合地基设计及工程应用．建筑技术开发，2000，03
[38] 张晶，李斌．CFG桩复合地基承载力的试验研究．合肥工业大学学报(自然科学版)，1999，05
[39] 袁内镇．石灰桩作用机理的新认识(第七界全国土力学及基础工程学术会议论文集)．北京：中国建筑工业出版社，1994，584-589
[40] 何思明．复合地基压缩模量计算新方法．四川建筑科学研究，1997，03
[41] Mitchell J.K. Soil Improvement-State-of-the-Art Report 10th ICSMFE Stockholm, 1981, (4).
[42] Lee K.L. Formation of Adhesion Bonds in Sands at High Pressures. Report No UCLA-ENG-7586, UCLA School of Engineering and Applied Science, October 1975.
[43] Seed H.B., Arangs I. And Chan C.K. Evaluation of Soil Liquefaction Potential During Earthquakes Report No EERC 75-28, Earthquake Engineering Research Center University of California, Berkeley, October 1975.
[44] 叶观宝，叶书麟．地基加固新技术．机械工业出版社，1999
[45] 马海龙，董金潮．目标桩土应力比在柔性桩复合地基优化设计中的应用．苏州城建环保学院学报，1997，04
[46] 邵全，陈颖辉，牟杰．复合地基综合处理的原理探讨．云南工业大学学报，1997，02
[47] 汪一凡．CFG桩复合地基理论初探．地基基础工程，2000，03
[48] 黄国璋，兰燕，魏潮文．振冲碎石桩复合地基应用研究．福州大学学报(自然科学版)，1995，06
[49] 陈善维．复合地基桩型的合理选择．土工基础，1995，01
[50] 徐洋，谢康和．影响复合地基应力扩散的因素．工业建筑，2003，01
[51] 侯益良，蔡立昕．水泥搅拌桩复合地基在工程中的应用．内蒙古科技与经济．2002，S1
[52] 王步云，赵秀芹．砂石桩与低强度混凝土桩组合型复合地基在软土地基中的应用(一)．岩土工程技术，1997，01
[53] 党昱敬．CFG桩和沉管碎石桩组合型复合地基的承载力．工业建筑，1997，03
[54] 高润国，李惠玲．CFG桩复合地基的设计与施工．地基基础工程，1998，02
[55] 解毅，张生喜．CFG桩复合地基的工程实践．山西建筑，2002，09