浅谈桩基础在地基处理中的应用
量EⅡ远大于土层Ⅰ的压缩模量EⅠ。图2-6（a）中基础直接作用于桩和桩间土上，桩穿透土层Ⅰ，桩端落在土层Ⅱ上。由于桩端落在坚硬土层上，复合地基沉降主要由桩的压缩变形控制。通常桩的压缩量远大于桩间土，其压缩变形很小，相应桩间土的变形很小，桩间土的承载能力很难发挥，承载基本由桩承担。
（a）
（b）
图2-6 复合地基不设置褥垫层示意图
为了发挥桩间土的承载能力，也可人为缩短桩长，使桩端落于土层Ⅰ中，形成悬浮桩，如图2-6（b）所示。此时，桩的沉降加大，桩间土的变形有所增加，其承载力有所发挥，但即使如此，桩间土的承载能力也不能充分发挥。其受力特性与桩基础相类似。参照JG94-94《建筑桩基技术规范》，摩擦桩的桩间土承载能力发挥系数为0.11-0.48。显然，桩间土强度的发挥程度很低。因此，基础直接作用在桩和桩间土上，无论桩端是否落在好土层上，桩间土的承载能力都不能充分发挥。更重要的是在图2-6（b）中，桩端落于土层Ⅰ，桩阻效应大大消弱，导致复合地基的承载力显著降低，这尤为不合理。
2) 基础与桩和桩间土之间设置一定厚度的褥垫层
如图2-7所示，基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层，则受力与上图所示的情况有很大不同。
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图2-7 复合地基设置褥垫层示意图
在荷载作用下，由于桩的变形模量大于土的变形模量，桩间土表面变形大于桩顶变形，向褥垫层刺入。伴随这一变化过程，粒状散体材料不断调整补充到桩间土表面上，基础通过褥垫层始终与桩间土保持接触，桩间土始终参与工作，桩间土承载能力可得以发挥。
可见，基础下是否设置褥垫层，对复合地基承载力影响很大。基础下不设置褥垫层复合地基承载特性与桩基础相似，在给定荷载作用下桩承受较多荷载。随时间增加，桩发生一定沉降。总结来说褥垫层作用如下：
1）保证桩土共同承担荷载； 2）调整桩土荷载分担比； 3）减少基础底面的应力集中； 4）调整桩土的水平荷载的分担。
注意：褥垫层的厚度小桩间土的承载力不能充分的发挥，要达到设计的承载力要增加桩的数量以及长度，造成浪费；厚度大，能够充分发挥桩间土的承载力，如厚度太大，会造成桩土应力比接近或者相等，桩的承担荷载减少，而且建筑物变形大。考虑到技术和经济上的合理性，褥垫层的厚度取10-30cm。
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褥垫层的设置原则： 1）长桩宜薄、短桩宜厚；
2）桩间距大，宜厚，否则，宜薄；(s=2.5d~5d) ； 3）桩径大，宜厚，否则，宜薄；（d=350mm~600mm） ； 4）桩土的相对刚度大，宜厚，否则，宜薄；
以上所指的厚不宜超过40cm，薄不宜小于15cm，小于15cm 以后，施工不容易控制。详细来说，应按照下列标准：
1）褥垫层的材料
褥垫层的材料宜用中砂，粗砂级配砂石或碎石等，一般粒径一般不应大于30mm。不宜采用卵石，由于卵石咬合力差，施工时扰较大，使褥垫层厚度不容易保持均匀。
本工程拟级配砂石褥垫层比例为粗砂30%，米石为25%，10-20mm石子为25%，20-30mm石子为20%。碎石最大粒径不应大于30mm，不应采用卵石。其夯填度<0.9。
2）褥垫层的铺设范围
褥垫层的加固范围要比基底面积大，其四周宽出基底的部分不宜小于褥垫层的厚度。
3）褥垫层的厚度
基坑开挖完成后，于桩顶基础垫层下部满铺300mm厚砂石褥垫层，宜采用静力压实法，级配砂石分层回填压实至基础垫层底，砂石垫层出基础的宽度为300mm。
2.4.5 CFG桩相关计算
1）单桩竖向承载力特征值Ra按下式估算
桩长取10.05m，桩尖持力层选在第五层粉质粘土上，单桩承载力特征值为
nRa?Up?qi?5siil?qpAp （2.1）
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式中：
Ra——单桩承载力特征值； Up——桩的周长（m）；
n——桩长范围内所划分的土层数； qsi——桩周第i层土的侧阻力（kPa） li——第i层土的厚度（m）
qp——桩端土的端阻力特征值（kPa） Ap——桩的截面积（㎡） 2)面积置换率
m?πd2()?100% 4s3）桩数
n?mAAp
可以测得现场所需要的桩数。
2.4.6桩的布置
原则上，CFG桩只可布置在基础范围以内。
对独立基础，箱形基础，筏板基础，基础边缘倒桩的中心距一般为一个桩径或基础边缘倒桩边缘的最小距离不宜小于150mm,对条基不宜小于75mm。
对柱下筏板基础，布桩除了考虑整体荷载传到基底的压应力不大于复合地基的承载力，还必须考虑每根柱传到基础的荷载扩散到基底的范围，在扩散范围内的压应力也必须等于或小于复合地基的承载力。扩散范围取决于底板的厚度，在扩散范围内地板必须满足冲切要求。
需要注意的是工程桩必须跳跃式施工，隔一打一，不得连续施工。
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2.5 CFG桩复合地基施工
2.5.1 CFG桩施工工艺
1）振动沉管CFG桩
难以穿透坚硬土层如砂层，卵石层等；振动及噪音污染严重；在临近已有建筑物施工时，振动对建筑物可能产生不良影响；振动沉管打桩机成桩为非拍土成桩工艺，在饱和粘土中成桩，会造成地表隆起挤断已打桩，在高灵敏度土中施工可导致桩间土墙度降低；施工时，混合料从搅拌机大桩机进料口的水平运输一般为翻斗车或人工运输，效率相对低。
2）长罗旋钻管内泵压CFG桩
低噪音，污泥将污染；程控制桩时不产生振动，避免了新打桩对已有桩的不良影响；成孔穿透力强，可透过坚硬层，诸如砂层，圆砾层和粒径不大于60mm的卵石层。
3）长螺旋钻孔灌注成桩
适用于地下水位以上的粘性土，粉土和填土地基。 4）泥浆护壁钻孔灌注成桩
适用于粘性土，粉土，砂土，人工填土，砾（碎）石土及风化岩层分布的地基。
5）人工或机械洛阳铲成孔灌注桩
适用于处理深度不大，地下水位以上的粘性土，粉土和填土地基。在实际的工程中，除采用单一的CFG桩施工工艺以外，有时还需要根据地质条件会地基处理的目的采用两种施工工艺组合或两种桩型组合。
总之，施工时选用何种施工工艺和设备，需要考虑场地土质，地下水位，施工现场周边环境以及当地施工设备等具体情况综合分析。
对本工程而言，钻孔灌注桩和人工挖孔桩是可供选择的桩基础方案；根据本工程的实际情况，采用机械式人工挖孔桩。
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