鮑曉波，王 羽，程 靜

（1.中水淮河規(guī)劃設(shè)計研究有限公司 安徽 合肥 230601；2.河南省水利第一工程局，河南 鄭州 450000）

0 引言

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，主要由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成高黏結(jié)強度樁。適用于處理黏性土、粉土、砂土和自重固結(jié)已完成的素填土地基，對塑性指數(shù)高的飽和軟黏土應(yīng)慎重采用。CFG樁與樁間土、褥墊層一起，利用CFG樁的黏結(jié)性、全長范圍內(nèi)受力、樁周摩阻力、樁端端承力和樁間土的承載能力形成復(fù)合剛性地基。

1 工程概況

朱集站為引江濟淮工程江水北送段的梯級泵站之一，設(shè)計調(diào)水流量為55m3/s。泵站安裝2350ZLQ18.3 -4.2 型立式軸流泵機組4臺，總裝機6，000kW。主要建筑物為1級建筑物。

副廠房布置在主泵房右側(cè)，長25.60m，寬15.20m，分6層布置，地下2層、地上4層，地面高程31.70m。底板建基面高程為22.60m，坐落于第2-1層輕粉質(zhì)壤土，地基允許承載力為160 kPa，該持力層厚度約為4m。下臥第⑤層粉細砂、第⑥層中重粉質(zhì)壤土，允許地基承載力為210，160kPa，土層厚度約為9.10m。

2 CFG樁基礎(chǔ)處理設(shè)計方案

2.1 基礎(chǔ)處理方案比選

經(jīng)計算，副廠房上部建筑物完建期基底應(yīng)力為186kPa，小于經(jīng)埋置深度修正后的地基允許承載力。但主泵房與副廠房間存在8m多的高程差，主泵房施工時兩側(cè)土方被挖除，考慮泵站防滲安全應(yīng)采用黏性土回填。副廠房部分基礎(chǔ)為回填的黏性土，后期沉降量大，難以作為副廠房的承載力土層，為防止副廠房地基土層的不均勻沉降引起的建筑物傾斜、開裂，擬對副廠房地基進行基礎(chǔ)處理。

根據(jù)土層條件及建筑物布置，考慮主泵房與副廠房間高程差較大，換填水泥土量大，且部分基礎(chǔ)坐落在回填土上，主泵房、副廠房間易產(chǎn)生不均勻沉降，因此副廠房地基處理未采用換填水泥土處理。另外，下臥層粉細砂層厚度較大，標準貫入擊數(shù)29.10 ～42.90 擊，水泥攪拌樁施工難度較大，因此也未考慮該方案。

基礎(chǔ)處理方案對CFG水泥粉煤灰碎石樁和鋼筋混凝土灌注樁2個方案進行了比選：①灌注樁是指通過機械鉆孔、鋼管擠土等方法在地基中形成樁孔，并在孔內(nèi)布置鋼筋籠、灌注混凝土而形成的樁，上部荷載一般由灌注樁來承擔，不考慮樁間土的復(fù)合承載力作用，樁身能夠抵抗水平荷載，具有適用地基范圍廣、噪聲小、沉降變形小等優(yōu)點，但造價偏高、施工工藝較復(fù)雜、質(zhì)量控制要求較高；②CFG樁具有工程造價低、施工速度快、易于控制質(zhì)量等優(yōu)點，CFG樁與樁間土和褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基，但樁身基本不能抵抗水平荷載。

根據(jù)工程實際情況，副廠房四周地面高程一致，基本不受水平荷載影響，樁間土地承載力較高，宜充分利用樁與土體形成復(fù)合承載力作用，并且CFG樁整體造價較低。綜合考慮，工程副廠房基礎(chǔ)采用CFG樁處理。

2.2 CFG樁基礎(chǔ)處理設(shè)計

副廠房基礎(chǔ)CFG樁處理初步擬定樁底高程12m，樁底位于第⑤層粉細砂，樁長10.30m，樁直徑采用0.60m，矩形布置，樁間距為2.50m，樁體混凝土強度采用C20。樁頂與副廠房底板間設(shè)置300mm厚褥墊層，材料采用水泥摻量為10%的水泥土，褥墊層范圍超出副廠房底板500mm。

設(shè)計計算的目的為根據(jù)擬定的CFG樁長、間距、地質(zhì)勘探資料，計算CFG樁單樁承載力，以及與樁間土體形成的復(fù)合承載力fspk，應(yīng)滿足fspk≥pk，其中pk為基礎(chǔ)底面的平均壓力值。根據(jù)地勘資料，其中第2-1層輕粉質(zhì)壤土、第⑤層粉細砂地CFG樁極限側(cè)阻力標準值qsik分別為38，55kPa，樁端土層為第⑤層粉細砂，極限端阻力標準值qpk為600kPa。

由《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》公式（1）計算。

式中：u—樁的周長（m）；qsi—樁周第i層土的側(cè)阻力特征（kPa）；lpi—樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度；αp—樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)，按地區(qū)經(jīng)驗確定；qp—樁端端阻力特征值（kPa）。計算得到單樁豎向承載力特征值Ra=407kN，該特征值為靠主泵房側(cè)回填土中的CFG樁，不考慮上部回填土的側(cè)阻力作用，僅考慮原狀土第⑤層粉細砂的側(cè)摩阻作用和樁極限端阻力作用。

再根據(jù)規(guī)范中黏結(jié)強度增強體復(fù)合地基公式（2）計算出復(fù)合地基承載力fspk=193kPa，其中面積置換率m=4.52%。

式中：λ—單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，可按地區(qū)經(jīng)驗取值；Ra—單樁豎向承載力特征值（kN）；Ap—樁的截面積（m2）；β—樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，可按地區(qū)經(jīng)驗取值。因復(fù)合地基承載力fspk已滿足上部建筑承載力的要求，所以未再按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的公式進行地基承載力深度修正。

3 CFG樁施工工藝

3.1 施工前準備

施工前進行了CFG樁配合比試驗，每立方米材料配合比見表1，其中水泥采用42.5 級普通硅酸鹽水泥。

表1 CFG樁材料配合比表

施工工藝設(shè)備選用長螺旋鉆孔機進行成孔，然后用液壓拌合料輸送泵進行壓灌。

3.2 施工流程和工藝

3.2.1 測量放樣

依據(jù)主控制點，測定各軸線控制點，按照復(fù)驗合格后的各軸線控制點進行樁位放樣，具體放樣時采用雙控法，保證樁位誤差≤20mm。

3.2.2 設(shè)備安裝及調(diào)試

長螺旋鉆孔機進場后，應(yīng)及時進行安裝及調(diào)試，確保成孔鉆機行走平穩(wěn)，運轉(zhuǎn)正常。

3.2.3 鉆機就位、成孔

鉆機就位后應(yīng)調(diào)整平穩(wěn)，保證鉆具垂直，并將鉆頭錐尖對準樁位中心。同時檢查鉆頭兩側(cè)閥門，成孔階段應(yīng)保證鉆頭兩側(cè)閥門密閉。鉆孔開始時，關(guān)閉鉆頭閥門，先慢后快，同時檢查鉆孔的偏差并及時糾正。樁身垂直度容許偏差≤1%。

3.2.4 制備樁料

長螺旋鉆孔壓灌漿的施工配合比應(yīng)以實驗室試驗報告提供的材料配合比為標準，壓灌CFG樁混合料采用現(xiàn)場拌制。

3.2.5 壓灌成樁

當鉆機鉆孔達到要求深度后，停止鉆進，同時啟動拌合料輸送泵向鉆具內(nèi)輸送樁料，待樁料輸送到鉆具底端將鉆具慢慢上提0.10 ～0.30m，以觀察拌合料輸送泵壓力有無變化，以判斷鉆頭兩側(cè)閥門已經(jīng)打開，輸送樁料順暢后，方可開始壓灌成樁工作，嚴禁先提管后泵料。提升速度要與泵送速度相適應(yīng)，確保中心管內(nèi)有0.10m3以上的拌合料，成樁時的撥管速度控制在1.20 ～1.50m/min。壓灌成樁時，邊泵送樁料邊提撥鉆具。壓灌成樁過程中提鉆與輸送樁料應(yīng)自始至終密切配合，鉆具底端出料口不得高于孔內(nèi)樁料的液面。成樁過程中應(yīng)連續(xù)進行，壓灌成樁必須一次連續(xù)灌注完成?？紤]樁頭部位成樁質(zhì)量不易控制，壓灌成樁樁頂高程高于設(shè)計樁頂0.50m，后期成樁后鑿除0.50m的樁頭超高。

3.3 CFG樁質(zhì)量檢測

設(shè)計參數(shù)指標：CFG樁復(fù)合地基承載力≥180kPa，單樁承載力≥330kN，樁體質(zhì)量及承載力檢驗應(yīng)在施工結(jié)束后28d進行。依據(jù)規(guī)范要求，CFG樁進行了復(fù)合地基靜載荷試驗和單樁靜載荷試驗，并抽取了CFG樁總數(shù)的30%，進行低應(yīng)變動力試驗檢測樁身完整性。靜載荷試驗加載采用壓重平臺反力裝置，采用慢速維持荷載法檢測，試驗時通過千斤頂進行逐級加載，荷載的大小由壓力顯示儀（負荷傳感器〉控制。低應(yīng)變動力試驗采用反射波法，應(yīng)用應(yīng)力波特征法來檢驗樁身質(zhì)量。經(jīng)檢測CFG樁各項指標均滿足設(shè)計要求，樁身完整均為Ⅰ類樁。

4 結(jié)語

朱集站副廠房基礎(chǔ)采用CFG樁進行基礎(chǔ)處理，CFG樁與樁間土、褥墊層形成了復(fù)合地基，沉降穩(wěn)定、均勻，副廠房與主泵房間的不均勻沉降滿足規(guī)范要求，經(jīng)長期運行副廠房未出現(xiàn)開裂、止水破壞等問題，說明設(shè)計方案合理，CFG樁在處理粉細砂地基中有良好的應(yīng)用效果。