【摘 要】通過(guò)工程實(shí)例對(duì)CFG樁與碎石樁雙重復(fù)合地基處理的設(shè)計(jì)、施工與檢測(cè)進(jìn)行了全面分析，闡述了該種復(fù)合地基處理的應(yīng)用范圍與應(yīng)用效果，并對(duì)其施工注意事項(xiàng)進(jìn)行了說(shuō)明。

【關(guān)鍵詞】CFG樁；碎石樁；雙重復(fù)合

CFG pile and gravel pile composite foundation dual application

Zhang Zuo-peng

(Survey and Mapping Institute of Datong Datong Shanxi 037000)

【Abstract】By engineering example of CFG pile composite foundation with gravel pile double handle design, construction and testing of a comprehensive analysis, interpretation and application of the effect of the application of the kind of composite foundation treatment, and described its construction considerations.

【Key words】CFG pile;Gravel pile;Dual compound

復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過(guò)程中，通過(guò)在地基中設(shè)置豎向增強(qiáng)體而形成的樁土共同作用的人工地基。它適應(yīng)于基底壓力較小，變形控制不很嚴(yán)格的建構(gòu)筑物的地基處理。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)情況，最常見(jiàn)的復(fù)合地基處理形式有水泥攪拌樁法、水泥粉煤灰碎石樁法(CFG樁)、碎石樁法、灰土擠密樁法、高壓噴射注漿法等五種。結(jié)合太原市區(qū)的巖土工程條件，上述五種處理方法各自主要解決的巖土工程問(wèn)題是單一的提高地基承載力、控制地基變形、消除或部分消除地基土的液化、消除或部分消除地基土的濕陷性問(wèn)題，而在某些場(chǎng)地對(duì)某些建構(gòu)筑物來(lái)說(shuō)，往往單一的復(fù)合地基處理方法無(wú)法解決建構(gòu)筑物的要求與場(chǎng)地的巖土工程問(wèn)題，在這種情況下就需要對(duì)上述的復(fù)合地基處理方法進(jìn)行組合。在太原市區(qū)最常見(jiàn)最有效的一種組合形式為水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)與碎石樁的雙重復(fù)合，它主要解決地基承載力與地基土的液化問(wèn)題，下面筆者就工程實(shí)例對(duì)該種組合進(jìn)行闡述。

1. 概況

1.1 工程概況。某工程主體工程的附屬建構(gòu)筑物多為輕型至中型的建構(gòu)筑物(乙類建筑)，基底壓力較小，對(duì)差異沉降不很敏感。基礎(chǔ)埋深約2.5m。

表1 各土層的主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表

土層指標(biāo) 承載力特征

值 fak(KPa) CFG樁樁側(cè)極限

側(cè)阻力值 qs(KPa) CFG樁樁端極限

端阻力值qp (KPa)

②粉土 90 25

③粉土 140 35

④粉土 180 40 600

1.2 工程地質(zhì)條件概述。

(1)地基處理深度內(nèi)的巖土工程特性：①層，填土：雜色。以粉土為主，含大量的磚渣、煤屑、植物根、碎石等。該層埋深約2.0m。②層，粉土：黃褐色。含云母、煤屑及氧化鐵鋁等。濕，松散～稍密。搖震反應(yīng)中等，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度較低，韌性較低。該層埋深介于6.5～7.5m之間，平均層厚為5.0m。③層，粉土：黃褐色。含云母、煤屑及氧化鐵鋁等。濕，稍密～中密。搖震反應(yīng)中等，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度較低。該層埋深介于12.5～13.5m之間，平均層厚為6.0m。④層，粉土：黃褐色。含云母及氧化鐵鋁等。濕，中密。搖震反應(yīng)中等，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度較低。該層埋深介于17.5～18.5m之間，平均層厚為5.0m。各土層的主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)詳見(jiàn)下表1。

(2)地下水情況。地下水位埋深介于2.2～2.5m之間，地下水類型為潛水。

(3)不良地質(zhì)作用。附屬建構(gòu)筑物場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有影響工程安全與穩(wěn)定的滑坡、崩塌、泥石流、采空區(qū)等不良地質(zhì)作用與地質(zhì)災(zāi)害。只是該場(chǎng)地為中等液化場(chǎng)地，液化土層為②層粉土與③層粉土，液化土層埋深為地面下10.0m。

1.3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)地基處理的要求。根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的資料，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)地基處理的要求為：

(1)地基處理后的地基承載力特征值不小于200KPa。

(2)地基處理后的殘余液化指數(shù)不大于4。

(3)主要持力層的壓縮模量不小于8MPa。

2. 復(fù)合地基的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路。各建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)埋深為2.5m，地基基礎(chǔ)持力層為②層粉土，該層土力學(xué)性質(zhì)較差，地基承載力特征值為90KPa，遠(yuǎn)不能滿足200 KPa的要求；并且該場(chǎng)地為中等液化場(chǎng)地，各建構(gòu)筑物為乙類建構(gòu)筑物，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第4.3.6條與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)地基處理的要求，必須對(duì)其進(jìn)行處理。通常液化處理最有效的方法是采用碎石樁法，但是該法對(duì)提高地基承載力作用不明顯，所以必須選擇一種地基處理方法既能較大幅度的提高地基承載力，又能顯著降低地基液化指數(shù)，而CFG樁與碎石樁組合的雙重復(fù)合地基處理方法最適合于上述要求。

2.2 設(shè)計(jì)方案。

（1）碎石樁樁徑為400mm，有效樁長(zhǎng)8.0m(深入地面下10.0m)，樁間距1.40m，正方形布置。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)第7.2.8-3式：

fspk=［1+m(n-1)］×fsk

式中：m=0.06；n=3.5； fsk=90KPa。 經(jīng)計(jì)算 fspk=103.5KPa，即經(jīng)碎石樁單獨(dú)復(fù)合后的地基承載力特征值為103.5KPa。

（2）CFG樁樁徑為400mm，有效樁長(zhǎng)15.0m，樁間距1.40m，正方形布置。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)第9.2.5條與9.2.6條：

fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk

Ra=up∑ni=1qsili+qpAp

式中：m=0.06； β=0.75； fsk=103.5KPa； Ra=700/2=350KN(安全系數(shù)為2)。

（3）經(jīng)計(jì)算 fspk=240.0KPa，即經(jīng)碎石樁與CFG樁雙重復(fù)合后的地基承載力特征值為240.0 KPa，滿足上部結(jié)構(gòu)不小于200KPa的要求。

2.3 試樁布置。

（1）根據(jù)上述的設(shè)計(jì)方案，該工程主體工程的附屬建構(gòu)筑物共選擇4個(gè)試樁點(diǎn)進(jìn)行CFG樁與碎石樁雙重復(fù)合地基的處理試驗(yàn)，4個(gè)點(diǎn)所在位置分別為 (S1)、 (S2)、 (S3)、 (S4)。各試樁點(diǎn)的樁位布置圖均一樣，詳見(jiàn)下圖1。

圖1 布樁形式圖（2）從圖1中可以看出，每個(gè)點(diǎn)上布置碎石樁9根，CFG樁12根，共計(jì)21根，碎石樁與CFG樁間隔交叉呈正方形布樁，樁的其它設(shè)計(jì)參數(shù)同上述的設(shè)計(jì)方案。

3. 復(fù)合地基的施工

3.1 施工順序。根據(jù)上述的設(shè)計(jì)方案，結(jié)合碎石樁與CFG樁的施工特點(diǎn)，施工時(shí)應(yīng)先施工碎石樁后施工CFG樁，兩者的間隔時(shí)間為7天。

3.2 施工材質(zhì)與其它要求。

（1）碎石樁填料：采用75％粒徑在20～40mm之間的碎石和25％含泥量小于5％的石屑或中、粗砂的混合材料，碎石的干重度大于20KN／m3。碎石樁的充盈系數(shù)為1.5。

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（2）CFG樁樁體材料：水泥為425號(hào)硅酸鹽水泥；碎石粒徑為10～20mm的級(jí)配碎石；粉煤灰用磨細(xì)的干灰；石屑粒徑為2.5～l0mm的級(jí)配砂，其摻入量為坍落度在18～22cm之間為最佳摻量值。樁體強(qiáng)度等級(jí)不小于 C20。

4. 復(fù)合地基的檢測(cè)

4.1 檢測(cè)的方法與手段。在每個(gè)試樁點(diǎn)位置布置復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)點(diǎn)一組(承壓板選用1.4m×1.4m方形板)；CFG樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)點(diǎn)一個(gè)(進(jìn)行樁身完整性檢測(cè))；碎石樁樁體重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)點(diǎn)2點(diǎn)(進(jìn)行碎石樁樁身密實(shí)度檢測(cè))；樁間土取土、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)2點(diǎn)(進(jìn)行壓縮模量計(jì)算與液化判別)。各試樁點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)的布設(shè)位置均一樣，詳見(jiàn)下圖2。

圖2 試樁檢測(cè)平面布置圖4.2 檢測(cè)順序。檢測(cè)時(shí)先進(jìn)行CFG樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，后進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，最后進(jìn)行樁間土取土、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)與樁體重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)。

4.3 檢測(cè)結(jié)果。

（1）根據(jù)復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)Q-S曲線、基樁低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)曲線、樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)液化判別結(jié)果、地基處理后土體的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、樁體重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果等資料綜合分析，檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)下表2。

表2 檢測(cè)結(jié)果表

點(diǎn)位項(xiàng)目 靜載

試驗(yàn) CFG樁低

應(yīng)變?cè)囼?yàn) 液化

指數(shù) 壓縮

模量 樁體

密實(shí)度

S1 >220KPa A類樁 3.15

S2 >220KPa B類樁 3.23

S3 >220KPa A類樁 1.84

S4 >220KPa A類樁 3.94

處理后的樁間土體壓縮模量明顯提高，與CFG樁、碎石樁復(fù)合后的壓縮模量大于8MPa ②層粉土范圍內(nèi)為稍密，③層粉土范圍內(nèi)為中密

（2）從表2中可以看出，各試驗(yàn)點(diǎn)的靜載荷試驗(yàn)均滿足大于200KPa的上部結(jié)構(gòu)壓力的要求；S2點(diǎn)由于CFG樁在樁身2.2m處混凝土發(fā)生離析，樁身不完整而定為B類樁；處理后地基土的殘余液化指數(shù)均小于4.0，地基液化等級(jí)為輕微，滿足設(shè)計(jì)要求；主要持力層的壓縮模量大于8MPa，滿足設(shè)計(jì)要求；碎石樁樁體在②層粉土的深度范圍內(nèi)(地面下5.0m)密實(shí)度較差，在其施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行反插，保證充盈系數(shù)。

（3）從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，采用CFG樁與碎石樁雙重復(fù)合地基處理方法對(duì)該項(xiàng)工程是非常適合的，它既大幅度提高了地基承載力，又大幅度降低了地基土的液化指數(shù)，完全滿足上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)地基處理的設(shè)計(jì)要求，相比可以滿足上述條件的鉆孔灌注樁，能夠大大降低工程造價(jià)，節(jié)約工期，值得推廣。

5. 結(jié)論

5.1 CFG樁與碎石樁雙重復(fù)合地基處理應(yīng)用于基底壓力較小，對(duì)沉降不很敏感的中等液化場(chǎng)地的乙類建構(gòu)筑物是非常適合的。

5.2 地基處理設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分掌握處理深度內(nèi)土層的物理力學(xué)性質(zhì)與上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的設(shè)計(jì)要求，選擇合適的復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)，才能達(dá)到預(yù)期的處理效果。

5.3 地基處理施工時(shí)，應(yīng)先施工碎石樁在一定時(shí)間間隔后施工CFG樁，才能保證CFG樁的樁身完整性。

5.4 大面積的復(fù)合地基施工工程樁前一定要先進(jìn)行復(fù)合地基試驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)合格后方可進(jìn)行工程樁施工。

參考文獻(xiàn)

［1］ 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］ 顧曉魯?shù)?地基與基礎(chǔ)(第三版).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003

［作者簡(jiǎn)介］ 張作鵬（1976.3-），男，職稱：工程師，工作單位：大同市勘察測(cè)繪院，研究方向：工程地質(zhì)勘察，畢業(yè)院校及所學(xué)專業(yè)：太原理工大學(xué)，工程地質(zhì)勘察專業(yè)。水泥土攪拌樁與

鉆孔灌注樁組合支護(hù)基坑研究應(yīng)用

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