CFG樁和碎石樁聯(lián)合加固的復合地基應用

鄺鐘月

(中國輕工業(yè)成都設計工程有限公司，四川成都610000)

隨著工程建設的飛速發(fā)展，地基處理的方法也日新月異，趨于多樣化。實際工程中很多情況都采用單一的地基處理方法，但是對于一些較為特殊的地質情況，以往單一的地基處理技術已無法達到預期效果;因此就必須采用兩種或兩種以上的聯(lián)合地基處理方法來達到令人滿意的結果。本工程位于涼山州西昌地區(qū)，建筑物抗震設防烈度為9度，大多地質條件存在粉砂液化層，且天然土層的地基承載力也不高，基本處于130 kPa至160 kPa之間，而原天然土層的承載力達不到設計要求的地基承載力。因此綜上考慮，本工程考慮采用碎石樁消除液化，采用CFG樁來提高地基承載力，并通過褥墊層的設置發(fā)揮樁間土的承載力。

1 工程概況

四川省煙草工業(yè)有限責任公司西昌分廠整體技改建設用地位于西昌市袁家山，場地地形較為平坦。整個聯(lián)合工房分為1、2、3、4區(qū)，1、3區(qū)為單層網架結構，2區(qū)為兩層框架結構(帶支撐)，4區(qū)為兩層框剪結構。根據地勘報告表明地基在9度地震力作用下為中等液化，且地基天然承載力不大于160 kPa，因此需要對本場地地基進行加固處理。

2 工程地質及水文地質條件

2.1 工程地質條件

由西昌市建筑勘測設計院對該場地進行巖土工程詳勘的報告得知，場地地貌屬西昌安寧河谷平原東側低山山麓山谷間的沉積谷地，地基土主要由雜填土、粉質黏土、黏土、粉砂等組成，分述如下。

(1)雜填土:雜色等，稍密狀，稍濕，以黏性土夾砂類土為主，含少量的生活、建筑垃圾。局部地段上層有約20 cm的混凝土地坪，全場地大部分地段都見分布。厚度0.5～3.2 m。

(2)黏土:褐紅、深棕等色，可塑，濕，全場地都見有分布，分布連續(xù)、穩(wěn)定，含云母碎片及氧化物，中間夾多層粉質黏土;該層在野外鑒別為粉質黏土，根據室內土工實驗，該層可定名為黏土。頂面埋深0.00～3.20 m，一般厚度為2.80～5.00 m，在個別孔段全部為該層分布，厚度較大。

(3)粘土:鐵灰色及深灰色，軟塑為主，局部地段為可塑，濕，該層粘粒含量很高，全場地都普遍有分布，含有有機質，在該深6.0～7.0 m段夾有厚度約0.3－0.5米棕紅色粉土。

(4)粉砂:褐色及深棕色，稍－中密狀，松散，濕，含少量云母碎片及氧化物，場地大部分地段都見分布。部分孔段中間夾有粉土薄層，該粉砂層在局部地段近為粉土狀，厚度一般為5 m左右。

(5)粉質黏土:上部呈灰綠色，深灰及黃褐色，17 m以下以黃褐色為主，濕，可塑狀，含云母碎片、氧化鐵、鐵錳質，局部夾薄層粉土，全場僅在部分較深的一般性勘探孔和控制性孔中被揭露，位于第(4)粉砂之下。

(6)黏土:褐紅色－褐黃色，可塑狀，濕，以黏土為主，粘粒含量較高，其成分較為單一。場地僅在部分孔中見有分布，位于第(4)粉砂之下，該層未揭穿。

2.2 水文地質條件

場地地下水為上層滯水和孔隙潛水，滯水主要分布于上部的雜填土土層孔隙中，孔隙型潛水主要分布于下層的粉砂中。

3 地基處理方案論證

根據場地條件和建筑結構使用功能特點，對以下幾種地基加固方案進行了討論。

3.1 采用砂夾石換填方案

此方案雖然可以提高地基承載力但提高的幅度不大，并且原天然地基承載力較好的土層埋深較深，大多相對±0.000在10 m以下，而換填厚度規(guī)范規(guī)定不宜大于3 m。因此，若采用全部換填，此方案的造價過高，且承載力也難以達到設計要求220 kPa。

3.2 單一的碎石樁復合地基方案

由于該場地地質條件存在3～5 m左右的粉砂液化層，而眾所周知，目前碎石樁是消除地基土液化的較好的方法。但是碎石樁復合地基屬于柔性樁，對地基土的擠密效果較好，對地基土承載力的提高效果不是很明顯。因此，僅選用單一的碎石樁復合地基也滿足設計要求。

3.3 CFG樁與碎石樁聯(lián)合加固的復合地基方案

首先碎石樁主要作用是消除場地土的液化性。在這樣的前提的下，布置CFG樁來提高地基土的復合地基承載力以滿足設計要求。

4 地基處理設計

4.1 地基設計與處理方案

①復合地基承載力特征值不小于220 kPa;②要求CFG樁樁身強度為C20;③復合地基的壓縮當量值不得低于12 MPa;④消除地基土液化。

CFG樁和碎石樁的布樁方案為:CFG樁樁徑400 mm，有效樁長根據地勘報告取10～14 m不等，在基礎輪廓線內矩形布樁，樁間距為1.1～1.5 m不等。碎石樁樁徑400 mm，基礎輪廓線以內的碎石樁在CFG樁之間間隔布置，基礎輪廓線外的碎石樁樁距為1.2 m，且往基礎輪廓線外多布置幾排樁。褥墊層材料采用級配砂石，最大粒徑不宜大于30 mm，厚度為300 mm。

4.2 承載力計算

4.2.1 CFG樁承載力的計算:

根據巖土工程勘察報告，選擇第(5)層粉質黏土或第(6)層黏土作為樁端持力層，單樁承載力特征值Ra的取值可采取單樁靜載荷試驗或下列公式計算:

利用式(3)確定一根樁分擔的等效直徑，然后代入式(2)得出置換率，再代入式(1)。且根據巖土工程勘察報告先確定出有效樁長及樁端持力層，代入式(4)，得出Ra值，最后把置換率m和Ra代入式(1)，得出fspk。

4.2.2 碎石樁消除液化的計算

仍然先利用式(3)和式(2)得出置換率m，然后代入式(5)

式中:ρ為面積置換率;N1為打樁后的標準貫入錘擊數(shù);Np為打樁前的標準貫入錘擊數(shù)。

通過式(5)的計算，打樁后的標準貫入錘擊數(shù)應大于液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值，從而得出滿足條件下的面積置換率，進而可得碎石樁的樁間距。根據計算結果，最終確定碎石樁間距為1.2 m，方形布樁。

5 施工

考慮到采用兩種樁型進行地基處理，首先進行碎石樁施工，而后進行CFG樁施工。碎石樁采用振動沉管灌注碎石樁機，功率為60～90 kw。CFG樁采用長臂螺旋泵壓樁機。工程樁施工時，由于工期非常緊張，主要采取以下施工措施:

(1)流水施工。該工程分為4個區(qū)，先集中施工1區(qū)的碎石樁，然后施工3區(qū)的碎石樁，等1區(qū)碎石樁打完15天后，開始1區(qū)的CFG樁施工。2區(qū)和4區(qū)的碎石樁也不間斷的流水作業(yè)。

(2)選用安定性好的水泥。

(3)對于施工中的堵管現(xiàn)象，選用合理配比及坍落度適中的混凝土。

(4)施工中采取了隔樁、隔排跳打方案對竄孔現(xiàn)象得以解決。

6 工程檢測

6.1 檢測項目

為了檢測碎石樁和CFG樁是否達到設計要求，在基本滿足檢測條件又不耽擱工期的前提下，對已處理的地基進行逐步檢測，直至整個場地地基處理完畢。具體檢測項目如下:

(1)采用低應變動測法檢測CFG樁的樁身完整性，抽檢比例為10%。

(2)檢測碎石樁與樁間土的有關指標，檢測碎石樁樁體密實度的動力觸探，抽檢比例5%。

(3)通過復合地基靜載試驗確定復合地基承載力特征值，抽檢比例為1%。

(4)碎石樁樁間土標貫檢測，一個場地不少于6處。

6.2 檢測結果分析

工程結束后，仍然分4個區(qū)分別進行檢測，完成CFG單樁復合地基靜載荷試驗33組，碎石樁單樁靜載荷試驗47組，低應變檢測318根，動力觸探檢測330根，樁間土標貫檢測每個區(qū)不小于6處。檢測結果復合地基承載力滿足設計要求，樁身完整性良好，標貫液化指數(shù)基本滿足消除液化的要求。

7 結束語

采用CFG樁與碎石樁聯(lián)合處理地基的方式有著比單一樁處理地基無法比擬的優(yōu)點，對于地質條件比較復雜的場地，采用多種聯(lián)合的地基處理方式具有造價低，施工工期短，承載力較高，沉降量及差異沉降較小等優(yōu)點。值得推廣。

［1］閻明禮，張東.CFG樁復合地基技術及工程實踐［M］.北京:中國水利水電出版社，2001

［2］JGJ 79－2002建筑地基處理技術規(guī)程［S］

［3］GB 50011－2001建筑抗震設計規(guī)范(2008年版)［S］

［4］周光榮.CFG樁復合地基的設計、施工與檢測［J］.巖土工程界，2002(7):20－21