擠密樁加CFG 樁在黃土地區(qū)地基處理中的應(yīng)用

張海東

1 概述

黃土在我國分布廣泛，濕陷性黃土主要分布在黃河中游地區(qū)，黃土的特點是大孔隙發(fā)育，且有濕陷性。黃土濕陷性是指黃土在一定壓力下受水浸濕后結(jié)構(gòu)破壞，土體強度迅速降低發(fā)生顯著附加下沉?？墒菇ㄖ锂a(chǎn)生不均勻沉降，危及建筑物的安全使用。在工程建設(shè)中一般采用換填淺、強夯淺、堿液加固淺、灰土樁淺等處理濕陷性土層，高層建筑一般采用灌注樁處理，對上覆黃土的地區(qū)，并且在建筑物密集區(qū)，經(jīng)多年實踐經(jīng)驗采用灰土(或土)擠密樁加長螺旋CFG樁處理地基，對高層建筑地基處理較經(jīng)濟合理。

2 擠密樁加長螺旋CFG樁的適用性

土擠密樁適用于黃土地層用以消除黃土地基的濕陷性，提高地基承載力，對CFG樁而言可提高樁側(cè)摩阻力。

長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混合料法CFG樁，適用于粘性土、粉土、砂土，以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地。

城市濕陷性黃土覆蓋地區(qū)，高層建筑地基處理首先采用灰土(或土)擠密樁處理上覆濕陷性黃土，再做長螺旋管內(nèi)泵壓CFG樁，形成擠密樁、CFG樁與樁間擠密土三元復(fù)合地基，既能消除黃土濕陷性，又能滿足高層建筑較高的荷載要求，比混凝灌注樁經(jīng)濟。

3 擠密樁加固濕陷性黃土地基的機理

擠密樁一般多采用振動沉管成孔，通過橫向“擠壓”作用使得地基土得以加“密”，然后在孔內(nèi)分層夯實灰土(或素土)而成擠密樁，樁體與樁間土共同作用形成復(fù)合地基。其加固濕陷性黃土地基的作用機理為:采用振動成孔，由樁管振動力和側(cè)向擠壓作用，使樁間土得以擠密，消除樁間土的濕陷性。

4 擠密樁的設(shè)計

4.1 樁孔布置原則和要求

1)樁間距采用保證樁間土擠密后達到設(shè)計要求的密度和濕陷黃土濕陷性的原則。

2)樁體填土的平均壓實系數(shù)不應(yīng)小于0.95。

4.2 成樁工藝、樁徑和樁長

一般采用振動沉管工藝，樁徑采用400 mm為宜，樁長穿透濕陷性土層。

4.3 樁間距

一般按正三角形布置，樁距按下式計算:

其中，s為樁孔間的中心距，m;d為樁孔直徑，m;ρdmax為樁間土的最大干密度為地基處理前土的平均干密度，g/cm3;ηc為樁間土擠密后的平均擠密系數(shù)。

5 CFG樁的設(shè)計

5.1 樁徑

長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料法施工CFG樁，樁徑取350 m～600 m，一般采用φ450 mm為宜。

5.2 樁距

按設(shè)計要求的復(fù)合地基承載力、土性和施工機具確定，應(yīng)考慮承載力提高幅度滿足設(shè)計要求，施工CFG樁作用的發(fā)揮，場地地質(zhì)條件及造價等因素，宜取3倍～5倍樁徑。

5.3 樁長

首先考慮樁落在端阻力較大的土層上，按以下兩公式可換算出樁長L。

其中，Ra為CFG樁單樁承載力特征值，kN;fspk為聯(lián)合加固后復(fù)合地基承載力特征值，kPa;fsk為擠密樁處理后復(fù)合地基承載力特征值，kPa;Ap為樁的截面積，m2;μp為樁的周長，m;β為樁間土承載力折減系數(shù);li為樁周第i層土的厚度，m;qsi，qp分別為樁周第i層土的側(cè)阻力、樁端端阻力特征值，kPa。

5.4 樁體強度

樁體無側(cè)限抗壓強度平均值一般取不小于3倍樁頂應(yīng)力。

5.5 褥墊層

在CFG樁頂鋪設(shè)褥墊層，材料多選中砂、粗砂、級配砂石或碎石等，最大粒徑不宜大于30 mm。

5.6 施工順序

施工順序如下:

試樁→擠密樁→CFG樁→聯(lián)合加固后復(fù)合地基承載力試驗。

6 工程實例

山西省侯馬藥廠17層辦公樓，基礎(chǔ)埋深3.0 m，設(shè)計基底壓力350 kPa，地基土主要為:

①層濕陷性粉土，淺黃色，稍濕，松散，非自重濕陷性，場地濕陷等級Ⅱ級～Ⅲ級，層底埋深8.5 m;

②層砂質(zhì)粉土，淺黃色，飽和，稍密～中密，層底埋深15.0 m;

③層砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土，淺黃色，層底埋深22.0 m;

④層粉質(zhì)粘土，褐紅色，硬～可塑。

地下水位埋深9.5 m。

6.1 地基處理方案

設(shè)計采用素土擠樁:樁徑400 mm，樁長6.0 m，正三角形布樁間距1.1 m，樁體壓實系數(shù)不小于0.95。

CFG樁:樁徑450 mm，正三角形布樁間距1.1 m，樁長24 m，進入第④層粉質(zhì)粘土5.0 m，采用長螺旋成孔，管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁。

6.2 復(fù)合地基效果檢測

1)樁體和樁間土探井采取土樣，試驗結(jié)果樁體壓實系數(shù)均不小于0.95，樁間土濕陷性完全消除。2)成樁后對復(fù)合地基做了三組單樁(CFG樁)復(fù)合地基載荷試驗，1號、2號和3號點復(fù)合地基承載力特征值分別為358 kPa，373 kPa和366 kPa，滿足基底壓力要求。

7 經(jīng)濟效益

經(jīng)測算采用擠密樁加CFG樁的成本僅是鉆孔灌注樁的1/3，節(jié)約投資可觀。

8 結(jié)語

在上覆濕陷性黃土地區(qū)，高層建筑采用土擠密樁加CFG樁處理地基是經(jīng)濟合理的，有一定的推廣價值，可用于一般高層建筑的地基加固。

[1]鄭洪權(quán).淺析CFG樁處理軟土地基的施工方法[J］.山西建筑，2010，36(28):68-69.