CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計

摘要：針對CFG樁設(shè)計過程中所應(yīng)注意的問題進(jìn)行論述，分析了計算方法和褥墊層的使用，并指出CFG樁具有沉降變形小，應(yīng)用范圍廣，施工方便，比較經(jīng)濟(jì)等特點。

關(guān)鍵詞：地基處理 復(fù)合地基 CFG樁 褥墊層

0 引言

CFG樁復(fù)合地基在當(dāng)今建筑工程的地基處理得到了廣泛應(yīng)用，CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘結(jié)強度樁，樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基。CFG樁主要適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。如有淤泥質(zhì)土需要穿過該圖層，如果不能穿過，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其可行性。過去CFG樁復(fù)合地基大部分是由巖土工程師負(fù)責(zé)設(shè)計，但近年來很多工程都是有設(shè)計院的結(jié)構(gòu)工程師來負(fù)責(zé)此部分設(shè)計。此篇文章，以實際工程為例，討論CFG樁在設(shè)計中應(yīng)注意的問題。

1 工程概況

本工程為沈陽市為某賓館，高層部分為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，裙房部分為框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)型式為平板式筏形基礎(chǔ)。主樓地下一層，地上十六層；裙房地下一層，地上五層。其中地下一層部分為平戰(zhàn)結(jié)合甲類核6級人防，地下一層為停車場。地上一至四層為綜合服務(wù)性用房，五層為設(shè)備用房，六至十六層酒店客房。主要柱網(wǎng)尺寸為7.800X7.800及7.800x6.600m，建筑總高度為66.7m。

2 工程地質(zhì)概況

地基各層概況見下表：

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3 地基方案

基礎(chǔ)底持力層為中砂層，地基承載力特征fak=220kPa。根據(jù)計算結(jié)果，設(shè)計要求該工程的基底壓力為430kPa。對該圖層承載力進(jìn)行深度及寬度修正后仍然不能滿足承載要求。為滿足變形及承載力要求，采用了CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理。

4 復(fù)合地基設(shè)計

根據(jù)計算結(jié)果及勘察公司提供的地質(zhì)報告，設(shè)計采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，采用直徑為600mm的樁，樁間距取3000mm，正方形布置。

5 CFG樁單樁承載力計算

樁徑取600mm，樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=1150 kPa，極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=40kPa，樁長約10m。

Ra=upqsili+qpAP=（3.14×0.6×40×10）/2+（1150×3.14

×0.32）/2=701kPa。

公式中：Ra——當(dāng)樁豎向承載力特征值。AP——樁的截面面積。up——樁周長。qpk——樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值。qsik——極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值。

6 復(fù)合地基承載力計算

求置換率 樁距取3000mm

m=d2/de2=0.62/（1.13×（s1×s2）1/2）=0.106

d——樁直徑

de——等效影響圓直徑，正方型布置de=1.13S（樁距）

求處理后的地基承載力特征值

基礎(chǔ)埋深為6.7m。

fsk=220+1x18x（6.7-0.5）=351.6kPa

fspk=mRa/Ap+β（1-m）fsk=0.106x701/（3.14x0.32）+0.8x

（1-m）x351.6=498.71kPa>430kPa

m——面積置換率。Ra——單樁豎向承載力特征值。β——樁間土折減系數(shù)。

7 設(shè)置褥墊層

褥墊層的作用：①保證樁土共同承擔(dān)荷載，它是水泥粉煤灰碎石樁形成復(fù)合地基的重要條件。②通過改變?nèi)靿|層的厚度，調(diào)整樁垂直荷載的分擔(dān)，通常褥墊層越薄樁承擔(dān)的荷載占總荷載百分比越高，反之亦然。③減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。④調(diào)整樁、土水平荷載的分擔(dān)，褥墊層越厚，土分擔(dān)的水平荷載占總荷載的百分比越大，樁分擔(dān)的水平荷載占總荷載的百分比越小。

工程實踐表明，褥墊層合理厚度為100～300mm，樁直徑越大，樁距大時宜取最高值。本工程取300mm。

褥墊層材料：褥墊層材料宜選用中砂、粗砂、級配砂石和碎石，最大粒徑不宜大于30mm。不宜采用卵石，由于卵石咬合能力差，施工擾動大、褥墊層厚度不容易保證均勻。

根據(jù)本地地質(zhì)特點，選用粗砂。

8 樁質(zhì)量檢驗的要求

復(fù)合地基載荷試驗是確定復(fù)合地基承載力、評定加固效果的重要依據(jù)。進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗時必須保證樁體強度，滿足實驗要求。進(jìn)行單樁載荷試驗時為防止試驗中樁頭被壓碎，宜對樁頭進(jìn)行加固。在確定實驗日期時，還應(yīng)考慮施工過程中對樁間土的擾動，樁間土承載力和樁的側(cè)阻端阻的恢復(fù)都需要一定時間，一般在冬季檢測時樁和樁間土強度增長緩慢。復(fù)合地基載荷試驗所用載荷板的面積應(yīng)與受檢測樁所承擔(dān)的面積相同。選擇試驗點時應(yīng)本著隨機分布的原則進(jìn)行。

9 結(jié)語

本工程地基處理所用CFG樁共370根，總樁長約3700m，樁身強度等級達(dá)到了設(shè)計要求的等級。地基處理后，通過載荷試驗，本工程復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到了495kPa，完全滿足設(shè)計要求。

工程實踐表明，通過改變樁長、樁直徑及樁間距等，可以使處理后的地基承載力特征值有較大范圍內(nèi)的調(diào)整，通過改變這些參數(shù)，可以最經(jīng)濟(jì)的使用CFG樁，CFG樁特別是對軟弱地基提高的更多。CFG樁還具有沉降量小。施工快，變形穩(wěn)定等優(yōu)點。而且CFG樁大量使用粉煤灰，樁體材料具有良好流動性，易于澆筑，可以節(jié)約水泥，比素混凝土樁地基處理費用節(jié)約20%～30%，經(jīng)濟(jì)效益明顯，獲得了較好的社會效益。

綜上所述，CFG樁具有良好的經(jīng)濟(jì)效果和可靠地技術(shù)效果，在地基處理工程具有廣闊的使用前景。

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