結(jié)合工程實(shí)例淺談CFG地基處理

李丹丹 曹勇

引言：本文主要結(jié)合具體實(shí)例，對高層建筑CFG樁復(fù)合地基基礎(chǔ)處理的設(shè)計方法進(jìn)行了探討，可供同行參考借鑒。

一、機(jī)理分析

水泥粉煤灰碎石樁，又稱為CFG樁，是由碎石、石屑、粉煤灰混合料，摻適量的水進(jìn)行拌和，采用各種成樁機(jī)械形成樁體。通過調(diào)整水泥的用量及配比，一般可使樁體強(qiáng)度等級在C10～C25之間變動。常常在樁頂與基礎(chǔ)之間鋪設(shè)一層150mm~300mm厚的中砂、粗砂、級配砂石或碎石(稱為褥墊層)，以有利于發(fā)揮承載力，與樁體組合復(fù)合地基。

二、工程實(shí)例

2.1 工程概況

某工程，地下一層，地上34層，建筑物總高度98米。采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度7度，場地類別為Ⅱ類。建筑場地內(nèi)未全部見有地下水，場區(qū)地下水類型為上層滯水，受大氣降水的補(bǔ)給。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，場地自下而上各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1：

表1

指

標(biāo)

土

層

名

稱 天然

孔隙比

標(biāo)準(zhǔn)值e 液性指數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)值

Il 根據(jù)e、Il查得的承載力特征值fak1

(kPa) 標(biāo)貫擊數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)值N

（平均值）（擊） 根據(jù)N查得的承載力特征值fak2

(kPa) 動探擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值N63.5

（平均值）（擊） 根據(jù)N63.5查得的承載力特征值fak3

(kPa) 承載力

特征值

(建議值)

fak

(kPa) 壓縮模量Es或變形模量Eo（平均值）（MPa） 內(nèi)聚力

標(biāo)準(zhǔn)值

(平均值)

Cuu

(kPa) 內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值

(平均值)

Φuu

(度)

②粉質(zhì)粘土 0.782 0.49 198 7.4（8.1） 156 150 Es0.1-0.2=5.9

Es0.2-0.4=9.0 33.9 5.2

③粉質(zhì)粘土 0.864 0.92 128 3.3（4.1） 93 100 Es0.1-0.2=4.9

Es0.2-0.4=7.8 (37.5) (4.8）

④粉質(zhì)粘土 0.728 0.37 236 10.0（11.3） 195 180 Es0.1-0.2=7.4

Es0.2-0.4=11.4 (49.4) (13.7)

⑤粉質(zhì)粘土 0.736 0.46 223 11.8（12.8） 204 190 Es0.1-0.2=8.0

Es0.2-0.4=11.3 （48.2） （16.4）

⑤1粉質(zhì)粘土 0.871 0.87 132 5.7（7.2） 124 120 Es0.1-0.2=5.6

Es0.2-0.4=8.7

⑥粉質(zhì)粘土 0.765 0.42 213 13.0（14.2） 240 200 Es0.1-0.2=9.0

Es0.2-0.4=12.4

⑥1粉質(zhì)粘土 （0.893）（平均值） （0.73）

（平均值） 143 （8.4） 171 130 Es0.1-0.2=6.8

Es0.2-0.4=9.0

⑦含粘性土圓礫 7.4（7.8） 420 300 E0=18.0

2.2 設(shè)計方案

樁端持力層為○6層粉質(zhì)粘土，fak=200KPa，無法滿足上部結(jié)構(gòu)的要求，需要進(jìn)行地基處理。為了達(dá)到既滿足設(shè)計要求又經(jīng)濟(jì)可行的目的，本工程提出了CFG剛性樁復(fù)合地基處理的方案，對○6層粉質(zhì)粘土層進(jìn)行了加固處理?？紤]到上部結(jié)構(gòu)剛度較大，基礎(chǔ)形式采用筏板基礎(chǔ)?；A(chǔ)埋深為-7.2m，要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值大于460KPa。

2.2.1CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計參數(shù)

本工程CFG樁的樁徑為400mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級為C30，樁端持力層為○6層粉質(zhì)粘土層，F(xiàn)sk=200KPa，端阻為400KPa。樁間距按1.5米考慮，正方形布樁，則置換率m=0.0557。

2.2.2復(fù)合地基的承載力特征值計算

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)7.1.5-2計算單樁承載力如下：

式中： ——復(fù)合地基承載力特征值（kPa）

m——面積置換率

Ra——單樁豎向承載力特征值（kN）

Ap——樁的截面積（m2）

——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，本次估算取0.8

——樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，本次估算取0.9

——處理后樁間土承載力特征值（kPa），宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時，可取天然地基承載力特征值。

460=0.85×0.057×Ra/0.1256+0.95×(1-0.0557) ×200

得出：Ra=741KN，取Ra=750KN

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)7.1.5-3計算樁長如下：

750= (10.1×28+30×Li)

得出：Li=10.5米

總樁長=10.1+10.5=20.6米，取21米。

2.2.3樁身強(qiáng)度驗(yàn)算

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)7.1.6-1計算軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值如下：

Fcu=4×0.85×750/(0.1256×1000)

=20.3N/mm2

經(jīng)過上式驗(yàn)算，工程中樁身混凝土強(qiáng)度等級為C30，符合設(shè)計要求。

三、結(jié)束語

綜上所述，CFG樁有效處理深度大，能大幅提升地基承載力。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑設(shè)計項(xiàng)目的具體要求和實(shí)際地質(zhì)情況靈活合理的選擇處理方案。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ79-2012，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》北京：中國建筑工業(yè)出版社2012.