深厚砂層地區(qū)CFG樁地基處理初探

張榮 王莉娜

摘要：CFG是專門進(jìn)行復(fù)合地基處理的建筑新技術(shù)，CFG以其堅固耐用、穩(wěn)定性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、成本較低、施工速度快等優(yōu)越性在工程建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文分析了CFG樁處理地基的加固機(jī)理及在深厚砂層地區(qū)CFG樁地基處理的難點(diǎn)與控制技術(shù)，并以實(shí)際工程為例探討了CFG樁在深厚砂層地區(qū)地基處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：深厚砂層；CFG樁；地基處理

一、CFG樁處理地基的加固機(jī)理

CFG樁復(fù)合地基由CFG樁體、樁間土和褥墊層三部分組成。

當(dāng)基礎(chǔ)承受垂直荷載時，樁和樁間土都要發(fā)生沉降變形。樁的變形模量遠(yuǎn)比土的變形模量大，所以樁比土的變形小，由于基礎(chǔ)下面設(shè)置了一定厚度的褥墊層，樁可以向上刺入，伴隨這一變化過程，墊層中墊層材料不斷調(diào)整補(bǔ)充到樁間土上，以保證在任一荷載下樁和樁間土始終參與工作。同時土由于樁的擠密作用（指用沉管方法成樁時）而提高了承載力，而樁又由于其周圍土側(cè)應(yīng)力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一個復(fù)合地基的受力整體，共同承擔(dān)上部基礎(chǔ)傳來的荷載。

當(dāng)基礎(chǔ)和樁之間設(shè)置了一定厚度的褥墊層后，基礎(chǔ)傳來的荷載首先作用在褥墊層上，然后通過褥墊層將荷載傳遞到樁和樁間土上，然而由于樁間土的抗壓剛度遠(yuǎn)小于樁的抗壓剛度，樁頂產(chǎn)生應(yīng)力集中，樁向上“刺入”，同時褥墊層產(chǎn)生向下的位移，壓縮樁間土。因此，樁和樁間土自始至終都參與承擔(dān)荷載。

二、深厚砂層地區(qū)CFG樁地基處理

在松散砂土中成樁存在的問題：松散砂土由于具有滲透性強(qiáng)、易液化、剪脹、剪縮等特點(diǎn)，在松散砂土中成孔時，常出現(xiàn)鉆具鉆頭出現(xiàn)擾動土層問題；樁頭有蜂窩、孔隙現(xiàn)象；提鉆速度與泵送速度不協(xié)調(diào)；有斷樁、縮孔、擴(kuò)孔、塌孔現(xiàn)象。針對這些問題CFG樁在地基處理應(yīng)做以下方面的控制：

1、成孔控制

（1）摸清地層的分布情況，通過了解成樁的機(jī)械性能，仔細(xì)計算每根樁的混凝土泵送量，控制提拔鉆桿時間與混凝土泵輸送量相配合，保證管內(nèi)有一定高度的混凝土。如遇到飽和砂土層，不得停泵待料，應(yīng)按勻速適當(dāng)放慢。（2）鉆進(jìn)干砂層和砂礫石層時，采用低轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，上鉆前上下活動鉆具，擠實(shí)鉆孔，避免混凝土從高處落下時造成振動，防止縮頸。（3）開始鉆進(jìn)或穿過軟硬互層交界時（如粉砂層和中砂交界），采取緩慢進(jìn)尺，保證鉆具垂直，并控制鉆桿晃動，防止擴(kuò)徑。

2、控制鉆尖擾動土層

長螺旋鉆孔活瓣粘尖長度多數(shù)在20cm～30cm之間，施工過程中鉆尖部位的土無法排出，這樣使得鉆尖部位土層被擾動，破壞了土的原有結(jié)構(gòu)，降低了樁端土的端阻力，影響了單樁豎向承載力的取值。因此在鉆頭設(shè)計制作過程中縮短鉆尖長度，保持在15cm以內(nèi)，這樣就能降低擾動土層的深度，確保工程質(zhì)量。

3、振搗保護(hù)樁頭

采用復(fù)合地基處理天然地基土?xí)r，樁體均設(shè)有一定長度的保護(hù)樁頭，目的是保證有效樁長的樁身質(zhì)量。對于長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁而言，樁型為剛性樁，樁體齡期滿足后，樁體強(qiáng)度較其他樁型強(qiáng)度高，所以保護(hù)樁頭應(yīng)取較小值，一般以30cm～50cm為宜，并在樁頭部分進(jìn)行振搗，避免樁頭出現(xiàn)蜂窩、孔隙。

4、控制混凝土坍落度

根據(jù)試驗，在松散砂土中成孔時，混凝土坍落度宜為160mm～220mm，一般不低于200mm為宜。坍落度過小，則泵送的過程中常出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，致使泵送過程不能連續(xù)；坍落度過大，則會出現(xiàn)混凝土離析的現(xiàn)象，這兩種情況都會導(dǎo)致樁身破壞。因此，控制好混凝土坍落度大小，保證泵送混凝土不離析、粘塑性好、不堵塞混凝土管道即可。

三、CFG樁在深厚砂層地區(qū)地基處理中的應(yīng)用

（一）工程概況

湖南某住宅小區(qū)10#樓，為地下室二層，地上18層住宅樓，建筑總高度56.8m，建筑面積19650m2。采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度，場地類別為Ⅱ類。建筑場地內(nèi)地下水類型主要為上層滯水及基巖風(fēng)化裂隙水，無穩(wěn)定地下水。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，場地自上而下各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。

（二）地基方案選擇

該住宅樓的層數(shù)較多，剪力墻間距適中，根據(jù)PKPM結(jié)構(gòu)計算分析，其筏板板底平均反力為480kPa。顯然，天然地基的承載力及壓縮模量均不能滿足上部結(jié)構(gòu)的要求，且其地基土層沉降值也不能滿足規(guī)范要求。由于該場地屬于高承載力的粘性土分布區(qū)域，若使用預(yù)應(yīng)力管樁會造成較高的斷樁率和擠土效應(yīng)，而且工程造價也較高，因此不宜用預(yù)應(yīng)力管樁或其它樁基礎(chǔ)。

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③強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖進(jìn)行了加固處理。CFG樁復(fù)合地基可以充分發(fā)揮場地土的作用，尤其在地基承載力要求較高，天然地基沉降變形不能滿足要求的情況下，復(fù)合地基性樁加固效果更顯著?？紤]到上部結(jié)構(gòu)剛度較大，基礎(chǔ)形式采用筏板基礎(chǔ)。基底埋深為-7.6m，要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值大于500kPa。工程最終采用CFG樁復(fù)合地基形式。

（三）施工技術(shù)

1、放線布樁

根據(jù)建筑平面圖進(jìn)行放線，然后根據(jù)平面圖，測量布樁，樁位用<20mm鋼釬打入地面以下200mm，拔出鋼釬用生石灰粉灌入作為施工時的樁位點(diǎn)。軸線應(yīng)經(jīng)復(fù)測閉合，其誤差不得大于10mm，樁位誤差不大于20mm，鋼釬打入的樁位孔應(yīng)垂直。

參考文獻(xiàn)：

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