改良CFG樁在加固河堤擋墻地基中的應(yīng)用

吳啟紅，楊有蓮，萬世明，謝飛鴻

(成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610106)

改良CFG樁在加固河堤擋墻地基中的應(yīng)用

吳啟紅，楊有蓮，萬世明，謝飛鴻

(成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610106)

以某河堤擋墻加固設(shè)計為例，根據(jù)河堤周邊環(huán)境及地形地貌，綜合考慮多方因素后，對原設(shè)計的大尺寸衡重式擋墻方案進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的方案為“擋墻基礎(chǔ)(即改良的CFG樁+素混凝土墊層+抗滑底板)+重力式擋墻”的結(jié)構(gòu)形式.工程實踐證明，本設(shè)計方案具有一定的創(chuàng)新性及實用性.

河堤;擋土墻;CFG樁;改良;加固

0 引言

水泥粉煤灰碎石(Cement Fly-ash Gravel Pile，CFG)樁是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰摻適量水泥加水拌和，用各種成樁機(jī)械在地基中制成的強(qiáng)度為C5～C30的樁.與樁基相比，由于水泥粉煤灰碎石樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，其工程造價一般為樁基的1/3～1/2.此外，CFG樁是介于剛性樁和柔性樁之間的一種樁型，與一般的柔性樁復(fù)合地基相比，用CFG樁處理的地基具有可使地基承載力大幅度提高并具有很大可調(diào)性的優(yōu)點(diǎn).當(dāng)天然地基承載力較低而設(shè)計要求的承載力較高時，CFG樁復(fù)合地基則比柔性樁復(fù)合地基有明顯的優(yōu)勢.CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基共同工作，故可根據(jù)復(fù)合地基性狀和計算結(jié)果進(jìn)行CFG樁的工程設(shè)計［1－3］.

1 工程概況

作為工程對象的隆昌糧食綜合物流中心堤防工程為隆昌糧食綜合物流中心基礎(chǔ)設(shè)施工程的一部分.該堤防工程河段北側(cè)河堤1的起始樁號為K0+000 m，設(shè)置擋土墻頂標(biāo)高366.50 m，向東延伸止于樁號K0+368.978 m，設(shè)置擋土墻頂標(biāo)高365.00 m，總長368.978 m.南側(cè)河堤2的起始樁號為K0+000 m，設(shè)置擋土墻頂標(biāo)高366.30 m，向東延伸止于樁號K0+364.010 m，設(shè)置擋土墻頂標(biāo)高365.00 m，總長364.01 m.

該堤防工程的修建是為了保證隆昌糧食綜合物流中心工程地段的隆昌河沿岸建(構(gòu))筑物的安全，防止其受到河水沖刷和淹沒.

2 工程地質(zhì)條件

2.1 水文特征

隆昌河屬長江流域沱江水系支流，河平面呈樹枝狀，在縣域境內(nèi)的長度為43.5 km，河寬10～20 m，河床斷面呈寬緩的“U”字型，由西向東從勘察區(qū)流過，無常年流水，河道較為順直，地表切割不強(qiáng)烈，勘察期間河水深0.30～0.50 m，流速0.20 m/s，具有“時漲時落”的特點(diǎn).據(jù)調(diào)查和訪問，勘察區(qū)隆昌河段豐水期最高洪水位363.32 m.

2.2 地層巖性

4)強(qiáng)風(fēng)化泥巖.紫紅～暗紫色，以黏土礦物為主，含綠泥石團(tuán)塊及少量暗色礦物，薄層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈碎塊或土狀，巖石質(zhì)軟易碎，厚0.50～3.50 m.

5)中等風(fēng)化泥巖.紫紅～暗紫色，以黏土礦物為主，含綠泥石團(tuán)塊及少量暗色礦物，夾砂質(zhì)條帶，厚層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀，巖體較破碎～較完整，軟質(zhì)巖石，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD約為75左右，現(xiàn)場鉆探揭示最大厚度為7.90 m，廣泛分布于擬建工程場地中.

3 河堤擋墻設(shè)計

擬建堤岸工程的支擋結(jié)構(gòu)類型擬采用衡重式擋墻.本工程按20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防(隆昌河50年一遇的洪水位高程為364.70 m).并考慮將擬建河堤頂標(biāo)高設(shè)置于隆昌河最高洪水位線以上，確保河堤的行洪能力及使用安全.具體設(shè)計見圖1和表1.

圖1 衡重式擋墻設(shè)計圖

表1 設(shè)計截面尺寸表

1)圖表中尺寸除高程以m計外，其余均以cm計;擋墻砌體為M10砂漿砌MU30青條石.

2)基礎(chǔ)置于中風(fēng)化巖層上，地基承載力要求大于500 kPa，基底嵌巖深度不小于0.5 m.

3)泄水孔為75PVC管，間距2 m，縱橫交錯排列，最下排高出平常水位0.3 m.

4)墻體泄水孔與墻背填料之間采用400 g/m的土工布保護(hù)，尺寸為50×50 cm，達(dá)到反濾目的.

5)擋土墻縱向每10 m分段，設(shè)置沉降縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)嵌填2×1.5 cm瀝青木板止水，沉降縫背部用寬40 cm土工布沿?fù)鯄A(chǔ)頂面以上全高程設(shè)置.

6)墻背回填砂礫石要求干容重大于21.5 kN/m，內(nèi)摩擦角大于33°，相對密度大于0.70，回填土方壓實度大于96%.

4 施工遇到的問題及解決方案

4.1 施工過程中遇到的問題

由于地層原因，擋墻底部應(yīng)嵌入巖層0.5 m以上，導(dǎo)致?lián)鯄Ω叨容^大.所以在施工過程中，樁號K0+060至K0+140段存在2處問題導(dǎo)致無法按原設(shè)計方案施工，具體為:

1)擬建河堤的衡重式擋墻范圍內(nèi)存在一處市政下水管道，經(jīng)過與相關(guān)部門協(xié)商，無法廢除或移位置.

2)擬建河堤的衡重式擋墻的開挖范圍內(nèi)存在一處電線桿，施工時必須保證該電線桿的安全.

4.2 解決方案的提出

經(jīng)過現(xiàn)場踏勘，并與建設(shè)單位、監(jiān)理單位與施工單位等相關(guān)方分析討論后發(fā)現(xiàn)，上述2個問題的關(guān)鍵在于衡重式擋墻尺寸較大(與市政管道位置沖突)，且需要較大的開挖面(與電線桿位置沖突).

據(jù)此，解決問題的關(guān)鍵就在于減小擋墻的尺寸和開挖面.設(shè)計人員提出2種方案供建設(shè)單位和監(jiān)理單位決策.

1)方案1.下部大直徑灌注樁+上部重力式擋墻(見圖2).

2)方案2.采用改良CFG樁加固地基土+上部重力式擋墻(見圖3、4).

4.3 方案的對比分析

經(jīng)過建設(shè)方與監(jiān)理方從安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性方面的對比，確定方案2為最終實施方案，主要理由如下:方案1需要施工大直徑灌注樁，樁徑達(dá)1.5 m.此外，上部冠梁同樣尺寸較大且配筋較大(由于懸挑部分較大).而方案2通過改良CFG樁加固河堤擋墻地基，在同樣的安全性、可靠性前提下，經(jīng)濟(jì)性方面具有較大的優(yōu)勢.

圖2 方案1簡圖

圖3 方案2剖面圖

圖4 方案2大樣圖

4.4 CFG樁施工中需注意的問題

1)方案2簡單來說即為“擋墻基礎(chǔ)(即CFG樁+素混凝土墊層+抗滑底板)+重力式擋墻”的結(jié)構(gòu)形式.

2)方案2中未設(shè)置褥墊層，而采用設(shè)置素混凝土墊層和抗滑底板代替是基于提供上部擋墻足夠的抗滑力考慮.

3)CFG樁長約4 m(嵌入風(fēng)化巖0.3 m以上)，施工時樁頂以下3m范圍內(nèi)布置鋼筋籠，在樁內(nèi)形成核心混凝土，此可提高單樁的承載力.同時，鋼筋籠伸入抗滑底板內(nèi)，以加強(qiáng)CFG樁、素混凝土墊層與抗滑底板的連接，從而提高河堤擋墻的整體穩(wěn)定性.

5 結(jié)語

該河堤擋墻工程現(xiàn)已完工1年，根據(jù)施工期間和完工后1年內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，該河堤擋墻頂部的位移和沉降值均不大于15 mm，完全達(dá)到了工程施工的要求.此表明，本研究所提河堤擋墻工程改進(jìn)方案是成功的.

［1］張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實踐［M］.北京:中國水利水電出版社，2001.

［2］張榮堂.復(fù)合地基技術(shù)在高速公路軟基處理中的應(yīng)用［J］.華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，25(2):165 －168.

［3］王士革.填方路基下長短樁復(fù)合地基沉降特性研究［D］.鄭州:鄭州大學(xué)，2010.

［4］沈祥.CFG樁復(fù)合地基設(shè)計方法與工程實現(xiàn)的研究［D］.武漢:武漢理工大學(xué)，2003.

［5］黃宏偉，姚溫海，陳昌偉.基礎(chǔ)板對水泥土樁加固復(fù)合地基應(yīng)力和沉降的影響［J］.建筑結(jié)構(gòu)，1999，29(12):21－23.

Research of Improved Cement Fly-ash Gravel Pile in Reinforced Foundation of Embankment Counterfort Retaining Wall

WU Qihong，YANG Youlian，WAN Shiming，XIE Feihong
(School of Architecture and Civil Engineering，Chengdu University，Chengdu 610106，China)

The reinforcement design for one embankment counter fort retaining wall is taken as an example.According to the nearby situation，considering many factors comprehensively，the balance weight retaining wall in the original design is adjusted.A new structural style including the foundation of counter fort retaining wall(modified cement fly-ash gravel pile+concrete cushion+anti-sliding plate)+the gravity retaining wall is created，which is proved to be innovative and feasible in practice.

embankment;counterfort retaining wall;cement fly-ash gravel pile;improve;reinforcement

U417.1+1

A

1004－5422(2015)01－0084－03

2015－01－16.

四川省科技廳科研計劃(2013JY0119)資助項目.

吳啟紅(1981—)，男，博士，副教授，從事地質(zhì)與巖土工程研究.