CFG樁復(fù)合地基處理分析及工程應(yīng)用

陳芳平

【摘 要】軟弱土層因其高含水率、高壓縮性及強(qiáng)度低等特點(diǎn)，在工程建設(shè)中需進(jìn)行相應(yīng)的處理，如換填、碎石、塊石置換及各類碎石樁等，文中通過計(jì)算分析，結(jié)合工程實(shí)例對(duì)軟弱路基段CFG樁處理進(jìn)行分析，為類似工程提供一個(gè)方案設(shè)計(jì)及施工依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】CFG樁；復(fù)合地基；軟弱夾層

中圖分類號(hào)： TU473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）14-0083-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.036

Analysis and Engineering Application of CFG Pile Composite Foundation

CHEN Fang-ping

（Guizhou Transportation Planning Survey & Design Academe Co. LTD， Guiyang Guizhou 550081， China）

【Abstract】Due to its high water content， high compression， and low strength， weak soil need to be treated in the construction of the project， such as replacement， gravel， block rock replacement， and various types of gravel piles. The paper through an engineering example to calculation and analysis the CFG piles application in soft subgrade section treatment， to provide a scheme design and construction basis for similar projects.

【Key words】CFG piles；Composite foundations；Weak mezzanine

0 引言

CFG樁屬于粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁身由水泥、粉煤灰、碎石、砂和水按一定比例拌和而成，因其施工較簡(jiǎn)便、工程造價(jià)相對(duì)較低、有效改善軟土路基粘土性質(zhì)等特點(diǎn)，常用于處理深層軟土路基。

1 計(jì)算模型

路基穩(wěn)定考慮邊坡滑移和沉降控制，主要是確定復(fù)合地基的復(fù)合土體巖土參數(shù)和復(fù)合地基承載力。目前，國(guó)內(nèi)一些研究比較普遍采用面積比法計(jì)算，復(fù)合地基土體粘聚力Csp和內(nèi)摩擦角ψsp可采用以下公式計(jì)算[1]：

Csp=（1-m）Cs+mCp（1）

tanψsp=（1-m）tanψs+mtanψp（2）

其中m為CFG樁置換率，Cs、ψs；Cp、ψp分別為原路基粘土和CFG樁的粘聚力和內(nèi)摩擦角，當(dāng)復(fù)合土體存在多層粘土層時(shí)，復(fù)合土體的綜合強(qiáng)度指標(biāo)可采用以下公式確定：

C=（3）

ψ=（4）

通過軟件模擬計(jì)算，可確定地基穩(wěn)定系數(shù)及下滑力，確定最不利滑面從而采用相應(yīng)的處置設(shè)計(jì)方案。

2 計(jì)算資料

本次勘察為某高速公路填方路基，路基長(zhǎng)220m，中線最大填高為38.34m，填方邊坡最高度約54.47m。綜合地質(zhì)調(diào)繪地質(zhì)鉆探，場(chǎng)地巖土構(gòu)成自上而下依次為鉆孔1：表層0～3.0m為可塑狀粘土，3.0～7.8m為軟塑狀粘土，7.8～11.20m為軟塑狀淤泥質(zhì)粘土；鉆孔2：表層0～3.0m為可塑狀粘土，3.0～5.0m為軟塑狀粘土，5.0～7.8m為軟塑狀淤泥質(zhì)粘土。

穩(wěn)定性分析

由何廣訥[2]等研究表明一般軟土路基以軟弱土層底面為滑移界面進(jìn)行相應(yīng)處置。通過采用瑞典條分法計(jì)算可得，路基巖淤泥質(zhì)粘土層（軟塑）底面滑移時(shí)安全系數(shù)最小，此時(shí)安全系數(shù)為0.618。

設(shè)計(jì)采用基底CFG樁處理，CFG樁樁徑為50cm，采用長(zhǎng)螺旋鉆孔、泵壓混合料施工工藝。CFG樁采用正三角形交錯(cuò)布置，樁間距1.50m，CFG樁樁頂設(shè)置50cm碎石墊層碎石最大粒徑<20mm。

由公式（1）、（2）可計(jì)算復(fù)合地基各巖土層粘聚力及內(nèi)摩擦角。

其中，CFG樁樁體的內(nèi)摩擦角一般取20°～30°，樁體粘聚力為水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的0.2～0.3倍[3]，樁體抗剪強(qiáng)度隨抗壓強(qiáng)度的增加而提高，當(dāng)抗壓強(qiáng)度Fcu=0.30～4.0MPa時(shí)，其粘聚力C=0.10～1.0MPa，一般約為Fcu的（10～30）%，本設(shè)計(jì)測(cè)定28天樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于10MPa，樁身粘聚力采用1.0MPa。

通過復(fù)合地基處理后，路基采用瑞典條分法計(jì)算安全系數(shù)為1.384，路基整體穩(wěn)定。

由《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002規(guī)定，CFG樁處理復(fù)合地基承載力計(jì)算公式為：

fsp，k=mRa/Ap+β（1-m）fs，k（5）

其中：Ra為單樁豎向承載力特征值（KN）；Ap為樁的截面面積；β為樁間土承載力折減系數(shù)，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取0.75～0.95，基礎(chǔ)承載力較高時(shí)取大值；fs，k為處理后樁間土承載力特征值。

Ra=up∑qsiLi+qpAp（6）

Up為樁的周長(zhǎng)，qsi、qp為樁第i土層中的側(cè)阻力、端阻力特征值，Li為第i土層的厚度。

根據(jù)公式（5）、（6）可計(jì)算本路基單樁承載力特征值Ra=1611.6KN，處理后地基承載力Fsp，k為532.8KN，較原路基160KN提高約3.3倍。

3 結(jié)論

經(jīng)計(jì)算可知，CFG樁處理復(fù)合地基在樁配合比，單樁形式及樁間距確定時(shí)，復(fù)合地基經(jīng)承載力受CFG樁抗壓強(qiáng)度值影響較大，一般置換率為10%左右時(shí)，復(fù)合地基承載力能提高2-5倍，同時(shí)復(fù)合地基對(duì)地基土的粘聚力提高較大，對(duì)內(nèi)摩擦角提高較小，CFG樁處理后能很好的控制路基的工后沉降問題。但由于CFG樁抗剪強(qiáng)度較小，故斜坡填方路基采用CFG樁處理抗滑移效果不是很明顯，應(yīng)結(jié)合抗滑樁綜合設(shè)計(jì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張永謀，閆強(qiáng)剛.復(fù)合地基穩(wěn)定分析中一個(gè)公式的推導(dǎo)[J].甘肅科技，2010，（10）：108-140.

[2]何廣訥，肖專文，肖道一，馬振武.軟土夾層地基上土堤的穩(wěn)定性分析[J].沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1993，4（9）：118-125.

[3]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.