CFG樁復(fù)合地基在蘭州新區(qū)適用性的淺析

張全成

（甘肅省建設(shè)投資（控股）集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

復(fù)合地基主要是指處理地基的時(shí)候，將局部的土體置換，或在原有基礎(chǔ)上通過加筋材料來實(shí)現(xiàn)。加固區(qū)包括基體與增強(qiáng)體，其中基體指的是天然或被改良的天然地基土體。在地基承受外載荷時(shí)，地基與加強(qiáng)層共同受力。

CFG樁是英文Cement Fly-ash Gravel的縮寫，意為水泥粉煤灰碎石樁。該碎石樁主要由石屑、砂、碎石、粉煤灰這幾種材料，加入水泥后加水拌和，然后采用成樁機(jī)加工，得到強(qiáng)度較高的可變強(qiáng)度樁。水泥粉煤灰碎石樁與褥墊層及樁間土共同形成復(fù)合地基。

1 CFG樁復(fù)合地基的構(gòu)成及原理

CFG樁復(fù)合地基的構(gòu)成及其作用原理現(xiàn)有研究已經(jīng)比較成熟，在此只作簡(jiǎn)單介紹。CFG樁加固軟土地基，樁和樁間土一起通過褥墊層形成復(fù)合地基，如圖1所示。其加固軟土地基主要有四種作用：樁體直接承擔(dān)基礎(chǔ)應(yīng)力作用，褥墊層分散基礎(chǔ)集中應(yīng)力作用，CFG樁對(duì)樁間土加速固結(jié)和擠密。

圖1 CFG樁復(fù)合地基構(gòu)造示意圖

2 蘭州新區(qū)的地質(zhì)概況

在地區(qū)構(gòu)造上，秦王川盆地屬于永登-河口洼陷中的次級(jí)構(gòu)造，屬于中隱伏的基底凸起帶。盆地以沖積平原為主，存在由南、北向平緩的隆崗殘丘群。平原上沉積了10m～57m厚的第四系沖洪積砂、碎石層，并覆蓋了一薄層粉土，盆地的底部是由新世泥巖和砂礫巖構(gòu)成，厚度在400m～500m，部分地區(qū)為白堊紀(jì)雜色泥巖。

蘭州新區(qū)2014年開工建設(shè)了某大型項(xiàng)目，該項(xiàng)目擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，呈現(xiàn)為典型洪積堆積成因，沉積韻律交錯(cuò)混雜，水平及垂直方向規(guī)律性較差，層續(xù)連續(xù)性較差。依據(jù)巖性、顆粒組成、成因、綜合原位測(cè)試等指標(biāo)，將勘察勘探深度范圍內(nèi)地基土劃分為素填土，角礫、黃土狀粉土，細(xì)砂、角礫、粉質(zhì)黏土，角礫及新近系泥巖等5個(gè)主要地層。根據(jù)場(chǎng)地黃土狀粉土的分布情況，場(chǎng)地濕陷性一般以Ⅰ級(jí)輕微和Ⅱ級(jí)中等（非自重）為主，局部為Ⅱ級(jí)自重。本項(xiàng)目采用CFG樁復(fù)合地基處理，部分工程采用傳統(tǒng)的混凝土灌注樁。由于該濕陷性黃土場(chǎng)地樁基負(fù)摩阻力較大，混凝土灌注樁的樁長(zhǎng)普遍大于32m。根據(jù)《建筑樁基規(guī)范》推薦的計(jì)算中性點(diǎn)以上單樁樁周第i層土負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值的經(jīng)驗(yàn)公式是：

當(dāng)填土、自重濕陷性黃土、欠固結(jié)土層產(chǎn)生固結(jié)和地下水位降低時(shí)：

當(dāng)?shù)孛娣植加写竺娣e荷載時(shí)：

3 試驗(yàn)檢測(cè)分析

在軟土地基中，由于地基土自身承載力較弱且存在一定的負(fù)摩阻力，因此采用傳統(tǒng)的混凝土灌注樁成本普遍較高，且承載力效果不佳。按委托方以及設(shè)計(jì)要求，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007-2011）、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）以及《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）的有關(guān)條文規(guī)定，該項(xiàng)目不同工程分別進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)、CFG樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)、樁基動(dòng)測(cè)試驗(yàn)（低應(yīng)變法）。

該項(xiàng)目X號(hào)倉(cāng)儲(chǔ)廠房采用了傳統(tǒng)的混凝土灌注樁基礎(chǔ)，試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容如下（見圖2～圖5）：X號(hào)倉(cāng)儲(chǔ)廠房共有608根樁，根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ1062014）的有關(guān)條文規(guī)定，單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)數(shù)量為7根樁、基樁低應(yīng)變檢測(cè)全檢，數(shù)量為608根樁。低應(yīng)變檢測(cè)中：I類樁548根，II類樁58根，III類樁2根。

圖2 I類樁低應(yīng)變檢測(cè)波形圖

圖3 II類樁低應(yīng)變檢測(cè)波形圖

圖4 III類樁低應(yīng)變檢測(cè)波形圖

圖5 單樁豎向抗壓承載力Q-s曲線

結(jié)合基樁檢測(cè)結(jié)果分析，X號(hào)倉(cāng)儲(chǔ)廠房樁基礎(chǔ)質(zhì)量一般，低應(yīng)變檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)2根III類樁（有明顯的缺陷反射波，樁身承載力受到一定影響）；單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，7組靜載試驗(yàn)樁承載力特征值雖然都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，單樁豎向抗壓承載力特征值Ra=3200kN，但其沉降量偏大，總體質(zhì)量一般。

Y號(hào)配套公寓樓采用CFG樁復(fù)合地基，該工程共有238根樁，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007-2011）以及《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）的有關(guān)條文規(guī)定，CFG樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，數(shù)量為3組；基樁低應(yīng)變檢測(cè)抽檢10%，數(shù)量為24根樁；單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，數(shù)量為3根。低應(yīng)變檢測(cè)中：I類樁24根，無II類樁、III類樁。

圖6 I類樁低應(yīng)變檢測(cè)波形圖

圖7 CFG樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)P-s曲線

圖8 單樁豎向抗壓承載力Q-s曲線

結(jié)合CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)結(jié)果分析，Y號(hào)配套公寓樓CFG樁復(fù)合地基經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量較好，低應(yīng)變檢測(cè)抽檢中全部為I類樁；CFG樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，3組靜載試驗(yàn)樁承載力特征值都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，CFG樁復(fù)合地基承載力特征值為fak=220kPa，且沉降量不大；3組靜載試驗(yàn)樁承載力特征值都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，單樁豎向抗壓承載力特征值Ra=2400kN，沉降量不大，CFG樁復(fù)合地基總體質(zhì)量較好。

4 混凝土灌注樁基礎(chǔ)和CFG樁復(fù)合地基對(duì)比分析

該項(xiàng)目中同時(shí)采用了傳統(tǒng)的混凝土灌注樁基礎(chǔ)和CFG樁復(fù)合地基，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：采用CFG樁復(fù)合地基工程的地基質(zhì)量明顯高于采用傳統(tǒng)混凝土灌注樁基礎(chǔ)的質(zhì)量。CFG樁作為一種新型的復(fù)合地基，可以充分利用其優(yōu)勢(shì)，大大提高承載能力，減少基礎(chǔ)變形發(fā)生幾率，有效地控制地基變形。由于CFG樁中加入一定數(shù)量的粉煤灰，不需要加筋，并能充分利用樁間土體的承載力，從而達(dá)到與普通混凝土樁相似的效果。整體優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為承載力高、變形小、穩(wěn)定、容易快速施工、造價(jià)成本低。此外，加設(shè)15cm厚的褥墊層后，CFG樁復(fù)合地基的受力與變形更加合理，使CFG樁與擠密后的樁間土承載力都得到良好發(fā)揮，對(duì)提高CFG樁復(fù)合地基的承載力與有效控制變形都非常有利?？傊?，CFG樁復(fù)合地基有著重要的應(yīng)用價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

5 結(jié)束語

（1）CFG樁復(fù)合地基理論成熟，質(zhì)量可靠，具有很好的實(shí)用性；

（2）在蘭州新區(qū)秦王川盆地中，CFG樁復(fù)合地基具有很高的適用性，且具有良好的工程效益與經(jīng)濟(jì)效益。