CFG樁與夯實水泥土樁復合地基在中的應用

CFG樁與夯實水泥土樁復合地基在中的應用根據(jù)CFG樁復合地基和務實水泥土樁復合地基的承載機理和特性，提出了將兩者結合應用的復合地基。結合工程實例，通過現(xiàn)場原位試驗，證明了它的應用價值。隨著工程建設的飛速發(fā)展，地基處理手段也日趨多樣化，復合地基由于其充分利用樁間土和樁共同作用的特有優(yōu)勢和相對低廉的工程造價得到了越來越廣泛的應用。本工程應用CFG樁和水泥土樁復合地基，充分發(fā)揮了CFG樁的高承載力性能和水泥土樁的抗變形性能，并通過褥墊層的設置發(fā)揮樁間土的承載力。

1、基本原理

CFG樁復合地基粘結強度樁是復合地基的代表，目前多用于高層和超高層建筑中。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱(即cementfIying-ashgravelpile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間士、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎連接，無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應力比樁間士表面應力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應減少了樁間土承擔的荷載。這樣，由于樁的作用使復合地基承載力提高，變形減小，再加上CFG樁不配筋，樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料，大大降低了工程造價。

夯實水泥土樁是用人工或機械成孔，選用相對單一的土質材料，與水泥按一定配比，在孔外充分拌和均勻制成水泥土，分層向孔內回填并強力夯實，制成均勻的水泥土樁。樁、樁間土和褥墊層一起形成復合地基。夯實水泥土樁作為中等粘結強度樁，不僅適用于地下水位以上淤泥質土、素填土、粉土、粉質粘土等地基加固，對地下水位以下情況，在進行降水處理后，采取夯實水泥土樁進行地基加固，也是行之有效的一種方法。夯實水泥土樁通過兩方面作用使地基強度提高，一是成樁夯實過程中擠密樁間土，使樁周土強度有一定程度提高，二是水泥土本身夯實成樁，且水泥與土混合后可產(chǎn)生離子交換等一系列物理化學反應，使樁體本身有較高強度，具水硬性。處理后的復合地基強度和抗變形能力有明顯提高。

復合地基設計中，基礎與樁和樁間土之間設置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層，是復合地基的一個核心技術?；A下是否設置褥墊層，對復合地基受力影響很大。若不設置褥墊層，復合地基承載特性與樁基礎相似，樁間土承載能力難以發(fā)揮，不能成為復合地基?；A下設置褥墊層，樁間土載力的發(fā)揮就不單純依賴于樁的沉降，即使樁端落在好土層上，也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上，使樁土共同承擔荷載。

由基體（天然地基土體）和兩種增強體三部分組成的人工地基，既能發(fā)揮CFG樁高承載力和良好的排水作用的特點，又因CFG樁的插入而使水泥土樁的側限約束作用得到增強。同時，由于設置了夯實水泥土樁，地基土的變形能力可得到有效的改善，并同時提高了土體的抗剪強度，亦可使CFG樁避免產(chǎn)生刺入破壞的可能。

2、工程概況某大學綜合實驗樓的主樓為12層，另才有1層地下室，副樓8層，均為框架結構。地基采用CFG樁與水泥土樁復合地基進行加固處理，兩種樁總樁數(shù)約為3600余根。復合地基承載力設計值350kpa。CFG樁采用長螺旋鉆成孔，樁身強度為20MPa；水泥土樁采用機動洛陽鏟成孔，樁身強度為5MPa：褥墊層采用5~10m礫石，厚度為0.2m。

2.1工程地質條件

在建的某大學綜合實驗樓場地地形較平坦，地貌單元屬澗河II級階地。其工程地質條件如表1所示。眼編佩號豆殿土訪旺層壤巡名肯免厚度曉（胳m鑰）塌摩承載力標彼準值濟（臭kp融a類）農泊極限側阻劇力標準畢值賺qsik從(kpa湊)否極限端承伍力標準艱值李pqk(嗽dqa)讓妹1亦回填君土畫國0.50予-3.1問0吃—甲間—狹盈—寇義2茫黃土狀粉兵質粘土及鼓粉土（新財近堆積輩）排盾4.70鉆-7.0法0苦100葵36派—扶速3刷黃土狀粉劇制粘龜土郵旬0.70忽-1.7苦0饅160廉40雄—斬繪4維黃土狀粉抖制粘土及儲粉即土交悟1.50檔-2.1朵0彩180現(xiàn)42爬—冤危5滋黃土狀粉街制粘湖土眼薄1.00底-2.4潛0迷150超48跳—濕惰6慘黃土狀粉竄制粘土及向粉隸土幕末2.50謹-4.5慈0桶180條50確—寫棄7禁黃土狀粉跳制粘土及爹粉缺土盞窮2.60哨-4.9裹0吧170艙46綁500腎8少黃土狀粉集制粘土及櫻粉舞土令嫩2.00牽-4.1波0乳155粱40慚350襯9青黃土狀粉琴制粘土及衫粉蹄土牌彩3.00組-5.2星0牙180姻52鬧550廈10殿卵遞石奮卵7.50滾襖650喊—鈴鑰2100賄2.2平面布置綜合實驗樓占地45×143.4m2，主樓高52.5m，平面形狀為長方形，主樓東、西兩側各有一副樓，高38m。復合地基所采用的樁的類型有3種：CFG樁，水泥土長樁，水泥土短樁。布樁時考慮樁受力的合理性，盡量利用樁間土應力σs產(chǎn)生的附加應力對樁側阻力的增大作用。通常σs越大，作用在樁上的水平力越大，樁的側阻力越大。此復合地基采用夯實水泥土短樁與CFG樁成排間隔布置，CFG樁與水泥土短樁間隔0.75m，并在褥墊層周圍采取水泥土長樁圍護的隔水措施。主樓的CFG樁有效樁長不小于12m，水泥土樁短樁有效樁長不小于7.5m，水泥土樁長樁有效樁長不小于12m，副樓的CFG樁有效樁長不小于14.5m，水泥土樁短樁的有效樁長不小于7m，水泥土樁長樁的有效樁長不小于14.5m，樁徑均為0.5m。由于此場地19.3m處出現(xiàn)地下水位，而設計的CFG樁達到地下26m，這就需要降水處理。CFG樁復合地基的設置，不僅可以大幅度的提高地基承載力，而且具有很好的排水作用，這就無需其它的排水措施。水泥土樁體具有很高的模量，因此，用夯實水泥土樁加固的復合地基比原地基變形模量會有較大增長，抗變形能力有明顯提高。

3、試驗結果分析

3.1復合地基靜載荷試驗受現(xiàn)場條件限制，試驗采用對不同樁型單樁復合地基承載力按單樁處理面積加權平均的辦法，評價CFG樁和水泥土樁混合地基承載力。試驗有兩組復合地基試驗，每組試驗各有一個CFG樁與一個水泥土樁單樁復合地基試驗點。兩組CFG樁與水泥土樁復合地基靜載荷試驗P-S曲線如圖1所示。第一組為CFG-308#和SNT-410#，第二組為CFG-518#和SNT-632#。從P-S曲線可以看出，復合地基靜載荷試驗曲線基本屬于漸進型的光滑曲線，不存在陡降點。取s/b=0.01(b為方形壓板的寬度)對應的荷載，其值均超過最大加荷量的一半，因此取最大加荷量的一半作為CFG樁、水泥土樁的單樁復合地基承載力設計值。即CFG樁單樁復合地基承載力設計值大于550kpa，水泥土樁單樁復合地基承載力設計值大于200kpa，對兩組值進行加權平均后，可知CFG樁與夯實水泥土樁混合樁型復合地基承載力不小于375kpa，復合地基承載力提高1倍，滿足設計要求。分別對兩組中的CFG樁及夯實水泥土樁的試驗曲線作比較，兩組復合地基的承載力相差不大，說明主樓部分的地基土質分布比較均勻，基底持力層的承載力和壓縮模量差別不大。3.2單樁豎向抗壓靜載荷試驗結果蹄試驗進行腳了屠2寧根水泥土侍樁箱及雙2斥根柏CF香G知樁單樁靜廉荷試驗淹，慚Q-飽S巨曲線如途圖謎2祥所示兆。鋤CF丟G六樁單樁極六限承載力蚊不小著于浩1000齒K浙N獎，地基承日載力提煎高窗130慢%慈；水泥土淹樁單樁極立限承載力竭不小貌于眨5000鐘K生N恭，地基承岔載力提高圾近遲20訴%遭，均滿足剝設計要求鋼。從曲線嚇可以看出濟，每4安根樁的總蔽沉降都小睡于豎10m鵲m長，遠小于尿《規(guī)范》貫要求，且既沉降隨時衣間、荷載午的變化都維是均勻的怎，基本上盡是彈性的什。由此可課以看出，刊當跡Q=10搜00K宋N鍬時固，停CF支G閣樁還沒有摧達到極限站承載力狀糟態(tài)，失當滔Q=50曾0K院N遇時，水泥朋土樁也沒見有達到極辯限承載力泰狀態(tài)，還鍋有很候大啦“投儲郊備疏”短。由卸載峰曲線可以賞看出，樁貝的彈性回嫩彈量很小沙，最多只上有捎2坦m票，說明樁范體剛度很閱大，沉降花量主要是韻由于樁整玻體下沉造畝成的。從蟻單樁復合淘地基靜荷疤試驗的結港果分析府，辮692#剖CF架G類樁成比招53#C陶F漿G慌樁的樁間覽土好息，振382核#筍水泥土樁厚比喂416魚#股水泥土樁勉的樁間土需好，單樁診復合地基懲承載力偏導高。說明腎樁間土的聚作用明顯名，壓板下勁樁土協(xié)調還作用效果趙良好查。壯滋3.脆3皇輕便觸探鳴試輪驗蹄布為對比加尋固前后樁嚷間土承載釘力的變化努，完工后街，布置焰了次7拌個輕便觸識探點進行貸試驗。綜拔合分析樁蘿間土測試沉結果可知壘，經(jīng)水泥丑土樁室與炸CF播G異樁處理后因淺層樁間叔土的承載術力基本值純不低旨于鋪120k擔p序a承，比地基赤處理前的本樁間土承爽載力有所鉗提高近。坦瓦3.系4識應變樁身盡完整性檢達測炭村本工程低寇應變檢隊測案CF言G路樁樁身完紛整酸性保46促3某根樁，檢曠測比例約腰為握30羽%沉。所測都的車46況3趕根鎮(zhèn)CF曾G鄭均屬于完葡整樁或基裝本完整樁依。主樓、掠副樓均沒晶有影響正階常使用的乒樁淋。稅洗

祖4液、結木論近短

罰(1庫)悄以復合地呆基靜壓結羅果數(shù)據(jù)看硬，本工程肺所采用的帝組合型復鐮合地基的隙應用，可墻最大限度斤地發(fā)揮這模兩種樁的妹優(yōu)點，使評復合地基星的承載力視得到大幅方度的提高腎，地基變蕉形得以降犧低和控制雪。扛錦(2鴨)跪復合地基揭中由茅于字CF騙G喘樁樁體材壩料可以摻窩入工業(yè)廢照料粉煤灰局、不配筋受以及充分醫(yī)發(fā)揮樁間置土的承載崖能力，其婚受力和變擾形類似于宿素混凝土杏樁，具有黎地基承載矮力高、變徐形小、穩(wěn)元定快、施葉工簡單易夜行、工程腿質量易保賽證等優(yōu)點偽，工程造皇價一般為兆樁基什的炭1/3~灑1/扁2械，經(jīng)濟效黨益和社會煩效益非常償顯著仿。務筒(3傻)愈夯實水泥食土樁處理瀉地基是一碑種效果明絮顯的