趙來斌

（內(nèi)蒙古城鎮(zhèn)建設(shè)水文中心，內(nèi)蒙古呼和浩特010010）

CFG樁在某寫字樓工程地基處理中的應(yīng)用

趙來斌*

（內(nèi)蒙古城鎮(zhèn)建設(shè)水文中心，內(nèi)蒙古呼和浩特010010）

CFG樁具有承載力高、變形小、施工簡單易行和工程造價(jià)低的特點(diǎn)，在工程中已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。某寫字樓工程基礎(chǔ)持力層為卵石層和粉砂層，經(jīng)驗(yàn)算，天然地基承載力和沉降差、傾斜值等均不能滿足設(shè)計(jì)要求，最終確定地基采用CFG樁進(jìn)行處理。主要介紹了該工程中CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)和質(zhì)量檢驗(yàn)情況。

地基處理；CFG樁復(fù)合地基；載荷試驗(yàn)；低應(yīng)變檢測

1　概述

某寫字樓工程位于呼和浩特市賽罕區(qū)，南北長60m，東西寬26m，地上20層，地下1層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)?；A(chǔ)持力層為卵石層和粉砂層，天然地基承載力和沉降差、傾斜值等均不能滿足設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行地基加固處理。設(shè)計(jì)采用鉆孔壓灌CFG樁復(fù)合地基方案進(jìn)行地基處理，要求處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于400kPa，建筑物最終沉降小于60mm。CFG樁采用長螺旋鉆機(jī)成孔，總樁數(shù)為582根，樁間距1.45m，樁長11.5m，樁直徑400mm，褥墊層厚度為250mm。本工程采用CFG樁復(fù)合地基，充分發(fā)揮了CFG樁的高承載力性能和抗變形性能，取得了良好效果，達(dá)到了地基處理的預(yù)期目的。

2　工程地質(zhì)條件

本場地為山前沖洪積扇的下部，地層組成為第四系沖洪積層，自上而下分別為雜填土、礫砂、粉土、礫砂、卵石、粉砂和粉質(zhì)粘土。地層情況簡述如下：

①雜填土：雜色，濕，松散，含少量建筑垃圾，厚度0.8～1.2m。

②礫砂：褐黃色，稍濕—濕，中密—密實(shí)，夾有粉土薄層，厚度3.7～7.3m。

③粉土：黃褐色，濕，中密—密實(shí)，厚度1.3～1.7m；屬中等壓縮性土。

④礫砂：褐黃色，濕，中密，砂質(zhì)不純，厚度2.3～4.7m。

⑤卵石：灰褐色，濕，中密，磨圓度和分選性差，粗礫含量占55%，粒徑20～60mm，厚4.0～5.0m。

⑥粉砂：黃褐色，濕—飽和，中密—密實(shí)，厚度3.4～6.6m。

⑦粉質(zhì)粘土：淺黃色，質(zhì)較純，偶含粉砂，本次勘察未揭穿該層，最大揭露厚度為29m。

3　復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1方案設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2002）的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合場地地質(zhì)條件和呼和浩特地區(qū)已有的CFG樁設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)。對(duì)數(shù)種布樁方案進(jìn)行了對(duì)比分析，反復(fù)計(jì)算承載力和沉降。計(jì)算結(jié)果表明，選取樁間距1.45m、樁徑400mm、凈樁長11.5m的正方形布樁方案較為經(jīng)濟(jì)合理，滿足設(shè)計(jì)要求。主要計(jì)算參數(shù)如表1所示。復(fù)合地基承載力和沉降具體計(jì)算方法和結(jié)果如下所述。

3.2承載力驗(yàn)算

CFG樁復(fù)合地基承載力采用下式進(jìn)行驗(yàn)算：

式中：fspk——復(fù)合地基的承載力特征值，kPa；

fsk——處理后樁間土的承載力特征值，kPa；

Ra——單樁承載力特征值，kPa；

Ap——樁體截面積，m2；

m——面積置換率；

β——樁間土承載力折減系數(shù)。

經(jīng)賦值計(jì)算，fspk=430kPa＞400kPa，滿足復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)要求。

表1　主要地層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表

3.3沉降驗(yàn)算

目前，工程中一般將復(fù)合地基的沉降分為2部分：復(fù)合地基加固區(qū)壓縮量S1和復(fù)合地基加固區(qū)下臥土層壓縮量S2，如圖1所示。復(fù)合地基的總沉降量S為這2部分壓縮量之和，即：

圖1　復(fù)合地基沉降組成示意圖

3.3.1加固區(qū)沉降計(jì)算

現(xiàn)有的復(fù)合地基加固區(qū)沉降的計(jì)算方法主要有：復(fù)合模量法、應(yīng)力修正法、樁身壓縮法、實(shí)體深基礎(chǔ)法和應(yīng)變修正法等。復(fù)合模量法在計(jì)算加固區(qū)沉降時(shí)，需要確定樁身壓縮模量和復(fù)合地基置換率，這2個(gè)量受人為影響較小，因此計(jì)算結(jié)果相對(duì)比較穩(wěn)定。應(yīng)力修正法主要受樁土應(yīng)力比的影響，而樁土應(yīng)力比不易確定。樁身壓縮法的計(jì)算結(jié)果受樁端端承力和樁土應(yīng)力比的影響較大，由于在實(shí)際工程中這2個(gè)參數(shù)都難以準(zhǔn)確確定，因此該法的可操作性不強(qiáng)。諸多工程表明，實(shí)體深基礎(chǔ)法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測沉降值有較大差別。應(yīng)變修正法形式比較簡單，計(jì)算思路清晰，但這種方法所需參數(shù)較多，難以在工程中推廣。故本工程中加固區(qū)沉降采用復(fù)合模量法計(jì)算。

復(fù)合模量法將地基加固中增強(qiáng)體和基體2部分視為一復(fù)合土體，采用復(fù)合壓縮模量Esp來評(píng)價(jià)復(fù)合土體的壓縮性，并用分層總和法計(jì)算S1。

3.3.2下臥層沉降計(jì)算

復(fù)合地基下臥層壓縮量S2仍采用分層總和法計(jì)算，關(guān)鍵在于下臥層中附加應(yīng)力的計(jì)算。下臥層土體中附加應(yīng)力難以精確確定，可采用的近似計(jì)算方法主要有應(yīng)力擴(kuò)散法、等效實(shí)體法、Mindlin-Geddes法和當(dāng)層法。理論上講，等效實(shí)體法和Mindlin-Geddes法更為嚴(yán)密，但由于所需參數(shù)不易確定且計(jì)算比較繁瑣，難以推廣。目前工程中常采用應(yīng)力擴(kuò)散法和當(dāng)層法，應(yīng)力擴(kuò)散法計(jì)算原理簡單，且已積累了較豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，因此本工程采用應(yīng)力擴(kuò)散法計(jì)算下臥層附加應(yīng)力。

應(yīng)力擴(kuò)散法視復(fù)合土體為加固墊層，將作用在其上的荷載按一定的擴(kuò)散角通過復(fù)合土體傳遞至下臥層頂面，如圖2所示。求得下臥層頂面荷載后，即可按彈性理論法求得整個(gè)下臥層的應(yīng)力分布。作用在下臥層頂面的荷載采用下式計(jì)算：

式中：B——復(fù)合地基表面的荷載寬度，m；

D——復(fù)合地基表面的荷載長度，m；

h——復(fù)合地基加固區(qū)厚度，m；

β——應(yīng)力擴(kuò)散角。

圖2　應(yīng)力擴(kuò)散法計(jì)算示意圖

建筑物無相鄰荷載影響，基礎(chǔ)寬度為26m，經(jīng)計(jì)算，地基最終總沉降量S=49.55mm＜60mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

4　質(zhì)量檢驗(yàn)

4.1復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)工程質(zhì)量，確保工程安全。施工完成后，按照有關(guān)規(guī)范要求對(duì)該場地進(jìn)行了3個(gè)點(diǎn)的復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)CFG樁復(fù)合地基承載力，試驗(yàn)結(jié)果如表2和圖3所示。

表2　復(fù)合地基靜力載荷試驗(yàn)結(jié)果表

圖3　復(fù)合地基靜載試驗(yàn)p-s曲線

從圖3可以看出，復(fù)合地基靜力載荷試驗(yàn)曲線屬于漸進(jìn)型的光滑曲線，不存在陡降點(diǎn)。取s/b=0.01（b為方形壓板的寬度，b=1.45m）對(duì)應(yīng)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樁復(fù)合地基承載力值，即CFG樁復(fù)合地基承載力特征值均大于400kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2低應(yīng)變樁身完整性檢測

本工程還采用低應(yīng)變對(duì)場地內(nèi)59根CFG樁的樁身完整性進(jìn)行了檢測，檢測比例為10%。所測的59根CFG樁均屬于完整樁或基本完整樁，沒有影響正常使用的樁。

5　結(jié)束語

CFG樁具有適用范圍廣、承載力高、變形小、施工簡單易行和工程造價(jià)相對(duì)較低的特點(diǎn)，因此近來在各類工程中已得到廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)理論與施工技術(shù)日趨成熟，同時(shí)也取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。從復(fù)合地基靜力載荷試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)看，本工程采用CFG樁復(fù)合地基使地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制，達(dá)到了預(yù)期的地基處理目的。

［1］GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JGJ94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

TU443

B

1004-5716（2016）05-0005-03

2016-01-19

2016-01-20

趙來斌（1975-），男（漢族），內(nèi)蒙古呼和浩特人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事巖土工程領(lǐng)域工作。