謝本怡 ，葉遇春 ，雷才波 ，起大鵬 （.中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，武漢 43000；.楚雄市供排水有限公司，云南 楚雄 675000）

1 引言

CFG 樁復合地基作為一種剛性樁復合地基，具有較大的適用范圍，可處理黏性土、粉土、砂土和自重固結(jié)已完成的素填土地基。市政工程中對地基承載力要求較低， CFG 樁復合地基充分利用了天然地基的承載力，相比于樁基，造價明顯降低，同時還具有工期短、施工質(zhì)量容易控制等特點[1]，因此，CFG 樁復合地基在市政工程中具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 工程概況及地質(zhì)情況

昆明市官渡區(qū)擬建某污水處理站，處理規(guī)模為 10000m3/d。擬建場地現(xiàn)狀為廢棄空地，地勢較為平坦，堆有 大量填土及建筑垃圾。污水處理站擬建建筑物及污水處理構(gòu)筑物共13座，均為地上一層建筑，建筑物基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)，構(gòu)筑物為筏板基礎(chǔ)。場地土層較為復雜，地質(zhì)參數(shù)詳見表 1。

表1 各土層主要物理力學指標建議值表

3 CFG樁復合地基設(shè)計

本工程所處場地表層覆蓋了較厚的填土層，下部為滇池邊常年淤積的泥炭質(zhì)土，土層整體承載力較低，穩(wěn)定性較差。因本工程各單體建筑物所需荷載（見表 2）較低，地基土層分布不均勻，樁端持力層難以確定，故不考慮樁基礎(chǔ)。對于散體材料樁復合地基（如碎石樁）和黏結(jié)體復合地基（如水泥土攪拌樁），在含水率高、高壓縮性不穩(wěn)定土體中成樁效果不好，也不適用于本工程。

綜合以上因素，本工程采用 CFG 樁復合地基作為地基處理方案。

3.1 CFG樁配合比設(shè)計

考慮 CFG 樁在施工過程及后期使用中需要足夠的剛度，CFG 樁設(shè)計樁身無側(cè)限抗壓強度不低于 C20，設(shè)計坍落度150～200mm。根據(jù) JGJ 55—2011 《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》，設(shè)計配合比和水膠比如下：

式中，fcu,0為混凝土配制強度，MPa；fcu,k為混凝土立方體抗壓強度標準值，MPa；σ 為混凝土強度標準差，MPa；W 為單位體積混凝土中水的用量；C 為單位體積混凝土中膠凝材料的用量；a、b 為回歸系數(shù)；fc為膠凝材料 28d 膠砂抗壓強度，MPa。

由式（2）計算得 W/C=0.7，取水膠比 0.65；

計算得：石屑用量 G1=496kg，碎石用量 G2=1198kg。

施工前按上述配比試配, 并按坍落度孔調(diào)整減水劑及水的用量。

3.2 CFG樁復合地基承載力

CFG 樁以水泥和粉煤灰為主要膠結(jié)材料，添加在碎石體中共同作用，同時添加適量改善級配的石屑，從而使樁體獲得膠結(jié)強度并轉(zhuǎn)化為具有剛性樁特點的高黏結(jié)強度樁。CFG 樁在豎向荷載作用下，樁身剛度較大，不易發(fā)生側(cè)向應(yīng)變，樁承受的荷載通過樁周的摩阻力和樁端阻力傳到深層地基中，使地基承載力顯著提高。

CFG 樁屬于有黏結(jié)強度增強體復合地基，其承載力由樁間土承載力和單樁承載力共同組成，根據(jù) JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》[2]，地基承載力按式（3）計算：

CFG 樁單樁承載力 Ra按式（4）計算：

式中，fspk為處理后樁間土承載力特征值，kPa；λ 為單樁承載力發(fā)揮系數(shù)：Ra為單樁承載力特征值，kN；Ap為樁截面面積，m2；為樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)；m 為面積置換率；up為樁周長，m；qsi為樁周第 i 層土的側(cè)阻力特征值，kPa；lpi為樁長范圍內(nèi)第 i層土的厚度，m；αp為樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)；qp為樁端端阻力特征值。

根據(jù)地勘報告顯示，本工程樁端可用持力層較深，樁長較長，為保證 CFG 樁長細比，適當增加樁直徑，取 600mm，樁間距 1500mm。CFG 樁面積置換率 m=0.095，樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)取 0.9。

由式（3）和式（4）計算可得：Ra=165kN，fspk=114kPa。設(shè)計取單樁承載力 150kN，復合地基承載力特征值 110kPa。

3.3 CFG樁沉降計算

剛性樁復合地基樁間土與樁在荷載作用下的荷載分擔與壓縮變形是一種動態(tài)關(guān)系，CFG 樁復合地基沉降計算按照 GB 50007—2012《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》[3]中推薦的復合模量法計算。

加固區(qū)和下臥層土體內(nèi)的應(yīng)力分布采用各向同性均質(zhì)的直線變形體理論，按分層總和法計算變形量：

式中，n 為下臥層土的分層數(shù)；p 為對應(yīng)于荷載效應(yīng)準永久組合時的基礎(chǔ)底面處的附加壓力；ψ 為沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，參照規(guī)范中的表 5.3.5 取值；ζ 為復合模量提高系數(shù)；Esi為基礎(chǔ)地面下第 i 層土的壓縮模量；zi、zi-1分別為基礎(chǔ)地面至第 i 層土、第 i-1 層土底面的距離為基礎(chǔ)地面計算點至第 i 層土、第 i-1 層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。

在本工程中，結(jié)合已計算出的復合地基承載力 fak及其他查表得的已知參數(shù)，可計算出值、復合地基加固區(qū)等效壓縮模量等參數(shù)，代入式（5）應(yīng)用分層總和法，計算出復合地基最終沉降量 S=95mm。

3.4 施工工藝

根據(jù)擬建場地的地基土含水率高、靈敏度高的特性，選用長螺旋壓灌成樁的施工工藝，增強樁間土的壓實擠密效果，施工時應(yīng)采用跳打的施工順序。實際施工過程中出現(xiàn)了充盈系數(shù)較大的問題，通過超灌混凝土，保證了成樁效果。

4 CFG樁復合地基加固效果

CFG 樁復合地基施工完成后，對復合地基進行了單樁承載力試驗和復合地基靜載試驗，載荷板尺寸選用 2.5m×2.5m，覆蓋4根 CFG 樁。

測得單樁承載力 Ra=160kN，復合地基承載力 fspk=120kPa，均較設(shè)計值略大，滿足設(shè)計要求。靜載試驗下 P-S（荷載-沉降）曲線如圖1所示。對復合地基上各單體進行沉降觀測，取6個觀測點（分別布置在細格柵、初沉池、速分池、孢子機、濾布濾池、脫水車間上）的沉降值如圖2所示。

圖1 荷載試驗下沉降量

圖2 沉降觀測記錄表

由沉降觀測結(jié)果可知，經(jīng)過15個月后，沉降趨勢已經(jīng)穩(wěn)定，沉降量在可控范圍內(nèi)，地基處理較為成功。各單體構(gòu)筑物沉降差較小，未出現(xiàn)超過規(guī)范限制的不均勻沉降。

5 結(jié)語

根據(jù)規(guī)范合理選用樁、土、褥墊層等地基相關(guān)參數(shù)，考慮樁土間摩擦，可以較客觀真實地計算出樁土共同工作、復合受力等特點，計算結(jié)果可以指導 CFG 樁復合地基在市政工程中設(shè)計施工。對該污水處理站的泥炭質(zhì)土軟弱地基經(jīng) CFG 樁處理后，復合地基承載力可達 110kPa，可作為滇池邊類似條件下工程的參考經(jīng)驗。