摘要:本文主要結(jié)合工程實(shí)例分析了CFG樁復(fù)合地基中樁長(zhǎng)、樁徑的設(shè)計(jì)及褥墊層的效用及其厚度、材料等設(shè)計(jì)參數(shù)的選用原則，探討了應(yīng)用沉降控制理論進(jìn)行CFG樁復(fù)合地基沉降設(shè)計(jì)的優(yōu)越性及其尚應(yīng)著重考慮的問題。
　　關(guān)鍵詞:復(fù)合地基，CFG樁，褥墊層設(shè)計(jì)
　　
　　1前言
　　CFG樁復(fù)合地基CFG樁復(fù)合地基即水泥粉煤灰碎石樁(CementFly-ashGravelPile,簡(jiǎn)稱CFG樁或CFGP),是由碎石、石屑(或砂)、粉煤灰摻適量水泥加水拌和后形成的高粘結(jié)強(qiáng)度復(fù)合地基。該工藝克服了沉管施工的缺點(diǎn),具有低噪音、無泥漿污染、成孔制樁時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)、成孔穿透能力強(qiáng)、對(duì)地層適用性強(qiáng)、施工效率高等優(yōu)點(diǎn),極大地提高了施工工效,現(xiàn)已成為高層建筑復(fù)合地基處理首選的成樁工藝。CFG樁復(fù)合地基是由樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成的柔性復(fù)合地基,三者缺一不可。本文以某工程地基加固方案為例按沉降控制理論進(jìn)行CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)，分析設(shè)計(jì)中尚應(yīng)注意的問題，為高層建筑地基加固方案優(yōu)選提供依據(jù)。
　　
　　2工程概況
　　某工程為23層剪力墻結(jié)構(gòu)建筑物，局部25層，四坡屋頂�；�礎(chǔ)尺寸為80m×32．5m，總高度72．8m，采用箱型基礎(chǔ)，埋深7．0m。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，箱基底板以下的土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。
　　
　　
　　
　　3CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)
　　設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值取390kPa，經(jīng)計(jì)算，若采用淺基礎(chǔ)，最終沉降量為230mm。按設(shè)計(jì)要求，本場(chǎng)地地基允許變形量40mm。顯然，采用天然地基不能滿足承載力及變形要求。經(jīng)方案比較，決定采用CFG樁復(fù)合地基。
　　3．1a樁設(shè)計(jì)
　　1)復(fù)合地基置換率
　　取樁長(zhǎng)16m，樁徑O．4m，進(jìn)行計(jì)算fspk=mxRa/Ap+B×(1－m)fsk
　　式中：m為復(fù)合地基置換率；Ra為單樁豎向承載力特征值；Ap為樁的截面尺寸；B為樁間土承載力折減系數(shù)，設(shè)計(jì)中取0．85；fsk為天然地基承載力特征值，取150kPa。由式(1)可得單樁豎向承載力特征值表達(dá)式為：
　　
　　Up為樁的周長(zhǎng)；qsi、q分別為第i層土與土性和施工工藝有關(guān)的樁側(cè)阻力特征值、樁端端阻力特征值；Li為第i層土厚度
　　
　　設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值取390kPa，由式(2)得
　　
　　
　　2)樁體強(qiáng)度
　　由單樁豎向承載力計(jì)算樁頂應(yīng)力
　　
　　由樁頂應(yīng)力確定樁體水泥標(biāo)號(hào)：fcu≥36p=3×5．51=16．53MPa，所以樁的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于C20。
　　3)樁數(shù)理論布樁數(shù)
　　                                    
　　式中A為基礎(chǔ)面積，其值為2600m2，則np=
　　實(shí)際布樁1020根。
　　4)配料設(shè)計(jì)
　　根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配料設(shè)計(jì)。每方用水W、水泥c、粉煤灰F、石屑G1。、碎石G2的配料設(shè)計(jì)結(jié)果為W=180kg；C=250kg；F=175kg；G1=450kg；G2=ll30kg。
　　3．2褥墊層設(shè)計(jì)
　　褥墊層的厚度與樁土應(yīng)力比成反比關(guān)系，隨著墊層厚度的增大，樁土應(yīng)力比減小，最厚趨向一定值。工程實(shí)踐表明，褥墊層合理厚度為100～300mm。本工程褥墊層厚度取200mm。此外，褥墊層材料的選用也很重要，不同材料的褥墊層的模量不同，實(shí)踐證明褥墊層材料宜選用中砂、粗砂、級(jí)配砂石或碎石，最大粒徑不宜大于30mm
　　由于卵石咬合力差，施工擾動(dòng)較大，褥墊層不容易保證均勻，故不宜采用卵石作褥墊層的材料。本工程采用粒徑5～20mm碎石作為褥墊層材料較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
　　3．3沉降計(jì)算
　　資料表明，復(fù)合地基的樁數(shù)與沉降量成正比例關(guān)系，隨著樁數(shù)的增加沉降量減少，這表明控制沉降就是控制工程投資。按沉降控制設(shè)計(jì)的思路，作出本工程CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)按不同加固深度(不同樁長(zhǎng))計(jì)算復(fù)合地基置換率與復(fù)合地基沉降的關(guān)系曲線。通過分析比較，本工程采用樁長(zhǎng)16．0m，置換率4．9％的方案較為經(jīng)濟(jì)。
　　本工程是用復(fù)合模量法計(jì)算沉降的，結(jié)果為：s=31．18mm<40mm，滿足設(shè)計(jì)要求。
　　
　　4檢測(cè)及沉降觀測(cè)結(jié)果
　　該工程CFG樁復(fù)合地基施工結(jié)束28d后在現(xiàn)場(chǎng)選6處做單樁復(fù)合地基靜力載荷試驗(yàn)，其單樁復(fù)合地基承載力特征值fspk為395～420kPa，平均值408．6kPa，均大于390kPa，滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)應(yīng)總沉降量為10．3～16．8mm，平均值為13．6mm，也滿足設(shè)計(jì)要求。
　　在上部結(jié)構(gòu)施工過程中，施工單位對(duì)該樓進(jìn)行了近一年半的沉降觀測(cè)，首層開始每層結(jié)構(gòu)完工后均進(jìn)行觀測(cè)，在樓四角及中間共設(shè)8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，頂層結(jié)構(gòu)竣工驗(yàn)收前測(cè)得觀測(cè)點(diǎn)沉降值為25～28．5mm，均未超過40mm。說明上述設(shè)計(jì)與施工均達(dá)到了預(yù)期的目的。
　　
　　5結(jié)語
　　(1)本工程所采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)屬于低強(qiáng)度樁復(fù)合地基法，其施工工藝基本同沉管灌注樁，施工工藝簡(jiǎn)單，一般樁基施工單位均能施工，其樁長(zhǎng)、樁徑及樁身強(qiáng)度較易控制，通過沉降控制設(shè)計(jì)，低強(qiáng)度樁復(fù)合地基法可以較充分發(fā)揮樁體材料的潛能，又可充分利用天然地基承載力，既可有效提高地基承載力，又能減小地基沉降，因此，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
　　(2)復(fù)合地基變形計(jì)算時(shí)計(jì)算深度必須大于復(fù)合土層厚度，避免漏掉樁端以下土層的變形量。
　　(3)復(fù)合地基各復(fù)合土層的壓縮模量應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定的復(fù)合地基承載力特征值／和天然地基承載力來確定，計(jì)算出的沉降量才更為符合實(shí)際。
　　(4)工程實(shí)踐中要慎重選取墊層材料及其確定合理的墊層厚度。

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