李鴻瑋

（甘肅第五建設(shè)集團(tuán)公司，甘肅 天水 741000）

0 引言

甘肅天水地處濕陷性黃土地區(qū)，目前隨著城市化進(jìn)程步伐的加快，可用土地資源越來(lái)越少，建設(shè)用地由河漫灘低階地逐步向高階地拓展，而高階地濕陷性黃土層較厚，可靠持力層埋藏較深，在此地基上建造高層建筑，地基處理一方面需要全部或大部分消除地基土的濕陷性，另一方面要使處理后的地基具有足夠高的承載能力，以滿足高層建筑對(duì)地基性能的要求。僅靠以往采用樁基直接穿過(guò)濕陷性黃土層，使樁尖進(jìn)入可靠持力層（如砂卵石層，泥巖層等）的方法，對(duì)于大厚度黃土地基此方法因造價(jià)昂貴，變得越來(lái)越不大可能。因此，在現(xiàn)有地基處理方法的基礎(chǔ)上，能否試驗(yàn)研究一種在大厚度濕陷性黃土地基，既安全可靠又經(jīng)濟(jì)適用的地基處理方法，是工程技術(shù)人員需要解決的一個(gè)課題。

本文針對(duì)以上問(wèn)題，首次提出采用“灰土樁+CFG樁”復(fù)合地基處理的解決方案，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，取得了該地基處理方法的施工參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，最終用于工程實(shí)踐。該地基處理方法的成功應(yīng)用，對(duì)同類地區(qū)地基處理設(shè)計(jì)施工具有一定的參考價(jià)值，推廣應(yīng)用前景廣闊。

1 工程概況

某拆遷安置住宅小區(qū)，占地245畝，規(guī)劃設(shè)計(jì)建造25棟11～17層的高層住宅樓，總建筑面積22.6萬(wàn)m2，剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，地下室及車庫(kù)底板埋深7.0 m。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

據(jù)場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告所示，建設(shè)場(chǎng)地位于藉河南岸Ⅲ級(jí)階地上，屬第四系Ⅳ級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地，根據(jù)巖土性質(zhì)土層自上而下分布為：

粉質(zhì)粘土①：黃褐色，土質(zhì)均勻，天然含水率在11%～22%之間，呈硬塑至可塑狀態(tài)，稍密。土層厚度19～21m。該土層具有濕陷性，總濕陷量為1096.5mm，自重濕陷量為757.2 mm，承載力特征值為125 kPa。

粉質(zhì)粘土②：黃褐色，土質(zhì)均勻，天然含水率在22%～28.4%之間，呈可塑至軟塑狀態(tài)，無(wú)濕陷性。承載力特征值為125 kPa，土層厚度16.5～17.5 m。

圓礫③：色雜，成份以石英巖、花崗巖、砂巖為主。磨圓度一般，局部含有厚度0.3～1.2m的粉質(zhì)粘土夾層，呈透鏡體分布，本層厚度2.5～3.5m。承載力特征值為350 kPa。

泥巖④：新近系，灰綠色為主，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。表層0.5～0.9 m為強(qiáng)風(fēng)化層，分布普遍，層頂埋深42.1～45.5 m。承載力特征值為500 kPa。

地下水埋深約30 m，系潛水類。

3 地基處理方案

針對(duì)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，結(jié)合建筑物特點(diǎn)，選擇剛?cè)釓?fù)合樁處理濕陷性黃土地基，即采用“灰土樁（柔性樁）+CFG樁（剛性樁）”復(fù)合地基。首先進(jìn)行灰土擠密樁施工，消除地基土濕陷性，灰土擠密樁樁徑0.4 m；樁長(zhǎng)13 m（扣除基坑開(kāi)挖深度7.0 m后，濕陷性土層厚度為12～1 3m）；樁間距0.9 m；正三角形布置。其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，以土治土，可減少基坑大量余土外運(yùn)。缺點(diǎn)是處理后的地基承載力只能達(dá)到原地基土的2倍，即250 kPa左右，滿足不了高層建筑對(duì)承載力的要求?；彝翑D密樁施工完工15天后，再進(jìn)行CFG樁的施工，用于提高地基承載力之目的用于消除地基濕陷性之目的，用于提高地基承載力之目。

4 施工

4.1 灰土樁施工

樁徑0.4 m；樁長(zhǎng)13 m；樁間距0.9 m；正三角形布置；灰土比例3∶7；4.5噸柴油打樁機(jī)鋼管沖擊孔成，機(jī)械夯填?；彝翗妒┕ぐ础稘裣菪渣S土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025—2004）要求進(jìn)行。

4.2 CFG樁施工

待灰土樁施工完成15天后，按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79—2012）要求進(jìn)行。CFG樁施工參數(shù)：樁徑0.4 m；樁長(zhǎng)18m，樁間距1.8 m×1.559 m，矩形布置（CFG樁約占灰土樁的25%）；C15混凝土，長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔，泵送混凝土壓力灌注。施工工藝為：鉆機(jī)就位→穩(wěn)定長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)、雙向校正→慢速鉆進(jìn)→復(fù)查鉆桿垂直度→繼續(xù)鉆進(jìn)→做好記錄，測(cè)量孔深→達(dá)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高止→接通動(dòng)力頭上部高壓膠管與預(yù)先準(zhǔn)備好的灌注膠管→邊壓灌邊逐步提拔鉆桿→繼續(xù)壓灌、逐步提拔鉆桿直至達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高→停止壓灌、將鉆桿全部提出至鉆頭剛離開(kāi)地面→停止動(dòng)力頭上升→清除孔口渣土→鉆機(jī)移位。

5 試驗(yàn)檢測(cè)

5.1 試驗(yàn)檢測(cè)的內(nèi)容及目的

1）3∶7 灰土和素土室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)各一組，以確定灰土和素土最佳含水量和最大干密度，作為判定樁體灰土壓實(shí)系數(shù)和樁間土擠密系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。

2）實(shí)測(cè)樁體灰土和樁間土干密度各6組，用于判定樁體灰土壓實(shí)系數(shù)和樁間土擠密系數(shù)是否達(dá)到規(guī)范要求，并以此間接判定地基土濕陷性是否消除。

3）CFG樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)前后，樁身完整性檢測(cè)。以判定CFG樁樁身施工質(zhì)量等。

4）CFG樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)3個(gè)（根），以確定CFG樁單樁豎向抗壓承載力特征值。

5）“灰土樁+CFG樁”復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)3個(gè)，以最終確定地基承載力特征值，能否滿足工程要求。

5.2 試驗(yàn)檢測(cè)方法

本次全部試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目，其試驗(yàn)檢測(cè)方法均按現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

5.3 試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

1）3∶7 灰土室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳含水率為23.2%，最大干密度為1.53 g/cm3，素土室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳含水率為17.6%，最大干密度為 1.61 g/cm3。

2)實(shí)測(cè)6組樁體灰土干密度最小為1.49 g/cm3，最大為1.51 g/cm3，計(jì)算樁體灰土壓實(shí)系數(shù)最小為0.974，最大為0.987，均不小于規(guī)范要求的0.97，樁體灰土質(zhì)量符合要求。實(shí)測(cè)6組樁間土干密度最小為1.50 g/cm3，最大為1.52 g/cm3，計(jì)算樁間土擠密系數(shù)最小為0.932，最大為0.944，均不小于規(guī)范要求0.93。依據(jù)以往大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料表明，當(dāng)樁間土干密度不小于1.50 g/cm3（或樁間土擠密系數(shù)不小于0.93）時(shí)，可判定地基土濕陷性已消除。同時(shí)也證明選取的施工參數(shù)樁間距0.9 m是適宜的，大于0.9 m濕陷性不能消除，小于0.9 m施工困難，第三遍樁難以打入和拔出。

3）對(duì)試驗(yàn)區(qū)CFG樁全數(shù)進(jìn)行了低應(yīng)變樁身完整性檢測(cè)，結(jié)果表明全部為Ⅰ類樁。并對(duì)3根做完靜載荷試驗(yàn)的CFG樁又進(jìn)行了樁身完整性檢測(cè)，結(jié)果為Ⅰ類樁。表明試驗(yàn)前后樁身質(zhì)量完好。

4）對(duì)3根CFG樁進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，3根試驗(yàn)樁豎向最大加荷量達(dá)到900 KN時(shí)，仍能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，總沉降量分別為9.41 mm、7.03 mm和6.16 mm，平7.53 mm，試驗(yàn)終止時(shí)尚未達(dá)到破壞荷載，將最大加荷量900 KN，視為單樁豎向抗壓極限承載力，故CFG樁在自然含水量狀態(tài)下單樁豎向抗壓承載力特征值應(yīng)評(píng)定為450 kN。

5）最后對(duì)“灰土樁+CFG樁”復(fù)合地基選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)，采用1.8 m×1.559 m矩形承壓板，面積2.806 m2，試驗(yàn)結(jié)果表明最大加荷量為700 kPa時(shí)，沉降仍能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，最大沉降量分別為8.91 mm，9.56 mm，10.42 mm，平均9.63 mm，由于試驗(yàn)終止時(shí)尚未達(dá)到破壞荷載，只能將最大加荷量700KPa除以安全系數(shù)2等于350 kPa，將350 kPa作為“灰土樁+CFG樁”復(fù)合地基承載力特征值。

6 經(jīng)濟(jì)分析

筆者用同一棟樓，采用機(jī)械成孔泥漿護(hù)壁灌注樁方案與采用“灰土樁+CFG樁”復(fù)合地基方案，對(duì)地基基礎(chǔ)部分進(jìn)行了建造成本對(duì)比分析，結(jié)果表明，前者比后者地基基礎(chǔ)部分多支出成本每建筑平方米450元，采用后者整個(gè)小區(qū)建設(shè)（不包括地下車庫(kù)）可節(jié)省投資5000多萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

7 結(jié)語(yǔ)

1）“灰土樁+CFG樁”復(fù)合地基在大厚度濕陷性黃土地區(qū)高層建筑中的成功應(yīng)用，開(kāi)辟了該地基處理方法在濕陷性黃土地區(qū)應(yīng)用的先河。對(duì)同類地區(qū)地基處理設(shè)計(jì)施工具有一定的參考價(jià)值。

2）灰土樁復(fù)合地基是目前消除黃土地基濕陷性最成熟也是最有效的一種地基處理方法，其承載能力一般為原地基土的2倍。單純的CFG樁復(fù)合地基通過(guò)調(diào)整施工參數(shù)即可獲得理想的承載能力，兩種方法有機(jī)結(jié)合，前者消除濕陷性，后者提高承載能力，起到了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的作用。對(duì)用于提高承載能力的CFG樁的施工參數(shù)，宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)來(lái)確定。

3）“灰土樁+CFG樁”復(fù)合地基，因工藝簡(jiǎn)單，施工方便，綠色環(huán)保，造價(jià)低廉，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

4）開(kāi)展對(duì)應(yīng)用工程的持續(xù)跟蹤觀測(cè)，積累資料，進(jìn)一步檢驗(yàn)地基處理效果的可靠性。

[1]馮志焱.濕陷性黃土地基[M].北京：科學(xué)出版社.2009.

[2]劉景蘭等.CFG樁在復(fù)合地基中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)：自科版,2009,6(01):99-101.

[3]龔曉南等.地基處理手冊(cè)（第三版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[4]陜西省建筑科學(xué)研究院.GB50025-2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.

[5]JG579-2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013.

[6]福建省建筑科學(xué)研究院.JG5340-2015,建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2015.