CFG樁和灰土擠密樁復(fù)合地基的應(yīng)用

田 葉 軍

(山西晉設(shè)拓凡建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，山西 太原 030013)

0 引言

根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，在進(jìn)行地基處理作業(yè)的時(shí)候只有選擇不同的地基才能確保整個(gè)建筑工程的施工質(zhì)量得到保障。在制定地基處理方案的時(shí)候，要全面、系統(tǒng)的考量各種因素，根據(jù)建筑現(xiàn)場的實(shí)際情況以及主要的地基種類等多個(gè)角度進(jìn)行分析，最終總結(jié)出具有一定針對性的地基處理方案。山西省太原市的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是以濕陷性黃土為主，如果大量的使用鋼筋混凝土澆筑而成的灌注樁對相應(yīng)建筑工程的地基進(jìn)行加固，整個(gè)工程的成本較高，不利于控制成本。所以，要使用灰土擠密樁和CFG樁符合地基，在對整個(gè)建筑形成有效支撐的同時(shí)，還不會受到黃土層下陷的干擾。

1 主要特點(diǎn)

1.1 灰土擠密樁特點(diǎn)

灰土擠密樁的性價(jià)比較高，加工方式簡單，可以就地取材，通過簡單的加工流程就可以制備大量的灰土原料?；彝翑D密樁主要使用在濕陷型地質(zhì)結(jié)構(gòu)的施工場地中，具有良好的加固作用，可以有效的提高整個(gè)建筑的穩(wěn)定性。但是對質(zhì)量較大的高層建筑而言，灰土擠密樁無法為整個(gè)建筑提供足夠的承載力，所以灰土擠密樁一般都使用在高度較低的建筑工程中。

1.2 CFG樁特點(diǎn)

CFG樁最大的優(yōu)勢在于承載力較大，而且施工流程簡便，基于CFG樁的地基處理作業(yè)整體難度不大，而且施工的效率較高。CFG樁主要使用在中高層建筑的地基處理工作中，可以為質(zhì)量較大的建筑提供足夠的支撐力。但是CFG樁對周邊土層沒有良好的擠密約束作用，對濕陷型黃土而言，沒有辦法將整個(gè)土層控制在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。

綜合而言，灰土擠密樁和CFG樁各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際使用的時(shí)候，要根據(jù)整個(gè)建筑工程的實(shí)際情況制定出合理的地基處理方案，能夠使灰土擠密樁和CFG樁之間形成優(yōu)勢互補(bǔ)，進(jìn)而使整個(gè)地基處理工作的效率達(dá)到預(yù)期的效果。

2 工程概況

2.1 基本情況

本工程為太原市某小區(qū)住宅樓，建設(shè)場地位于太原市東部，地上30層，地下3層，結(jié)構(gòu)總高度90.15 m。結(jié)構(gòu)類型為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用梁板式筏板基礎(chǔ)。本工程根據(jù)山西省某地質(zhì)工程勘察院提供的《某高層住宅樓巖土工程勘察報(bào)告》，場地屬穩(wěn)定場地,場地為自重濕陷性場地，地基濕陷等級Ⅱ級。本工程地基處理采用水泥粉煤灰碎石樁(簡稱CFG樁)加灰土及素土擠密樁復(fù)合地基土處理的方法來消除全部濕陷和提高地基承載力。

2.2 場地的工程地質(zhì)條件

場地的工程地質(zhì)條件見表1。

表1 自然條件調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 地基處理項(xiàng)目實(shí)際施工流程

3.1 灰土擠密樁設(shè)計(jì)

灰土擠密樁分布于主樓樓座下，要求施工單位先施工該部分灰土擠密樁，待灰土擠密樁完全消除樓座下樁長深度范圍內(nèi)濕陷性后，方可進(jìn)行素土樁及CFG樁施工。為防止擠密樁后期成樁困難，灰土擠密樁施工順序可采用由內(nèi)向外，隔行跳打的方式進(jìn)行。本工程設(shè)計(jì)灰土擠密樁1 592根，樁徑450，正三角形布樁，樁距為1.1 m和0.9 m，有效樁長分別為18.8 m。

1)灰土擠密樁施工：灰土擠密樁采用沖擊成孔，樁孔內(nèi)的填料用2∶8灰土，壓實(shí)系數(shù)不小于0.97；2∶8灰土：采用粉質(zhì)粘土，不得使用塊狀粘土和砂質(zhì)粉土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應(yīng)過篩，其顆粒不得大于15 mm，石灰采用新鮮消石灰，其顆粒不得大于5 mm。

2)樁端持力層位于⑤粉質(zhì)粘土+粉土層。要求有效的樁長深度內(nèi)場地土濕陷全部消除。

3)要求處理后的地基承載力特征值不小于180 kPa。

在基礎(chǔ)墊層與樁頂之間設(shè)300 mm厚褥墊層，范圍外擴(kuò)至基礎(chǔ)邊外500。褥墊層材料采用三七灰土。褥墊層鋪設(shè)采用靜力壓實(shí)法，夯填度不得大于0.9。

3.2 素土樁設(shè)計(jì)

灰土擠密樁施工完畢滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行素土擠密樁施工，素土擠密樁分布于主樓樓座周邊外擴(kuò)部分，素土樁樁徑為450 mm,有效樁長為15 m,樁距1.1 m(正方形布樁)的樁801根，樁距1.1 m(正三角形布樁)的樁856根。

1)成孔方式需采用沖擊成孔(成孔所用的錘重應(yīng)大于5 t)，嚴(yán)禁采用機(jī)械鉆孔、掏土法施工。

2)采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法進(jìn)行填料，要求夯錘重不宜小于成孔的錘重,強(qiáng)夯后的孔徑不小于450 mm,樁端持力層位于⑤粉質(zhì)粘土+粉土層。樁體填料采用素土，向孔內(nèi)填料前孔底必須夯實(shí)；分層回填、分層夯實(shí)時(shí)，樁體內(nèi)的平均壓實(shí)系數(shù)值均不應(yīng)小于0.97。鋪設(shè)褥墊層前，應(yīng)將樁頂標(biāo)高以上的預(yù)留松動土層挖除。

3)土料選用粉質(zhì)粘土，有機(jī)質(zhì)含量不得大于5%,不應(yīng)使用塊狀粘土和砂質(zhì)粉土，土料中不得含有松軟雜質(zhì),并應(yīng)過篩,其顆粒不得大于5 mm。

4)成孔擠密應(yīng)間隔分批進(jìn)行，孔成后應(yīng)及時(shí)夯填。預(yù)留松動土層厚度不小于1 000 mm。

5)破樁高度不小于500 mm。

3.3 CFG樁設(shè)計(jì)

地基濕陷性消除滿足設(shè)計(jì)要求后，最后施工CFG樁，CFG樁分布于主樓樓座下， CFG樁952根,樁徑為400 mm,有效樁長均為16.5 m，樁距1.1 m(正方形布樁)，樁體混合料強(qiáng)度等級不小于C20。

1)樁體材料配比由施工單位根據(jù)試驗(yàn)確定。施工可采用長螺旋鉆孔,管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝,施工的坍落度為160～200。

2)樁端持力層位于⑤粉質(zhì)粘土+粉土層。

3)打樁過程中,抽樣做混合料試塊,每臺機(jī)械1 d應(yīng)做一組(3塊)試塊(邊長為150 mm的立方體),測定28 d強(qiáng)度。

4)破樁高度不小于500 mm。

5)冬期施工時(shí)混合料入孔溫度不得低于5 ℃，對樁頭和樁間土應(yīng)采取保溫措施。

3.4 基樁檢測要求

1)各抽取灰土及素土擠密樁總樁數(shù)的1.5%進(jìn)行全長樁身檢驗(yàn)；檢驗(yàn)內(nèi)容包括施工記錄、全部處理深度樁體和樁間土的干密度、壓實(shí)系數(shù)、擠密系數(shù)(3個(gè)孔之間土的平均擠密系數(shù)不小于0.93)及樁間土的濕陷性。要求灰土及素土擠密樁樁長范圍內(nèi)濕陷性全部消除。

2)地基竣工驗(yàn)收時(shí)，需進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于樁總數(shù)的0.5%，且每項(xiàng)單體工程不應(yīng)少于3點(diǎn)。要求主樓處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于560 kPa。抽取不少于總樁數(shù)的10%的CFG樁進(jìn)行低應(yīng)變動力試驗(yàn)，檢測樁身完整性。

3.5 第三方檢測結(jié)果

施工完畢后，按照設(shè)計(jì)要求根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行了檢測，灰土及素土擠密樁在樁長深度范圍內(nèi)所取樣土均消除濕陷性，樁間土擠密系數(shù)、樁體壓實(shí)系數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，復(fù)合地基平均承載力為607.6 kPa,滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

通過對灰土擠密樁和CFG樁復(fù)合地基的研究工作可以發(fā)現(xiàn)，先使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的灰土或素土擠密樁對建筑區(qū)域的黃土層進(jìn)行加固，再使用CFG樁來提高整個(gè)地基的承載力、抗變形能力，形成了良好的加固作用。該復(fù)合地基完美的彌補(bǔ)了灰土擠密樁和CFG樁的缺陷，產(chǎn)生了一加一大于二的施工效果。所以，為了應(yīng)對我國高層建筑未來發(fā)展的趨勢，還要從多個(gè)角度進(jìn)行分析和研討，制定出性價(jià)比更高的地基類型，進(jìn)而切實(shí)提高我國高層建筑的施工質(zhì)量，最終有效的推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。