CFG桩、碎石桩组合式复合地基应用一例.doc

CFG桩、碎石桩组合式复合地基应用一例裴照堂中国市政工程西北设计研究院 甘肃 兰州 730000【摘要】CFG桩、碎石桩组合式三元复合地基加固深厚软土，处理效果好，具有明显的经济优势，其设计思路值得借鉴。【关键词】CFG桩 组合式复合地基 静载荷试验CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩,是由碎石、石屑、粉煤灰、适量水组成混合料拌和后，采用成桩机械形成的桩体，其桩体强度最高可达C25，相当于刚性桩。CFG桩、碎石桩组合式三元复合地基加固模式，就充分利用了CFG桩的刚性桩特点，即先在软弱地基土中施工碎石桩，组成复合土层，以提高地基土的承载力、减小变形，其后在桩间土内施工CFG桩共同组成组合式三元复合地基。此种方法可以大幅度提高地基承载力。沿海地区某炼油厂拟建几座大型原油罐（12.5万立方米），根据地层情况及大型油罐荷重大、基础底面积大的特点，地基设计拟采用CFG桩、碎石桩组合式复合地基加固模式，复合地基承载力要求达到280kPa。为检验布桩方案的合理性，进一步改进设计参数，在场地内进行了试桩并进行了多个项目的检测，经改进设计参数后施工顺利通过验收。1 场地岩土工程条件场地内地层为第四系冲积物，其岩性以粘土为主，其次为砂层，具体见表1。表1 场地地层岩土工程特性统计表层号 地层 层厚 承载力 压缩摸量 侧模组阻力 端阻 （m） fak（kPa） ES(MPa) qsi（kPa） qp（kPa）1 素填土 0.503.80 702 淤泥 0.606.00 45 1.5 73 粗砂 0.804.00 110 4.5 124 淤泥质粘土 1.605.70 55 2.8 95-1 灰黄色粘土 0.704.50 130 5.0 235-2 灰色粘土 10.3019.90 125 4.5 20 6 粗砂 1.908.10 170 10.0 42 2200 7 粘土 2.7020.80 135 5.5 32 1700 8 粗砂 1.509.20 200 14.0 9 粘土 2.8015.80 160 7.5 10 中砂 3.5013.70 210 12.0 11 粘土 4.0011.80 170 8.50 12 粗砂 3.107.80 210 12.0 13 粘土 揭穿6.70 160 7.5场地内地下水类型属第四系孔隙潜水，地下水位埋深为0.031.50m。2 复合地基设计2.1 地基基础方案选定设计采用碎石桩、CFG桩两种桩型联合加固软土的地基处理模式，以进一步提高地基承载力，层粗砂层可做CFG桩桩端持力层。此种方法适宜于处理本场地软弱地层，并且比其它地基处理方式经济。 2.2 布桩根据场地地层及上部荷载要求，确定布桩型式为：碎石桩桩径800mm，有效桩长6m，桩间距1.5m，置换率22%；CFG桩桩径400mm，有效桩长20.0m，桩间距1.5m，置换率5.6%。当CFG桩桩直径为400mm，桩顶埋深1.5m，有效桩长为20.00m，桩体强度C20（桩端进入持力层层深度应不小于1.5d）。估算CFG桩单桩竖向承载力特征值为600kN。图1 桩平面布置图3 试桩概况施工前在场地进行了试桩，碎石桩采用振冲法施工，CFG桩采用长螺旋钻孔管内泵压灌法施工。到龄期后，首先对CFG桩体进行了低应变动力检测，检测结果显示桩体平均波速偏低，发现个别桩头有孔洞。然后对场地内3根CFG单桩、2组CFG桩单桩复合地基、1组碎石桩单桩复合地基及1组多桩（2根CFG桩、2根碎石桩承压板面积2.122.12m2）复合地基进行了静载试验，由试验数据及Qs曲线分析：单桩极限承载力 600- 1000kN，复合地基承载力特征值295kPa，具体试验数据见表2，静载荷试验曲线见图2。 表2 复合地基竖向抗压静载荷试验数据表15单桩复合荷载（kPa）75150225300375450525600675沉降（mm）5.4110.7816.7321.9427.1432.6437.8744.0666.3316单桩复合荷载（kPa）90180270360450540630665沉降（mm）2.684.185.537.079.2111.7517.4420.28s-4单桩复合荷载（kPa）50100150200250300350400450500沉降（mm）1.584.878.8613.2418.7325.5634.2343.1053.3168.8412-13单桩复合荷载（kPa）120180240300360420480540600660沉降（mm）4.917.369.1110.8612.6314.7116.9519.4725.6269.59 图2 复合地基竖向抗压静载荷试验曲线在进行多桩复合地基静载荷试验的同时，分别在CFG桩顶、碎石桩顶和桩间土中埋设土压力盒，进行了桩土应力比观测，桩土应力比曲线见图3。 图3 复合地基CFG桩桩土应力比曲线多桩复合地基CFG桩土应力比观测结果图3显示， CFG桩顶压力与承压板压力成正比增加； CFG桩土应力比与荷载成正比，荷载越大，CFG桩承担的比例越大，荷载有向CFG桩集中的趋势。在多桩复合地基承载力特征值300kPa时，CFG桩与桩间土应力比为18.12，CFG桩与碎石桩应力比为15.89，后者低于前者说明碎石桩承载力高于土承载力。从总体试验结果来看，在本场地采用CFG桩、碎石桩组合式复合地基处理方案是可行的。4 施工与验收针对试桩中出现的问题，鉴于CFG桩桩体强度是控制单桩与复合地基承载力的主要因素，因此在工程设计时为提高CFG桩上部桩体成桩质量，确定工程桩施工时在CFG桩体上部加插6米钢筋笼，碎石桩桩径扩大至1000 mm，置换率提高至35%，并加强施工管理，严格控制施工质量。经过采取上述措施，在CFG桩成桩龄期后进行了检测：通过桩体低应变动力检测，未发现严重缺陷桩，均为合格桩；通过单桩复合地基静载荷试验检测（见表3），确定CFG桩复合地基极限承载力560kPa，满足设计要求。工程顺利通过验收进入基础施工阶段。表3 单桩复合地基竖向抗压静载荷试验数据表（承压板1.50m1.50m）荷载 桩号70（kPa）140（kPa）210（kPa）280（kPa）350（kPa）420（kPa）490（kPa）560（kPa）0（kPa）02-c4751.553.344.826.237.618.8410.1611.297.2402-c9851.563.756.229.0811.9214.9718.0621.2713.7802-c21234.288.0010.4012.5014.4816.6118.8121.4315.6703-c11160.942.685.208.0111.8516.4420.7724.3815.9303-c11841.653.515.427.5110.1513.1616.0318.5413.2703-c17442.044.547.189.9512.8316.2119.6222.9716.2403-c19972.093.835.096.267.508.7810.1611.778.245 结语本项工程基于场地的工程地质条件，优选CFG桩、碎石桩组合式三元复合地基处理型式加固地基土，并通过试桩及检测试验, 合理调整了施工参数，使工程顺利通过验收，为建设方节约了工程建设投资。其工程实践亦为类似工程提供了经验，值得在适用的土质中