CFG樁復(fù)合地基在大型工程中的應(yīng)用改版

CＦG樁復(fù)合地基在大型工程中的應(yīng)用尹廉華、熊正宏摘要:在某煤場(chǎng)地基處理中,注意場(chǎng)地荷載對(duì)于原三水源明渠的通廊支架基礎(chǔ)的不利影響,利用ＣFＧ樁復(fù)合地基的優(yōu)勢(shì)對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。并給出相應(yīng)的處理措施和建議。在此闡述了CＦＧ樁復(fù)合地基的計(jì)算過(guò)程以及注意事項(xiàng),并通過(guò)工程實(shí)例進(jìn)一步驗(yàn)證ＣFＧ樁復(fù)合地基的有用性.關(guān)鍵詞:煤場(chǎng)；地基處理;CＦG樁復(fù)合地基；應(yīng)用引言：CＦG樁（ＣemenｔFlｙａshGrａvｅl)即水泥粉煤灰碎石樁，是由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥加水拌合而成。其中的粉煤灰代替了一般樁中的水泥,以及樁體不需要配筋,不僅增加了混合料的和易性并在經(jīng)濟(jì)上有了很大的節(jié)省。CFG樁是與樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基的一種高粘結(jié)強(qiáng)度樁。在高荷載的作用下，由于樁頂所受應(yīng)力比樁間土表面的應(yīng)力大，樁將承受的荷載向較深的土層傳遞并相應(yīng)的削減了樁間土所受應(yīng)力，整體上地基承載力提高而變形減小。1工程概況此工程為某煤場(chǎng)區(qū)域地基處理。煤場(chǎng)地位于配套焦?fàn)t工程場(chǎng)地南部，地基處理范圍尺寸:300×135=40５00m2。整個(gè)煤堆場(chǎng)地基處理包括兩部分:煤堆場(chǎng)地基處理和堆取料機(jī)地基處理。整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)上部都分布有松散的人工填土,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等巖土工程條件較弱的地層,為滿意生產(chǎn)設(shè)計(jì)上的需要，必必要進(jìn)行地基處理。1.１地質(zhì)條件擬建場(chǎng)地地形較簡(jiǎn)潔，場(chǎng)區(qū)內(nèi)有小丘，池塘，鄂鋼三水源明渠，其中三水源明渠長(zhǎng)約5５０m，寬約５0m，總體上屬于壟崗地貌，地面標(biāo)高起伏較大，介于16~２３m之間。此場(chǎng)地屬于二級(jí)階地，地基巖土種類較多,分布不均勻，依據(jù)巖土工程勘察報(bào)告,場(chǎng)地內(nèi)主要為第四系沖洪積及殘坡積粘性土，三疊系中上統(tǒng)砂巖、泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r等,場(chǎng)地起伏較大，三水源區(qū)域，標(biāo)高17－18ｍ，水面標(biāo)高在勘察期間為１６。72m.按“中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖”，該地區(qū)地震基本烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.0５g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,擬建構(gòu)筑物可按6度進(jìn)行抗震設(shè)防。圖1.勘探點(diǎn)平面布置圖依據(jù)勘察報(bào)告土工實(shí)驗(yàn)與場(chǎng)地原位測(cè)試結(jié)果，場(chǎng)地各土層相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)如表1表1物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表序號(hào)土層編號(hào)土層名稱含水量ω(％）土粒比重Gs天然孔隙比e天然重度γkN/m３飽和度Sr（％)液限wｌ(%）塑性指數(shù)wp(％）液性指數(shù)Il塑性指數(shù)IＰ12—1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土362.730。9718.429８36210．991５２2-2粉質(zhì)粘土２6２．7２0.711９．69７３3210。43123３粉質(zhì)粘土24２。73０.６8１9.896３７22０.141544殘積土2４2.73０．６7１9。997392３0。08１６其他土層對(duì)本工程場(chǎng)地?zé)o影響１。2地基穩(wěn)定性理論分析１．２1圓弧滑動(dòng)面法分析地基的穩(wěn)定性圖２抗滑移分析簡(jiǎn)圖當(dāng)煤場(chǎng)堆載消滅不利情況時(shí),堆取料機(jī)一側(cè)煤場(chǎng)滿載，而另一側(cè)是空載,此時(shí)，可能消滅的滑動(dòng)面為沿三水源填土區(qū)域發(fā)生圓弧滑動(dòng)，如上圖弧ABＣ所示，ＡC為原明渠寬度，BＤ為明渠中心填土的最大深度，O點(diǎn)為滑弧的園心?；瑒?dòng)力矩為煤堆產(chǎn)生的力矩，而抗滑力矩為滑動(dòng)面上的土體抗剪切強(qiáng)度。即積分得式中c—土的分散力（kＰa）；φ—土的內(nèi)摩擦角（°）；γ—土的重度（kＮ／m３);１.22不均勻沉降對(duì)堆取料機(jī)推移分析在未對(duì)地基進(jìn)行處理的情況下，北煤場(chǎng)與中煤場(chǎng)之間的沉降差可能達(dá)30mm左右，此時(shí)在堆取料機(jī)基礎(chǔ)兩側(cè)消滅高差。假設(shè)堆取料機(jī)基礎(chǔ)接受的是樁基礎(chǔ)，在一側(cè)滿載而另一側(cè)空載的不利情況下，堆取料機(jī)會(huì)消滅水平位移，位移達(dá)到24mm以上?；谝陨蠋追N方法分析,煤場(chǎng)在130kPa堆載情況下,不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象,但其變形已影響到建筑物的使用功能，必須實(shí)行加固處理措施。２設(shè)計(jì)方案比選圖3．總平面定位圖２。1設(shè)計(jì)方案比較表2設(shè)計(jì)方案對(duì)比序號(hào)方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1ＣＦG樁施工工期短,無(wú)擠土效應(yīng),承載力高，抗剪強(qiáng)度高，養(yǎng)護(hù)期短，工程平安有保證，適宜料場(chǎng)一次堆載到設(shè)計(jì)高度。1、成樁費(fèi)用過(guò)大，經(jīng)濟(jì)成本較高;2、外排土量較大。2CFＧ樁＋粉噴樁１、CＦG樁可掌握軌道機(jī)肯定沉降量在100mｍ以內(nèi)；２、粉噴樁施工周期短，對(duì)周邊無(wú)擠土效應(yīng)。在三水源區(qū)域的溝底有較厚的淤泥土,呈流塑狀態(tài),其有機(jī)質(zhì)含量較高，對(duì)于粉噴樁的成樁較為困難，必須大大提高水泥參量，導(dǎo)致成本的不必要增加。3CFG樁+砂石樁１、CFG樁可掌握軌道機(jī)肯定沉降量在100mm以內(nèi);２、堆煤區(qū)荷載不大，選用砂石樁加固，其優(yōu)點(diǎn)之一,可作為軟土中超孔隙水排水路徑,這是接受分期堆載前提；之二,可利用砂石樁本身較高的抗剪強(qiáng)度，提高料場(chǎng)整體穩(wěn)定性.１、砂石樁區(qū)域要進(jìn)行貯礦管理，煤場(chǎng)需分二級(jí)施加才能達(dá)到最終高度；2、待超孔隙水消散(施工結(jié)束后不宜少于28天)才能加荷.擬建場(chǎng)地在勘探深度范圍內(nèi)沒(méi)有影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的構(gòu)造裂開(kāi)帶、滑坡、倒塌、泥石流、采空區(qū)、地面沉降等不良地質(zhì)作用，擬建場(chǎng)地可視為較穩(wěn)定的建筑場(chǎng)地,適宜建筑。場(chǎng)地回填土層較厚且不均勻。建議對(duì)堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)接受CＦＧ樁復(fù)合地基或樁基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)煤場(chǎng)進(jìn)行砂石樁加固或強(qiáng)夯處理.處理對(duì)象為1層～2-２層軟弱土層，樁端進(jìn)入第三層硬塑土層或第四層殘積土層至少0.5m,處理后復(fù)合地基承載力特征值為200kPa.2.2總體設(shè)計(jì)思路復(fù)合地基承載力是由樁間土和樁共同擔(dān)當(dāng)荷載.樁復(fù)合地基承載力取決于樁距、樁徑、樁長(zhǎng)、上部土層和樁尖下臥層土體的物理力學(xué)指標(biāo)以及樁間土內(nèi)外面積比值等因素.2．21CFG樁滿意軌道機(jī)承載力及沉降變形要求CFG樁屬于半剛性樁，可接受長(zhǎng)螺旋壓灌或振動(dòng)沉管成樁工藝。這種樁像剛性樁一樣,可全樁長(zhǎng)發(fā)揮側(cè)阻,樁落在好的土層上時(shí)，具有明顯的端承作用,能夠把上部荷載及褥墊層承載力傳遞至持力層。軌道機(jī)基礎(chǔ)接受ＣFG樁還能夠提高整場(chǎng)地土整體強(qiáng)度，提高土體承載力及抗剪強(qiáng)度。2．22砂石樁增加排水路徑砂石樁在軟弱粘性土中成樁以后,就形成了肯定樁徑、樁長(zhǎng)和間距的樁與樁間土共同組成的復(fù)合,有密實(shí)的砂石樁樁體取代了與樁體體積相同的軟弱土，從而提高了地基的整體穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度。在飽和粘性土地基中，砂石樁體的排水通道作用是砂石樁法處理飽和軟弱粘性土地基的主要作用之一，比之在砂土中的排水作用顯著。由于砂石樁縮短了排水距離,從而可以加快地基的固結(jié)沉降速率.2。２3ＣＦG樁設(shè)計(jì)樁徑的決定取決于所接受的成樁設(shè)備,依據(jù)ＣFG樁型施工閱歷，樁徑均選用500mｍ。CＦＧ樁長(zhǎng)以穿過(guò)3層或4層為宜，樁端位于硬塑土層中，依據(jù)勘察報(bào)告,樁長(zhǎng)在第一條堆取料機(jī)(北側(cè)，靠配煤室)基礎(chǔ)處為１３.５ｍ、1８.0m、1３.5m、1７．５m和１6．0m五個(gè)區(qū)，在其次條堆取料機(jī)（南側(cè),靠爐料廠）基礎(chǔ)處為1３。0ｍ、１４.0m、1５．０m和1３．5ｍ四個(gè)區(qū).CFG單樁承載力估算，估算公式:Ra=μp∑ｑsｉli+qpA式中μp－－樁周長(zhǎng)，取1.57m;qsi--樁側(cè)土摩阻力，按勘察報(bào)告取值；lｉ—-各土層厚度m;A-—樁截面積，取0．1９６m2;ｑｐ-—樁端阻力特征值,按勘察報(bào)告取值3６０kPa。圖4B區(qū)１7米高程分層碾壓擠淤圖現(xiàn)選擇B22１#和B247#孔地層結(jié)構(gòu)計(jì)算,其Ｒa=５92ｋＮ和65４ｋN；現(xiàn)取承載力特征值３5０kＮ.樁體強(qiáng)度f(wàn)cufｃｕ≥3Ｒａ／Ａ=7653kPa，樁體混凝土強(qiáng)度取C15.置換率mfｓpk＝m＊Ra/Ap+β*（1－ｍ)fsk式中:fsｐk——復(fù)合地基承載力，取20０kPa；Ra--單樁承載力,取350kN;Ａp－-樁截面積,取0。196m2；fsk-－處理后樁間土承載力,取7０ｋＰa；β－—樁間土承載力折減系數(shù)，取0.８5。m=0．0809=８。０９%.樁間距Ｓ樁可按矩形布置，則：m=ｄ2/dｅ2代入求得L1（垂直向)=1.5m，Ｌ2（水平向)=１．6m.2.24褥墊層設(shè)計(jì)褥墊層技術(shù)是復(fù)合地基處理的一個(gè)核心技術(shù).砂石褥墊層連通長(zhǎng)螺旋壓灌樁、砂石樁及粉噴樁為一個(gè)整體,并協(xié)調(diào)樁與樁間土荷載分擔(dān)比,調(diào)動(dòng)樁體作用,削減樁間土所受的荷載，從而使物料下地基沉降盡量均勻。通過(guò)墊層沉降和淺部土體的側(cè)向位移。通過(guò)墊層切向拉力參加與抗滑，有利于堆置場(chǎng)穩(wěn)定.ＣFG樁樁頂標(biāo)高設(shè)計(jì)為2５.00m，褥墊層厚度為500ｍm,褥墊層材料為碎石，墊層施工壓實(shí)系數(shù)不小于0.93，褥墊層頂面標(biāo)高為25．0m。２．25施工工藝CFG樁可接受長(zhǎng)螺旋壓灌砼和振動(dòng)沉管成樁工藝，砂石樁接受振動(dòng)沉管施工工藝,這三種施工工藝都在湖北省地區(qū)格外成熟，可以放心使用。然后就是場(chǎng)地整平、加強(qiáng)貯礦管理和檢測(cè)管理。料場(chǎng)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算３.1樁的檢測(cè)在樁檢測(cè)中按規(guī)范要求，檢測(cè)項(xiàng)目包括單樁豎向靜載荷和復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)比例為總樁數(shù)的０.5%及低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)樁身質(zhì)量，檢測(cè)比例為總樁數(shù)的1０％。檢測(cè)時(shí)間為成樁后２８天進(jìn)行。３。２沉降驗(yàn)算選擇Ｂ區(qū)ＣFG樁做沉降驗(yàn)算圖５B1區(qū)ＣＦG樁布樁大樣圖圖６ＣFＧ樁復(fù)合地基剖面圖復(fù)合地基變形分為三個(gè)部分—加固區(qū)的變形量和下臥層的變形量凡以及褥墊層的壓縮變形.在實(shí)際計(jì)算中,通常會(huì)忽視褥墊層的壓縮變形。處理土層參數(shù)表3圖層參數(shù)表序號(hào)土類型土層厚容重飽和重度壓縮模量承載力(m)（ｋＮ／m3)（kＮ/m3）（MPａ）（ｋＰa）1—1素填土１１.78１8。5018．５０3。570２—1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土7．5０15．6015。６０2.5503粉質(zhì)粘土2.501９。5019．501２.６30０4殘積土１．50１9。６０19.60１2。５300表４復(fù)合地基承載力與沉降變形計(jì)算結(jié)果表分區(qū)樁長(zhǎng)（m）復(fù)合地基承載是否滿意要求最終沉降量(mm)Ｂ1—111．０滿意要求6５.21Ｂ１—2１６.５滿意要求92。33B1－314．0滿意要求80。１１Ｂ1－416.0滿意要求92．10Ｂ１－５１4．５滿意要求8５．32B1—6１６.0滿意要求９0。３5Ｂ1－７12。５滿意要求68。４1B2—1１2．0滿意要求67.54B2—２１4.0滿意要求84．33B2-３1２.５滿意要求６6。５３依據(jù)場(chǎng)地內(nèi)地層結(jié)構(gòu),選擇有代表性的工程地質(zhì)剖面為計(jì)算斷面，并將三個(gè)料條及堆取料機(jī)荷載換算成等效荷載高度.最終均勻沉降量不大于100mm。其局部縱向沉降差不大于L／300，橫向沉降差不大于L/6００。軌道直線度在全場(chǎng)內(nèi)允差(水平）±３0mm，跨度方向允差（水平）±1０ｍm。堆煤場(chǎng)地地基承載力特征值不低于１30Kpa，最終沉降量不大于500mm。閱歷算,料場(chǎng)整體穩(wěn)定性平安系數(shù)為1.334，大于1．2，故場(chǎng)地整體是穩(wěn)定的。通過(guò)這三年生產(chǎn)的實(shí)際使用，經(jīng)對(duì)堆取料機(jī)軌道的沉降監(jiān)測(cè)，中間最大值為90mm,兩邊最小值為2０mm，完全滿意要求。４結(jié)論通過(guò)工程實(shí)踐證明，從各方案中比較得出對(duì)堆取料機(jī)軌道基礎(chǔ)接受CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行處理的方案在施工速度快捷,能就地取材,在穩(wěn)定性掌握上容易達(dá)到要求,在經(jīng)濟(jì)上更是很大程度地降低了工程造價(jià).在這種大型的地基處理中,ＣＦG樁復(fù)合地基不失為一種行之有效的地基處理技術(shù),而且具有很大的進(jìn)展空間。參考文獻(xiàn)（GB５0０07—2０0２)，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[S］.(ＪGJ７9－200２)，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》［S].（DBＪ１5－31－20０3)，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》［S].（DB４２/24２—２003)《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》［Ｓ].（ＪTJ0１7—9６）《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》［Ｓ]。瞿峰．CFG樁復(fù)合地基處理在工程中的應(yīng)用［Ｊ］.