CFG樁復(fù)合地基在大型工程中的應(yīng)用--改版

1、.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)算過程以及注意事項(xiàng)，并通過工程實(shí)例進(jìn)一步驗(yàn)證CFG樁復(fù)合地基的實(shí)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（Cement Flyash Gravel）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

2、增加了混合料的和易性并在經(jīng)濟(jì)上有了很大的節(jié)約。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)的減少了樁間土所受應(yīng)力，整體上地基承載力提高而變形減小。 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，為滿足生產(chǎn)設(shè)計(jì)上的需要，必須要進(jìn)行地基處理。 1.1 地質(zhì)條件 擬建場(chǎng)地地形較復(fù)雜，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1623m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，根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告

3、，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16.72 m。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。 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 圖1. 勘探點(diǎn)平面布置圖 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 其他土層對(duì)本工程場(chǎng)地

4、無影響 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 積分得 M抗?c?ABC?2?R2tan?(? 180 cos?ln(sec?tan?)R 式中c土的凝聚力（kPa）； 土的內(nèi)摩擦角（°）； 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， ? 圖2 抗滑移分析簡(jiǎn)圖 此時(shí)在堆取料機(jī)基礎(chǔ)兩側(cè)出現(xiàn)高差。假設(shè)堆取料機(jī)基礎(chǔ)采用的是樁基礎(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)出現(xiàn)水平位移，位移達(dá)到24mm以上。 基于以上幾種方法分析，煤場(chǎng)在130kPa堆載情況下，不

5、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，必須采取加固處理措施。 當(dāng)煤場(chǎng)堆載出現(xiàn)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)，可能出現(xiàn)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 B M滑?B?q?(AD?) 2 2 設(shè)計(jì)方案比選 M抗?c?ABC? ? ? ?R? 2 tan?(1?cos?sec?)d?R 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 適宜建CFG樁復(fù)合地基或1層2-2層軟弱土層，處理后復(fù)合地

6、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承擔(dān)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。 2.21 CFG樁滿足軌道機(jī)承載力及沉降變形要求 CFG樁屬于半剛性樁，可采用長(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)采用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，就形成了一定樁徑、樁長(zhǎng)和間

7、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。 2.23 CFG樁設(shè)計(jì) 樁徑的決定取決于所采用的成樁設(shè)備，根據(jù)CFG樁型施工經(jīng)驗(yàn)，樁徑均選用500mm。CFG樁長(zhǎng)以穿過3層或4層為宜，樁端位于硬塑土層中，根據(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、 2 2 18.0m、13.5m、17.5m和16.0m五個(gè)區(qū)，在第二條堆取料

8、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=pqsili+qpA 式中 p - 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0.196m； qp - 樁端阻力特征值，按勘察 報(bào)告取值360kPa。 2 m=d/de =1.6m。 2.24 褥墊層設(shè)計(jì) 代入求得L1（垂直向）=1.5m,L2（水平向） 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，減少樁間土

9、所受的荷載，從而使物料下地基沉降盡量均勻。通過墊層沉降和淺部土體的側(cè)向位移。通過墊層切向拉力參與與抗滑，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500mm，褥墊層材料為碎石，墊0.93，褥墊層頂面標(biāo) 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 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fcu fcu3RaA=7653kPa，

10、樁體混凝土強(qiáng)度取C15。置換率m fspk=m* RaAp+*(1-m)fsk 式中： fspk - 復(fù)合地基承載力，取 200kPa； Ra - 單樁承載力，取350kN； 基礎(chǔ)中心線 Ap - 樁截面積，取0.196m2； fsk - 處理后樁間土承載力，取 70kPa； - 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： 圖5 B1區(qū)CFG樁布樁大樣圖 24.80 碎石墊層 24.50 樁 圖6 CFG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)忽略褥墊層的壓縮變

11、形。 處理土層參數(shù) 表3 圖層參數(shù)表 表4 復(fù)合地基承載力與沉降變形計(jì)算結(jié)果表 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。經(jīng)驗(yàn)算，料場(chǎng)整體穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.334，大于1.2，故場(chǎng)地整體是穩(wěn)定的。 通過這三年生產(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90 mm，兩邊最小值為20 mm，完全滿足要

12、求。 4 結(jié)論 通過工程實(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)采用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)定性控制上容易達(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)，而且具有很大的發(fā)展空間。 參 考 文 獻(xiàn) 【1】 （GB50007-2002）,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī) 范S. 【2】 （JGJ79-2002）,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 S. 【3】 （DBJ15-31-2003）,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī) 范S. 【4】 （DB42/242-2003）建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī) 范S. 【5】 （JTJ017-96）公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施 工技術(shù)規(guī)范S. 【6】 瞿峰. CFG樁復(fù)合地基處理在工程中的應(yīng) 用J. 江蘇科技信息. 2009 :41-43. 【7】 唐彤芝. CFG樁復(fù)合地基加固深度軟基理 論研究與工程應(yīng)用C. 南京: 巖土工程, 2007