摘要:本文主要結(jié)合工程實例分析了CFG樁復合地基中樁長、樁徑的設計及褥墊層的效用及其厚度、材料等設計參數(shù)的選用原則，探討了應用沉降控制理論進行CFG樁復合地基沉降設計的優(yōu)越性及其尚應著重考慮的問題。
　　關鍵詞:復合地基，CFG樁，褥墊層設計
　　
　　1前言
　　CFG樁復合地基CFG樁復合地基即水泥粉煤灰碎石樁(CementFly-ashGravelPile,簡稱CFG樁或CFGP),是由碎石、石屑(或砂)、粉煤灰摻適量水泥加水拌和后形成的高粘結(jié)強度復合地基。該工藝克服了沉管施工的缺點,具有低噪音、無泥漿污染、成孔制樁時不產(chǎn)生振動、成孔穿透能力強、對地層適用性強、施工效率高等優(yōu)點,極大地提高了施工工效,現(xiàn)已成為高層建筑復合地基處理首選的成樁工藝。CFG樁復合地基是由樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成的柔性復合地基,三者缺一不可。本文以某工程地基加固方案為例按沉降控制理論進行CFG樁復合地基設計，分析設計中尚應注意的問題，為高層建筑地基加固方案優(yōu)選提供依據(jù)。
　　
　　2工程概況
　　某工程為23層剪力墻結(jié)構(gòu)建筑物，局部25層，四坡屋頂。基礎尺寸為80m×32．5m，總高度72．8m，采用箱型基礎，埋深7．0m。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，箱基底板以下的土層物理力學性質(zhì)指標見表1。
　　
　　
　　
　　3CFG樁復合地基設計
　　設計要求復合地基承載力特征值取390kPa，經(jīng)計算，若采用淺基礎，最終沉降量為230mm。按設計要求，本場地地基允許變形量40mm。顯然，采用天然地基不能滿足承載力及變形要求。經(jīng)方案比較，決定采用CFG樁復合地基。
　　3．1a樁設計
　　1)復合地基置換率
　　取樁長16m，樁徑O．4m，進行計算fspk=mxRa/Ap+B×(1－m)fsk
　　式中：m為復合地基置換率；Ra為單樁豎向承載力特征值；Ap為樁的截面尺寸；B為樁間土承載力折減系數(shù)，設計中取0．85；fsk為天然地基承載力特征值，取150kPa。由式(1)可得單樁豎向承載力特征值表達式為：
　　
　　Up為樁的周長；qsi、q分別為第i層土與土性和施工工藝有關的樁側(cè)阻力特征值、樁端端阻力特征值；Li為第i層土厚度
　　
　　設計要求復合地基承載力特征值取390kPa，由式(2)得
　　
　　
　　2)樁體強度
　　由單樁豎向承載力計算樁頂應力
　　
　　由樁頂應力確定樁體水泥標號：fcu≥36p=3×5．51=16．53MPa，所以樁的設計抗壓強度應不小于C20。
　　3)樁數(shù)理論布樁數(shù)
　　                                    
　　式中A為基礎面積，其值為2600m2，則np=
　　實際布樁1020根。
　　4)配料設計
　　根據(jù)室內(nèi)試驗或經(jīng)驗進行配料設計。每方用水W、水泥c、粉煤灰F、石屑G1。、碎石G2的配料設計結(jié)果為W=180kg；C=250kg；F=175kg；G1=450kg；G2=ll30kg。
　　3．2褥墊層設計
　　褥墊層的厚度與樁土應力比成反比關系，隨著墊層厚度的增大，樁土應力比減小，最厚趨向一定值。工程實踐表明，褥墊層合理厚度為100～300mm。本工程褥墊層厚度取200mm。此外，褥墊層材料的選用也很重要，不同材料的褥墊層的模量不同，實踐證明褥墊層材料宜選用中砂、粗砂、級配砂石或碎石，最大粒徑不宜大于30mm
　　由于卵石咬合力差，施工擾動較大，褥墊層不容易保證均勻，故不宜采用卵石作褥墊層的材料。本工程采用粒徑5～20mm碎石作為褥墊層材料較為經(jīng)濟實用。
　　3．3沉降計算
　　資料表明，復合地基的樁數(shù)與沉降量成正比例關系，隨著樁數(shù)的增加沉降量減少，這表明控制沉降就是控制工程投資。按沉降控制設計的思路，作出本工程CFG樁復合地基設計按不同加固深度(不同樁長)計算復合地基置換率與復合地基沉降的關系曲線。通過分析比較，本工程采用樁長16．0m，置換率4．9％的方案較為經(jīng)濟。
　　本工程是用復合模量法計算沉降的，結(jié)果為：s=31．18mm<40mm，滿足設計要求。
　　
　　4檢測及沉降觀測結(jié)果
　　該工程CFG樁復合地基施工結(jié)束28d后在現(xiàn)場選6處做單樁復合地基靜力載荷試驗，其單樁復合地基承載力特征值fspk為395～420kPa，平均值408．6kPa，均大于390kPa，滿足設計要求，對應總沉降量為10．3～16．8mm，平均值為13．6mm，也滿足設計要求。
　　在上部結(jié)構(gòu)施工過程中，施工單位對該樓進行了近一年半的沉降觀測，首層開始每層結(jié)構(gòu)完工后均進行觀測，在樓四角及中間共設8個觀測點，頂層結(jié)構(gòu)竣工驗收前測得觀測點沉降值為25～28．5mm，均未超過40mm。說明上述設計與施工均達到了預期的目的。
　　
　　5結(jié)語
　　(1)本工程所采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)屬于低強度樁復合地基法，其施工工藝基本同沉管灌注樁，施工工藝簡單，一般樁基施工單位均能施工，其樁長、樁徑及樁身強度較易控制，通過沉降控制設計，低強度樁復合地基法可以較充分發(fā)揮樁體材料的潛能，又可充分利用天然地基承載力，既可有效提高地基承載力，又能減小地基沉降，因此，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
　　(2)復合地基變形計算時計算深度必須大于復合土層厚度，避免漏掉樁端以下土層的變形量。
　　(3)復合地基各復合土層的壓縮模量應由現(xiàn)場試驗測定的復合地基承載力特征值／和天然地基承載力來確定，計算出的沉降量才更為符合實際。
　　(4)工程實踐中要慎重選取墊層材料及其確定合理的墊層厚度。

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