摘要：本文以唐山市京唐港開發(fā)區(qū)某工業(yè)廠房CFG樁復(fù)合地基處理項目為工程背景，通過現(xiàn)場的實驗和理論計算數(shù)據(jù)的對比分析，探討CFG樁復(fù)合地基在沿海軟弱地層中的作用機(jī)理及可行性，為今后CFG樁復(fù)合地基在沿海軟土地層中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：CFG樁;復(fù)合地基;沿海軟土地層;富水砂層

1 引言

京唐港位于唐山海港開發(fā)區(qū)境內(nèi)，渤海灣北岸;該地區(qū)廣泛分布著海相沉積、洪沖沉積和河相沉積的軟弱地層，以含水量大，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低為其主要特點，其地基承載力和穩(wěn)定性對工程設(shè)計帶來極為不利的影響，稍有不慎，極可能引起建筑物(構(gòu)筑物)的過大沉降、傾斜甚至倒塌。為有效解決此類問題，人們嘗試運用了各類樁基礎(chǔ)或軟基處理，如灌注樁，預(yù)制管樁，堆載預(yù)壓法，置換法，加筋法，強(qiáng)夯法，水泥攪拌法，CFG樁復(fù)合地基法等，其選用是否合適，將直接影響工程的質(zhì)量、工期、經(jīng)濟(jì)成本。CFG樁復(fù)合地基自20世紀(jì)80年代應(yīng)用以來，具有施工速度快，施工質(zhì)量易于控制，經(jīng)濟(jì)成本低的，適用面廣的特點而廣泛用于多層、高層和超高層建筑地基處理，本文以具體的工程實例對渤海灣軟弱地層地基處理采用CFG樁復(fù)合地基的作用機(jī)理及可行性的問題進(jìn)行探討。

2 CFG樁復(fù)合地基的基本特性

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁(Cement Fly-ash Cravel Pile)的簡稱。其由石屑、砂、水泥、摻適量粉煤灰和水拌合形成的高粘結(jié)強(qiáng)度的樁，與樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基，褥墊層是形成CFG樁復(fù)合地基的必要條件。其工作原理為上部荷載通過褥墊層傳遞給樁與樁間土共同承載，充分利用樁間土的承載力;其主要特性為置換作用(也稱樁體效應(yīng))、擠密作用、減載作用、樁對土的約束作用; 其適用面廣，對基礎(chǔ)而言，可適用于獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)與箱型基礎(chǔ);對土層而言，可用于填土、淤泥質(zhì)土、飽和或非飽和的粘性土、粉土、砂土。

3工程實例

3.1 工程概況

項目位于唐山市京唐港開發(fā)區(qū)內(nèi)，為年產(chǎn)60萬噸礦渣微粉生產(chǎn)線工程。其基礎(chǔ)形式由獨立基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)組成，擬建建筑的天然地基基底持力層承載力較低，不能滿足設(shè)計要求，故需進(jìn)行地基加固處理。

3.2 工程水文地質(zhì)

場地地表較平緩，最大高差0.30m，屬濱海平原，勘察揭露深度范圍內(nèi)地層(表層填土除外)為第四紀(jì)全新世沖洪積地層，各主要地層分布情況大致如下：

①素填土(Q4ml)：灰黑色，稍濕-飽和，松散，主要由粉煤灰和粉細(xì)砂組成。

②粉土(Q4al+pl)：灰褐色，飽和，中密，切面無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度、韌性低，搖震反應(yīng)迅速。

③粉砂(Q4al+pl)：淺灰色，飽和，稍密，長英質(zhì)，分選、磨圓中等，含少量貝殼碎片。

④粉砂(Q4al+pl)：淺灰色，飽和，中密，長英質(zhì)，分選、磨圓中等，含少量貝殼碎片。

⑤細(xì)砂(Q4al+pl)：黃褐色，飽和，密實，長英質(zhì)，分選、磨圓中等，含少量貝殼碎片。

⑥粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：灰色，可塑，切面稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性中等，搖震反應(yīng)無。

地下水水位埋深為1.20m～1.50m，其類型為潛水。根據(jù)水質(zhì)分析報告及區(qū)域地質(zhì)資料，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性;對具有干濕交替作用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具強(qiáng)腐蝕性;長期浸水時，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性。

3.3 技術(shù)參數(shù)

設(shè)計采用400mm直徑的水泥粉煤灰碎石樁(CFG)復(fù)合地基處理，各參數(shù)見表1。

表1 主要設(shè)計參數(shù)

3.4 施工情況

CFG樁施工采用長螺旋鉆機(jī)成孔中心泵壓灌商品混凝土工藝：鉆機(jī)就位→鉆至設(shè)計標(biāo)高→中心壓灌砼→邊泵送邊提鉆→成樁移機(jī)。依據(jù)勘察報告中的地層分布情況，CFG樁主要穿越②飽和粉土、③飽和粉砂、④飽和粉砂與⑤飽和細(xì)砂層，在此類地層中施工易出現(xiàn)串孔、縮頸、樁端土層松散等問題。針對以上問題，現(xiàn)場施工制定相應(yīng)的控制措施，第一，為防止串孔，依據(jù)成孔情況，采用隔樁跳打;第二，樁徑主要取決于鉆桿和鉆頭直徑，施工中定期檢查磨損情況，及時更換，另在飽和的砂層中，受高水壓影響，它同時受拔管速度影響較大，施工中嚴(yán)格控制拔管速度在1~1.5m/min,確保壓灌成樁;第三，鉆至設(shè)計標(biāo)高后，泵送混凝土前，嚴(yán)禁鉆桿提升30~50cm再泵料。第四，協(xié)調(diào)混凝土連續(xù)供應(yīng)，避免成樁過程中的停機(jī)等待。

3.5 質(zhì)量檢測與對比分析

CFG樁施工完成后，在樁身強(qiáng)度滿足試驗要求時，分別在中間倉、主廠房、磨機(jī)與主料倉按照總樁數(shù)的10%隨機(jī)抽取進(jìn)行低應(yīng)變動力試驗，經(jīng)低應(yīng)變動力試驗檢測，全部為Ⅰ、Ⅱ類樁，無斷樁，樁身完整。同時分別在4個區(qū)域的地質(zhì)較差段隨機(jī)選擇三根樁進(jìn)行靜載荷試驗，共進(jìn)行12組，主廠房與中間倉要求復(fù)合地基承載力特征值大于250kPa，壓板面積為1.25m×1.25m;磨機(jī)要求復(fù)合地基承載力特征值大于300kPa，壓板面積為1.2m×1.2m;主料倉要求復(fù)合地基承載力特征值大于350kPa，壓板面積為1.2m×1.2m;靜載荷試驗結(jié)果見表2。

表2 靜載荷試驗結(jié)果

對抽測的12根樁的靜載荷試驗p-s、s-lgt曲線分析， p-s曲線均成漸變弧形變化，沒有明顯起降的起始點;s-lgt曲線間距基本為平行等間距，隨壓力增大，間距增大，最終加載下未出現(xiàn)明顯下彎。依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)，p-s曲線是平緩光滑曲線，可取s/d=0.01所對應(yīng)的壓力值作為本處單樁復(fù)合地基承載力特征值，但按相對變形值確定的承載力特征值不應(yīng)大于最大加載壓力的一半，故經(jīng)處理后的復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求，沉降量與理論計算基本相符。

4 結(jié)論

⑴ 從計算和實驗結(jié)果來看，CFG樁復(fù)合地基承載力和沉降能夠滿足規(guī)范與設(shè)計要求，證明該地基處理方法在沿海軟土地層中的應(yīng)用是可行的，且具有施工工期短、施工質(zhì)量易于控制、成本低的特點，值得在沿海軟土地層推廣應(yīng)用。

⑵ 在沿海地區(qū)，地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有較強(qiáng)腐蝕性，CFG樁樁身采用素混凝土，受地下水腐蝕性影響較弱。

⑶ 沿海軟土地層的共同特點是富水砂層，有效處理砂土液化和高水壓力下得成樁樁徑，是CFG樁復(fù)合地基處理成功的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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