王 剛

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

1 工程概述

某工程為山西省某大專院校新建圖書教學(xué)綜合樓，項(xiàng)目地址位于太原市區(qū)南部(機(jī)場以南)，新建綜合樓東臨主教學(xué)區(qū)，場地地勢平坦，地上6層，局部地下1層，地上8層，地下室層高3.9 m，1層層高4.2 m，2層～8層高均為3.9 m。本工程采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑總高度34.3 m，長度71.4 m，寬度93.1 m，主體呈“U”形，基礎(chǔ)選用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。

相應(yīng)巖土工程勘察報(bào)告提供數(shù)據(jù)如下:地下水埋深2.20 m～2.30 m，水位標(biāo)高784.30 m ～785.10 m，場地類別為Ⅲ類，液化等級為中等?？辈焐疃确秶鷥?nèi)場地地基土自上而下可劃分為七個(gè)大層，依次為:人工填土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、粉土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉質(zhì)粘土，各層承載力依次為:70 kPa，90 kPa，100 kPa，110 kPa，120 kPa，130 kPa，145 kPa。

2 地基處理方案

原地基處理方案按照地基報(bào)告中建議的方法，采用碎石樁，樁徑400 mm，間距1 m，梅花形布樁，以此消除濕陷性，提高承載力。試樁5組，每組7根，采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，基地位于粉質(zhì)粘土層，要求地基處理完畢后的地基承載力特征值不小于150 kPa。

根據(jù)試樁檢驗(yàn)報(bào)告，五組碎石樁試樁結(jié)果很不理想，其極限承載力只有120 kPa～180 kPa，承載力特征值為60 kPa～90 kPa，難以滿足設(shè)計(jì)要求。分析原因如下:1)在軟土中進(jìn)行振沖時(shí)，周圍軟土受到快速的擠壓，空隙水來不及迅速消散，體積不能有效縮小，只能產(chǎn)生剪切變形，已經(jīng)很微弱的結(jié)構(gòu)遭到破壞。因此，在振沖處理后，軟土不僅不能得到擠密，其強(qiáng)度反而明顯的降低了，不僅使地基的沉降比較大，而且長期難以穩(wěn)定。2)檢測時(shí)間距施工時(shí)間較短，只有十多天，打樁擾動的土體未能固結(jié)，恢復(fù)強(qiáng)度。3)場地內(nèi)地下水位較高，施工前沒有進(jìn)行降水處理，打樁后上層滯水進(jìn)入樁體，影響樁體強(qiáng)度，承載力提高有限。

在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生兩個(gè)后繼地基處理方案:1)在原碎石樁基礎(chǔ)上插打CFG樁;2)換打粉噴樁。

水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)(Cement Fly-ash Grave)，是由粉煤灰摻水泥加水拌和組成膠結(jié)材料，再與石屑、碎石、砂等骨料拌和，采用成樁機(jī)械制成的可變強(qiáng)度樁。通過調(diào)整水泥摻量的配比，CFG樁的強(qiáng)度等級可以達(dá)到C25，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基共同工作，可根據(jù)復(fù)合地基性狀和計(jì)算進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。CFG樁一般不用計(jì)算配筋，并且還可利用工業(yè)廢料粉煤灰和石屑作摻合料，降低了工程造價(jià)，其適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。

粉噴樁屬于水泥土攪拌法的一種(即干法)。深層攪拌法是加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法，它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的攪拌機(jī)械就地將軟土和固化劑(漿液狀和粉體狀)強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理—化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。粉噴樁就是采用粉體狀固化劑來進(jìn)行軟基攪拌處理的方法。水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。粉噴樁更加適合于加固各種成因的飽和軟粘土，目前國內(nèi)常用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土，但是冬期施工時(shí)，應(yīng)注意低溫對處理效果的影響。

3 兩種地基處理分析計(jì)算及費(fèi)用比較

地質(zhì)勘查報(bào)告提供的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 CFG樁側(cè)阻力、端阻力極限標(biāo)準(zhǔn)值 kPa

方案1:繼續(xù)碎石樁的施工，待碎石樁完成后在碎石樁間插打CFG樁，樁徑0.4 m，樁距2 m，計(jì)算如下:

±0.000 絕對高程為 790.1 m，基底標(biāo)高 -4.1 m(-5.4 m)，0.1 m厚混凝土墊層層，基礎(chǔ)底換填0.3 m厚砂石褥墊層，褥墊層底絕對高程為785.6 m(784.3 m)，根據(jù)公式 fspk=mRa/Ap+ β(1-m)fsk試算:

短樁長 =784.3-776.98+5.39=12.71 m，長樁長 =12.71+1.3=14.01 m，按此方案布樁，CFG樁僅在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布置，則總樁數(shù)1 294根(其中短樁263根)，原碎石樁總樁數(shù)7 947根(其中短樁1 453根)，總費(fèi)用計(jì)算如下:

CFG 樁:[263 ×12.71+(1 294-263)×14.01]×80=142.30 萬元。

碎石樁:(6 494×9+1 453×7.7)×38=264.609 5萬元。

合計(jì)406.91萬元。

方案2:采用換打粉噴樁，樁徑0.5 m，間距0.9 m，計(jì)算如下:根據(jù)公式fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk試算(標(biāo)高數(shù)據(jù)同上):

即:fspk=mRa/Ap+ β(1-m)fsk=0.28 × Ra/0.196 25+0.25 ×(1-0.28)×70=150 kPa。

得 Ra=96.3 kN。

根據(jù)公式Ra=ηfcuAp算得fcu=1.962 MPa，考慮消除土體液化的因素，樁長按原碎石樁考慮，則粉噴樁總樁數(shù)9 872根(其中短樁1 761根)，總費(fèi)用:

[1 761 ×7.7+(9 872-1 761)×9]×50=432.793 5 萬元。

4 結(jié)論

經(jīng)上述計(jì)算比較可知，采用碎石樁+CFG樁二元地基處理方法的總費(fèi)用比采用單一粉噴樁的總費(fèi)用要節(jié)省近26萬元，所以從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，碎石樁+CFG樁二元地基處理方法較好。此外，本工程地基處理施工的時(shí)間處于12月，考慮冬季施工的成樁質(zhì)量，粉噴樁需要特殊處理或等到溫度回暖才能施工，而碎石樁+CFG樁可以分開先后，冬期先打碎石樁，而且從施工工藝上來說，碎石樁的施工較為簡單，從時(shí)間方面考慮碎石樁+CFG樁更為節(jié)省時(shí)間。因而最終采用碎石樁+CFG樁的二元復(fù)合處理方法可以節(jié)省成本費(fèi)用，便于施工，縮短工期。

5 結(jié)語

通過對兩種地基處理方案的比較，使筆者加深了對這兩種方法在實(shí)際工程應(yīng)用中的認(rèn)識和理解，這不單單是一種工作，更是一種學(xué)習(xí)和提高。我們可以看出，同一個(gè)工程項(xiàng)目的地基處理部分可以存在多種解決方案，但是從工程造價(jià)、工期、對環(huán)境的影響等多方面綜合考慮，不同的方案之間還是存在有比較大的差異，如何選取一種更為經(jīng)濟(jì)合理的方案也是需要設(shè)計(jì)人員仔細(xì)研究分析的。

[1] 王 寧.CFG樁復(fù)合地基在某高層建筑地基處理中應(yīng)用[J].山西建筑，2010，36(27):99-100.