梁發(fā)彪

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

我國(guó)海岸線漫長(zhǎng)，沿海分布著許多的經(jīng)濟(jì)重鎮(zhèn)。隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，對(duì)土地的需求越來越大，而土地資源的緊缺會(huì)嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，所以，沿海地區(qū)通常圍海造地。而沿海灘涂區(qū)或吹填區(qū)雖地勢(shì)平坦，但地質(zhì)條件差，地基承載力低，地下水位高，非常不利于施工。中國(guó)建筑科學(xué)研究院地基基礎(chǔ)研究所于1992年成功開發(fā)出CFG復(fù)合地基技術(shù)，為解決軟土地基承載力不足問題提供了解決方案。

復(fù)合地基是指在地基處理中對(duì)天然地基中的部分土體進(jìn)行增強(qiáng)或置換，或設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，由基體和增強(qiáng)體共同承受荷載的作用。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的英文簡(jiǎn)稱，是由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用各種成樁機(jī)械制成的高黏結(jié)強(qiáng)度樁。CFG樁和樁間土，通過褥墊層形成CFG復(fù)合地基共同工作。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，采用素混凝土等其他填充料的改良，CFG復(fù)合地基應(yīng)用越來越廣泛，普遍用于黏性土、粉土、沙土、松散填土、淤泥質(zhì)黏土的處理。

本文就CFG復(fù)合地基在具體工程實(shí)例中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 工程概況

擬建V型濾池位于唐山市樂亭縣臨港工業(yè)聚集區(qū)內(nèi)。該場(chǎng)地屬于濱海相海陸沉積地貌，巖土層自上而下分別為：第①層：素填土。黃褐色，松散～稍密，以粉土為主，夾細(xì)砂、粉質(zhì)黏土薄層。層底標(biāo)高0.89～0.32m，層厚0.50～1.60m。第②1層：粉土。褐灰色，中密～密實(shí)，切面無光澤，韌性較差，土質(zhì)不均，夾粉砂、粉質(zhì)黏土薄層，含貝殼碎屑。該層不連續(xù)。層底標(biāo)高-0.05～3.91m，層厚0.60～4.30m。第②層：細(xì)砂。淺灰色，松散，分選不均，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，夾粉土薄層，含貝殼碎屑。層底標(biāo)高-0.61～4.22m，層厚0.50～4.50m。第③層：細(xì)砂。淺灰色，飽和，稍密～中密，中等壓縮性，分選不均，磨圓較差，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，含貝殼碎屑。層底標(biāo)高-5.53～7.39m，層厚2.10～6.40m。第④層：粉質(zhì)黏土。褐灰色，軟塑～可塑，中等～高等壓縮性，切面光澤暗，韌性中等，土質(zhì)不均，夾黏土薄層，韌性中等，含有機(jī)質(zhì)、貝殼碎屑。層底標(biāo)高-8.54～12.27m，層厚2.00～5.30m。第⑤1層：粉土。淺灰色，稍濕，密實(shí)。中等壓縮性，切面無光澤，砂性強(qiáng)，韌性差，土質(zhì)不均，干強(qiáng)度中等。層底標(biāo)高-9.08～11.75m， 層厚1.10～3.20m。 第⑤層：粉砂。淺灰色，稍密～中密。中等壓縮性，分選不均，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，砂質(zhì)不純，含貝殼碎屑，局部夾薄層粉土、細(xì)砂。層底標(biāo)高-9.94～13.75m，層厚0.40～4.90m。第⑥層：粉土。淺灰色，稍濕，密實(shí)。中等壓縮性，切面無光澤，砂性強(qiáng)，韌性差，土質(zhì)均勻，干強(qiáng)度中等。層底標(biāo)高-15.35～17.04m，層厚1.60～5.50m。第⑦層：粉砂。褐黃色，飽和，中密～密實(shí)。中等～低等壓縮性，分選不均，磨圓較差，級(jí)配良好，成分以石英、長(zhǎng)石為主，含貝殼碎屑，局部夾粉土。

根據(jù)勘察單位提供的地勘報(bào)告：①該場(chǎng)地巖土性能差，存在較厚未完全固結(jié)土層；②綜合評(píng)定場(chǎng)區(qū)液化指數(shù)為4.35～8.19，液化等級(jí)為輕微～中等，場(chǎng)區(qū)存在液化土層，屬建筑抗震不利地段；③水位埋深0.35～0.85m，地下水位埋深淺，且對(duì)混凝土和鋼結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性。經(jīng)過多方比較論證，地基處理采用CFG復(fù)合地基的方式具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

2 CFG復(fù)合地基加固原理

2.1 樁體的置換作用

CFG樁樁體自身的抗剪強(qiáng)度和變形模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于樁間土體，因此在荷載作用下，CFG樁的壓縮性明顯低于樁間土。當(dāng)基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基附加應(yīng)力時(shí)，隨地層的變形逐漸集中在CFG樁體上，形成應(yīng)力集中的現(xiàn)象，多數(shù)荷載由樁體承擔(dān)，而樁間土體承受少，所以復(fù)合地基較原土地基承載力顯著提高，沉降量也有所減少。而隨著CFG樁體的剛度不斷提高，樁體的置換作用越明顯。

2.2 褥墊層作用

豎向荷載作用下，樁體逐漸刺入褥墊層。墊層材料在受壓同時(shí)產(chǎn)生流動(dòng)，而這種流動(dòng)的補(bǔ)償不僅保證了土體和基礎(chǔ)面保持接觸，而且使樁間土的壓縮明顯增大，確保了樁間土的承載力充分發(fā)揮，使土、樁共同作用得以實(shí)現(xiàn)。樁間土承載力的發(fā)揮，導(dǎo)致CFG樁體承受荷載相對(duì)減少，地基中的接觸壓力和豎向應(yīng)力分布得到均化和調(diào)整，地基變形明顯改善，復(fù)合地基承載力顯著提高。另外，樁間土壓縮增大，使樁側(cè)法向應(yīng)力增大，樁側(cè)摩阻力增大，樁體承載力提高，復(fù)合地基承載力進(jìn)一步提高。

2.3 擠密和加筋作用

CFG樁在成樁過程中，成樁機(jī)械通常采用振動(dòng)、沉管成孔，因此對(duì)土體有一定的擠密作用。此外，CFG樁不僅提高了地基的承載力，還提高了土體的抗剪強(qiáng)度。

3 CFG樁施工

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，選用振動(dòng)沉管灌注工藝進(jìn)行CFG樁的施工。

CFG樁樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35S8，樁徑400mm，樁端持力層為第⑤層粉砂層，進(jìn)入深度不小于2m。為了有效防止地下水對(duì)樁體的腐蝕，CFG樁混凝土摻加硅粉（水泥含量的4%）及摻加混凝土外加劑。褥墊層采用厚300mm的級(jí)配砂石，要求級(jí)配良好，不含植物殘?bào)w、垃圾等，褥墊層夯實(shí)度不大于0.90。

3.1 成樁特點(diǎn)及施工注意事項(xiàng)

在施工過程中，首先在打樁前需預(yù)留一定厚度的保護(hù)土層，防止原狀土在施工過程中被擾動(dòng)；其次，樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，挖除保護(hù)土層，確保褥墊層下土層標(biāo)高，且要進(jìn)行必要的壓實(shí)處理，避免出現(xiàn)“翻漿”現(xiàn)象；再次，褥墊層鋪設(shè)前，必須剔鑿樁頭，嚴(yán)禁直接將保護(hù)樁頭部分直接埋入褥墊層內(nèi)，嚴(yán)格控制樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。值得注意的是，施工中決不允許用素混凝土代替墊層材料。

同碎石樁等散體材料樁不同的是CFG樁為高黏結(jié)強(qiáng)度樁，豎向荷載作用下，橫向應(yīng)變小，臨界樁長(zhǎng)，通常全樁長(zhǎng)發(fā)揮側(cè)摩阻力。當(dāng)持力層為良好土層時(shí)，端承作用大，可將上部荷載直接傳給深層地基，從而大幅提高地基承載力。同時(shí)，由于CFG復(fù)合地基CFG樁體和土體比較承受荷載多，所以樁土應(yīng)力比大。

由于CFG復(fù)合地基樁土應(yīng)力比大，故復(fù)合地基在施工中要確保CFG樁自身質(zhì)量，避免出現(xiàn)縮頸、斷樁、串孔等質(zhì)量問題。

3.2 CFG樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，不合理時(shí)及時(shí)調(diào)整；施工過程中，嚴(yán)格按照配合比報(bào)告進(jìn)行施工，混凝土攪拌時(shí)間每盤不得少于3min，塌落度宜控制在220～250mm。

（2）保證樁管垂直度，采用雙面吊鉛垂法控制，垂直度偏差不得超過1%。

（3）控制樁位偏差不大于0.4D（D為樁徑），鋼尺測(cè)量；樁長(zhǎng)不得超過設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)+100mm，測(cè)量樁管長(zhǎng)度。

（4）嚴(yán)控拔管速度，粉土和粉質(zhì)黏土中拔管速度不大于1.2m/min，淤泥質(zhì)土控制速度在0.8～1.0m/min。拔管前，留振5～10s，以確保樁端混凝土密實(shí)。

（5）保證混凝土的灌注量，充盈系數(shù)大于1.0；保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)性，盡量避免二次加料，如需空中二次加料，須嚴(yán)格控制拔管高度，嚴(yán)防樁頭脫離一次灌注倉(cāng)面，出現(xiàn)泥土夾層導(dǎo)致斷樁現(xiàn)象發(fā)生。

（6）澆筑完成后，應(yīng)用水準(zhǔn)儀測(cè)量保護(hù)樁頭的頂標(biāo)高，偏差不大于30mm。

（7）嚴(yán)格控制褥墊層的厚度20mm和夯填度不大于0.9符合設(shè)計(jì)要求，鋼尺測(cè)量。

3.3 CFG樁的性能檢測(cè)

3.3.1 單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)

隨機(jī)抽取CFG樁，采用堆載法進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)，得到CFG樁單樁極限承載力。

樁的總沉降量復(fù)合規(guī)范要求，觀察、記錄并繪制沉降隨時(shí)間、荷載曲線變化圖，通過曲線變化圖直觀判斷沉降變化均勻，符合彈性變化規(guī)律，由此得出，在此承載力作用下，樁體還未達(dá)到極限承載力狀態(tài)。

3.3.2 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)

隨機(jī)抽取復(fù)合地基，采用快速維持荷載法進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)。所謂快速維持荷載法是指每小時(shí)加載一級(jí)，分8次完成加載總量，加載總量為設(shè)計(jì)值的2倍。沉降量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求沉降量，試驗(yàn)曲線大致符合漸進(jìn)型的光滑曲線，不存在陡降點(diǎn)，由此得出，復(fù)合地基承載力完全滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3.3 樁身完整性檢測(cè)

隨機(jī)抽取CFG樁總數(shù)的20%進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，采用低應(yīng)變反射波法進(jìn)行試驗(yàn)。通過反射波的判讀，確定Ⅰ、Ⅱ類樁的數(shù)量及Ⅲ、Ⅳ類等缺陷樁的數(shù)量和缺陷類型。

4 結(jié)語(yǔ)

通過CFG復(fù)合地基處理的灘涂地區(qū)地基承載力提高了3倍或更高，而沉降量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求，地基變形小，有效改善了該類區(qū)域的地基條件，使之滿足建筑使用要求。

［1］JGJ79—2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ106—2003，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］閻明禮，張東剛.CFG復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.