唐良明，劉 丹，黃己偉，劉勇彪

（1.成都工業(yè)學(xué)院，四川 成都 610031；2.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽618000）

1 工程地況

某軟基位于陵間洼地，該洼地的地勢(shì)較平坦，海拔高度約為380m，呈現(xiàn)出西高東低走勢(shì)，地表以耕植土為主，零星分布有池塘，兩側(cè)丘陵地勢(shì)較高。該場地軟土層厚度為2.80～7.60m，均位于表層土體，其容重為γ＝17.5kN／m3，含水量為w＝104%，液限為wL＝61.9%，塑限為wP＝40.4%，固結(jié)快剪得到的粘聚力c＝7kPa，固結(jié)快剪內(nèi)摩擦角φ＝18.2°，孔隙比為e＝3.342，壓縮模量為Es＝4.0 MPa，飽和度為Sr＝96%。由土體參數(shù)可知該土層含水量大、壓縮性高、觸變性大、承載力差，屬場區(qū)的淤泥地層，需在該軟土層上修建多層建筑，未經(jīng)處理的軟土不能滿足承載力和沉降的要求。

根據(jù)地質(zhì)鉆探揭露，發(fā)現(xiàn)場內(nèi)地層可分為第四系耕植土、沖積層、殘積層和花崗巖四層?，F(xiàn)自上而下分層為:

1）耕植土（Qpd）為灰黃、灰褐色，飽和，由軟－流塑狀亞粘土組成，富含植物根。該層厚度為0.7mm；

2）沖積層（Qal）分為2個(gè)小類，淤泥質(zhì)亞粘土、淤泥:深灰色，飽和，流塑，富含有機(jī)質(zhì)，有臭味，局部見腐木，中下部夾中砂薄層，該層厚度為5.8m。另外一層為亞粘土，顏色為淺灰、灰綠，濕，軟塑，粘性一般，局部含腐木底部夾薄層亞粘土，該層厚度為4.7m；

3）亞粘土為褐黃色，濕，硬塑，為花崗巖風(fēng)化殘積而成，遇水易軟化，層厚7.6m；

4）基巖，場區(qū)基巖屬花崗巖，鉆探僅揭露全風(fēng)化巖帶，全風(fēng)化花崗巖為灰褐色，濕，硬塑－堅(jiān)硬，原來巖層結(jié)構(gòu)還可辨別出，風(fēng)化帶的鉆厚為2m。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

該軟基所處的位置地質(zhì)條件較差，淤泥質(zhì)土較厚，土層自穩(wěn)能力弱，且透（含）水性強(qiáng)，采用放坡開挖，開挖量大，并且容易出現(xiàn)塌方等工程事故，危及施工人員和機(jī)具的安全，還需要面積較大的棄土場。CFG樁及砂樁復(fù)合地基是在碎石樁加固地基法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種地基處理技術(shù)，這種地基加固方法結(jié)合振沖碎石樁和水泥攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)，主要有以下幾個(gè)方面:

第一，施工工藝與普通振動(dòng)沉管灌注樁一樣，工藝簡單，與振沖碎石樁相比，無場地污染，振動(dòng)影響也較小；

第二，所用材料僅需少量水泥，便于就地取材，基礎(chǔ)工程不會(huì)與上部結(jié)構(gòu)爭“三材”，這也是比水泥攪拌樁相比的優(yōu)越之處；

第三，受力特性與水泥攪拌樁類似。

CFG加砂樁處理方法適用于多層和高層建筑物的地基加固。建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79－2012）第7.9.2條第2款規(guī)定，對(duì)復(fù)合地基承載力較大或用于控制復(fù)合土層變形的長樁，應(yīng)選擇相對(duì)較好的持力層；對(duì)處理欠固結(jié)土的增強(qiáng)體，其樁長應(yīng)穿越欠固結(jié)土層。所以在選擇樁長時(shí)，CFG樁和砂樁均應(yīng)進(jìn)入基巖0.5m。

2.1 復(fù)合地基承載力特征值

根據(jù)規(guī)范第7.9.6條第2款，具有粘結(jié)強(qiáng)度的樁與散體材料組合形成的復(fù)合地基承載力特征值為

式中:fspk為復(fù)合地基承載力特征值，kPa；fsk為僅由散體材料砂樁加固處理后樁間土承載力特征值，kPa，取80kPa；Ra1為CFG樁單樁豎向承載力特征值（kN），取750kN；λ1為具有粘結(jié)強(qiáng)度CFG樁的承載力發(fā)揮系數(shù)，取0.9；m1，m2分別為具有粘結(jié)強(qiáng)度的CFG樁和散體材料砂樁的面積置換率，兩種樁采用矩形布樁，s1＝s2＝200cm，m1＝m2＝0.0157；β為僅由散體材料砂樁加固處理，形成復(fù)合地基承載力發(fā)揮系數(shù)，取0.8；n為僅由散體材料砂樁加固處理，形成復(fù)合地基樁土應(yīng)力比，此處取3。

由式（1）可知:

2.2 復(fù)合地基工作機(jī)理

采用多樁型復(fù)合地基處理，一般情況下場地土具有特殊性，CFG樁及砂樁采用對(duì)樁間土產(chǎn)生擾動(dòng)或擠密的振動(dòng)沉管法施工，由于振動(dòng)和擠壓作用使樁間土得到擠密。對(duì)于振動(dòng)沉管灌注成樁工藝難以穿透厚的硬土層、砂層和卵石層等，還有在飽和粘土中成樁會(huì)造成地表隆起，擠斷已打樁，采用長螺旋鉆中心壓灌成樁可以解決上述難題。多樁型復(fù)合地基的工作特性是在同等變形條件下的增強(qiáng)體地基共同承擔(dān)荷載，復(fù)合地基墊層厚度和增強(qiáng)體直徑、間距、樁間土承載力發(fā)揮度和復(fù)合地基變形控制等有關(guān)，褥墊層過厚會(huì)形成較深的負(fù)摩阻區(qū)，影響地基增強(qiáng)體承載力的發(fā)揮，褥墊層過薄復(fù)合地基增強(qiáng)體受力過大易造成損壞，同時(shí)又會(huì)影響復(fù)合地基樁間土承載力發(fā)揮。通過調(diào)節(jié)褥墊層厚度可以調(diào)整樁、土水平荷載分擔(dān)比例，保證樁、土共同承擔(dān)荷載，減少了基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。多樁型復(fù)合地基構(gòu)造如圖1所示，CFG樁及砂樁平面布置如圖2所示。

3 施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備工作

現(xiàn)場復(fù)測(cè)地面高程，根據(jù)地面實(shí)際高程確定平整場地的標(biāo)高，清除地表0.3～0.7m耕植土層，在場地中和四周做好排水管溝，對(duì)施工便道進(jìn)行加固、加寬等準(zhǔn)備工作。位于魚塘等浸水段采用降水挖除淤泥，用砂土等透水性比較好的材料換填，分層填筑，填至正常水位以上的50cm處，松鋪厚度不超過30cm，壓實(shí)度不低于90% ，設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)砂墊層，根據(jù)規(guī)范要求每邊超過基礎(chǔ)長（寬）度100cm。用全站儀定出CFG砂樁及砂樁的位置，并做好標(biāo)記，在套管入井時(shí)再拔掉。施工按照規(guī)范要求，對(duì)砂樁散體材料增強(qiáng)體的檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的2%，對(duì)于CFG樁增強(qiáng)體，完整性檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%，按照規(guī)范要求對(duì)處理范圍及地基強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)核，確保施工質(zhì)量和施工速度。

3.2 工藝流程

CFG樁和砂樁的施工工藝如圖3所示。

3.3 施工作業(yè)要點(diǎn)

采用雙套管振動(dòng)打樁機(jī)，首先根據(jù)設(shè)計(jì)樁位布置測(cè)量放線定位，安裝打樁機(jī)就位，按照隔行跳打順序施工，在施工現(xiàn)場機(jī)械拌制好級(jí)配碎石、粉煤灰和砂、水泥，形成制備完善的CFG樁料，隨時(shí)備用，水平運(yùn)輸采用人工推車運(yùn)輸。砂樁的主材料是干燥的中粗砂，其質(zhì)量要求為:含泥量不超過3%，有機(jī)質(zhì)含量不超過1%，細(xì)度模數(shù)大于2.7，滲透系數(shù)不小于5×10cm／s，成樁灌砂率不小于95%。

施工時(shí)采用DZ60雙套管振動(dòng)打樁機(jī)，按“先護(hù)壁，后制樁”的辦法施工，即在成孔時(shí)護(hù)壁送料管先達(dá)到設(shè)計(jì)樁底的基巖面上，此時(shí)加一批料后振動(dòng)上提，并繼續(xù)加料，送料管不能缺料，以免斷樁。

圖1 多樁型復(fù)合地基布置

圖2 CFG樁及砂樁直徑圖示（單位：cm）

圖3 施工工藝流程

作業(yè)順序如圖4所示，施工作業(yè)順序?yàn)?

1）DZ60雙套管振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場，根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，完成打樁機(jī)等設(shè)備組裝；

2）樁機(jī)定位，調(diào)整沉管與地面垂直度，偏差不超過1%；

3）沉管到預(yù)定標(biāo)高后停機(jī)，在沉管過程中做好每米進(jìn)尺電流表上的電流記錄，用于確定土層地質(zhì)情況；

4）停機(jī)后立即向管內(nèi)投混合料，直到混合料與進(jìn)料口齊平，混合料坍落度按3～5cm控制，成樁后浮漿厚度以不超過20cm為宜；

5）啟動(dòng)電機(jī)，留振5～10s，開始拔管，拔管速率一般為1.2～1.5m／min（拔管速度為線速度，不是平均速度），如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速率還應(yīng)放慢，拔管過程中不允許反插，如果投料不足，必須在拔管過程中空中投料，以保證成樁后的樁頂標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

6）沉管拔出地面，確認(rèn)成樁符合設(shè)計(jì)要求后，用粒狀材料或濕粘性土封頂，然后移機(jī)進(jìn)行下一根樁施工；

7）按照設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)褥墊層。

圖4 CFG樁或砂樁施工作業(yè)順序

4 結(jié) 論

工程實(shí)踐表明嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范執(zhí)行，可獲得預(yù)期的復(fù)合地基加固效果，得出的建議和意見有以下幾個(gè)方面。

1）在飽和軟土中形成CFG樁和砂樁，采用振動(dòng)砂樁成孔時(shí)由于軟土的粘滯阻尼較大，振動(dòng)產(chǎn)生的效應(yīng)不明顯，所以采用打樁機(jī)較為適合。

2）當(dāng)采用打樁機(jī)連續(xù)作業(yè)時(shí)，應(yīng)考慮在飽和軟土中新成樁對(duì)原有成樁的擠壓，使得已成樁產(chǎn)生不規(guī)則嚴(yán)重變形，容易出現(xiàn)縮頸和斷樁等不合格樁，在施工中局部必須采用隔樁跳打的施工順序，整體采用從場地中心向外輻射推進(jìn)打樁，或從一邊向另一邊整體推進(jìn)施工。

3）為完全避免新成樁過程中的振動(dòng)對(duì)已結(jié)硬樁產(chǎn)生側(cè)向擠壓影響，施工采用螺旋鉆引孔方法，盡可能避免新成樁施工振動(dòng)對(duì)已成樁造成斷樁等嚴(yán)重后果。

4）通過現(xiàn)場靜荷載試驗(yàn)確定承載力，采用CFG樁加砂樁的多樁型復(fù)合地基加固處理措施達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，加固效果良好。

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