姜國政

（六盤水住房和城鄉(xiāng)建設局　貴州　六盤水　553000）

基于特殊地質(zhì)條件的工程復合地基處理

姜國政

（六盤水住房和城鄉(xiāng)建設局貴州六盤水553000）

對于深厚雜填土的地質(zhì)條件，通?？梢圆捎脡好茏{處理的方式，以此提高雜填土的密實度以及樁間土的承載力特征值。使用CM復合地基的增強體，能夠顯著提高復合地基的承載力，同時減少基礎沉降。對此，本文將根據(jù)實例，詳細探究基于特殊地質(zhì)條件的工程復合地基處理。

CM復合地基；計算要點；地基處理

引言

CM三維高強復合地基指的是在普通的復合地基基礎上發(fā)展起來的一種新型高效的地基處理技術。CM復合地基適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、砂土、黏性土和自重固結已完成的素填土、雜填土等地基。

1　基于特殊地質(zhì)條件的復合地基基本原理和特點

1.1CM復合地基的基本原理

CM地基指的是由剛性素混凝土樁、亞剛性水泥土樁和砂石褥墊層混合配置而成的。其中，剛性素混凝土樁叫C樁，亞剛性水泥土樁叫M樁，CM地基即由此產(chǎn)生。CM地基是把剛性樁和亞剛性樁優(yōu)化后進行設計配置，在地基中形成二維平面和三維空間都合適的剛度梯度。亞剛性樁施工能夠加速施工圖的團結作用，改善土體物理性能。

根據(jù)CM地基的構成特點，結合其承載力的計算方式，C樁的土應力較高，與此同時，M樁可以減少可液化土層，改善力學性能，提高樁間的土強度系數(shù)。設置砂層褥墊層能保證樁與土合作，能夠減少不均勻沉降，改變其厚度，同時，還可以調(diào)整樁和土的應力比，是CM地基的技術特點之一。CM地基與復合地基的原理基本相同——將剛性增強體加入天然地基中。由于C樁和M樁的剛度比樁間土大，基礎板下等量變形時地基應力就會分布開，樁身產(chǎn)生的應力就會比較集中，并且絕大部分荷載都是由樁體本身承擔的，因此，減小樁間的土應力，能夠形成有效的樁體效應。

1.2CM復合地基的技術特點

樁在平面上將C樁與M樁交叉布置，豎面上C樁長、M樁短，在樁的優(yōu)化設計上，要合理配置兩樁，形成高強度的復合地基。完成檢測后，其最高的耐力可達800kPa。CM地基優(yōu)化配置的樁形成豎向剛度三層地基，有效提高變形模量，減少地基沉降。在平面上形成3個剛度平面，對樁土協(xié)調(diào)變形極有利，并在豎向上形成3個剛度梯度，即第一剛度為C樁+M樁+土，第二剛度為C樁+土，第三剛度為天然土層。這樣的組合不僅能降低工程造價，而且還能減少變形。在設計CM地基時，將一層30cm的砂石墊層嵌入到地基和基礎底板之間，能夠減少地震對其的不良影響，降低了危害程度。

1.3CM復合地基設計原則

CM復合地基中的C樁宜不僅可以設計為端承摩擦樁，而且可以設計為摩擦樁。樁端應該選擇承載力較高、壓縮性較低的土層，例如硬塑黏性土、中密或密實的砂性土等。當持力層下有軟弱下臥層時，樁端離軟弱下臥層頂面的距離應該高于樁徑的3倍。CM復合地基中的M樁的樁端持力層應該使用可塑的黏性土，褥墊層材料應該采用最大粒徑低于20mm的碎石，而且厚度應該采用剛性樁直徑的1/2。當C樁采用預應力管樁時，鋪設前，應在預應力管樁頂部采用C40混凝土填芯以及填芯長度為2倍樁體外徑，且不小于1m。

2　基于特殊地質(zhì)條件的復合地基計算要點

2.1CM復合地基承載力計算

CM復合地基承載力特征值可以采用多樁復合地基靜載試驗確定，在進行初步設計時，可以根據(jù)以下公式計算CM復合地基承載力特征值：

在CM復合地基上部，C樁、M樁和土共同工作范圍內(nèi)：

式中：fspk指的是復合地基承載力特征值（kPa）；fsk指的是處理后樁間土承載力特征值；mc、mm分別指的是C樁、M樁的面積置換率；ηc、ηm、ηs分別指的是C樁、M樁及樁間土的承載力調(diào)整系數(shù)，ηc、ηm一般可以取1.0-1.1，ηs一般可以取0.8～1.0；Apc、Apm分別指的是C樁、M樁截面面積；Rαc指的是C樁單樁承載力特征值（kN）；Ram指的是C樁單樁承載力特征值（kN）。

在CM符合地基下部，C樁和土共同工作范圍內(nèi)：

2.2計算復合地基形變形計算

在CM復合地基上部，C樁、M樁和土共同工作范圍內(nèi)：

在CM復合地基下部，C樁和土共同工作范圍內(nèi)：

式中：Espi指的是第i層復合土層的復合壓縮模板（MPa）；Ec指的是C樁豎向壓縮模板（MPa），根據(jù)表1取值；Em指的是M樁材料的壓縮模板（MPa），Em=（100～120）倍樁身強度（MPa），樁較短或樁身強度較低者可取低值，反之可取高值；Esi指的是第i層樁間土的壓縮模量（MPa）；mc、mm分別指的是C樁、M樁的面積置換率。

表1　樁壓縮模量Ec（單位：MPa）

3　工程實例

3.1工程概況

某住宅小區(qū)位于屬于低山坡腳地貌單元。其中，29#和35#住宅樓的地基上部為5.9～10.2m厚的雜填土，雜填土主要由塊石、碎磚混少量粉質(zhì)黏土填積，填齡約2～3年；下部主要為粉質(zhì)黏土混雜少量碎石，局部為老設備基礎，填齡7～8年。其成分、狀態(tài)、密實度極不均勻，場地土層物理力學性質(zhì)指標如表2所示。

表2　場地土層物理力學性質(zhì)指標

3.2CM復合地基處理

3.2.1方案選擇

該工程場地上部深達10m的雜填土松散，由塊石、碎磚混少量粉質(zhì)黏土填積而成，空隙較大，而且有老設備基礎，在填土層的下部就是承載力比較高的③粉質(zhì)黏土、④殘積土和⑤-1A強風化泥巖、⑤-1B強風化泥灰?guī)r，本工程地基處理的重點是深厚雜填土的處理。采用重型壓路機對淺層雜填土進行預壓處理，對填土層采用壓密注漿進行處理，以剛性的素混凝土樹根樁作為復合地基的增強體。

3.2.2CM復合地基現(xiàn)場試驗

為了有效驗證CM復合處理方案的可行性，在施工前期，應該進行現(xiàn)場施工試驗，設計3個試驗點，分別設置在29#樓的兩端及中部，每個試驗點共布置9個壓密注漿孔，孔距均為2.0m，樹根樁單樁靜載試驗結果如表3所示。壓密注漿孔直徑為100mm，注漿孔底部進入③粉質(zhì)黏土內(nèi)不小于1.0m。樹根樁的樁徑為300mm，樁身為C40素混凝土，樁端持力層為⑤-1-1A強風化泥巖、⑤-1B強風化泥灰?guī)r。先施工壓密注漿，再施工樹根樁。全部施工完成30d后，進行靜載荷試驗，地基靜載試驗結果如表4所示。

表3　樹根樁單樁靜載試驗結果

表4　處理后地基靜載試驗結果

4　CM復合地基設計中需要注意的幾個問題

（1）將C樁沿剪力墻布置的原因是：①單樁承載力不是很高；②在布置時，其結構與現(xiàn)用結構有一定的區(qū)別。

（2）采用這種剪切方式的好處有兩點：①減少沉降差異、彎矩和剪切力，優(yōu)化基地分布，降低制造成本；②提高單樁承載能力。

5　結語

CM復合基地技術是一種新型的高科技基地處理技術，在特殊的地質(zhì)條件下，使用該技術所達到的效果比較好，不僅可以最大程度地調(diào)動土體，還可以降低基地沉降，提高承載力，降低施工成本，推動經(jīng)濟的發(fā)展。

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TU753

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2015-9-20