米易商会大厦CFG桩地基处理实践

2011-04-19张志彬

四川建筑 2011年6期

张志彬，程杰

(中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川成都 610081)

1 工程概况

米易县商会大厦，位于米易县城北新区。该大厦由主楼和裙房组成，主楼大体呈矩型布置，建筑总高度80.1 m，地下1层，地上19层，基础为筏板基础。根据岩土工程勘察报告，主楼基坑底部在北东侧出露昔格达组粉砂岩夹泥岩，而南西侧的第四系全新统冲洪积卵石土厚度达8 m，若同时以第四系全新统冲洪积卵石土为持力层，由于主楼基础持力层不同，地基强度和压缩模量相差明显，变形特征差异较大，易引起主楼不均匀沉降，且场地承载力不能满足设计要求。因此必须进行地基处理以满足承载力和均匀沉降要求。

2 工程地质条件

2.1 地层地质

①1第四系全新统冲洪积砂土():紫红色、灰黑色、灰白色，黏粒含量约10%，砂土的组分以中粗砂为主，局部为细砂，饱和，稍密。揭示厚度约1.6～1.9 m。

①2第四系全新统冲洪积卵石土():灰黑、浅紫红、灰白色，石质主要为砂岩、玄武岩，亚圆形～圆形，坚固，充填物为泥质、中粗砂、细砂，卵石粒径一般5～20 cm，最大约30 cm，含量约50% ～70%，稍密～中密，饱和。揭示厚度约2.2～8 m。

②1强风化昔格达组粉砂岩夹泥岩():粉砂岩:灰黑色，粉细粒结构，主要矿物为长石和云母，大部分已软化，岩芯散体砂状;泥岩:灰黑色，主要成份为黏土矿物，泥质结构，薄～中厚层状构造，岩芯呈碎块状、饼状。揭示厚度约1.00～1.80 m。

②2昔格达组粉砂岩夹泥岩():粉砂岩:灰黑色，粉细粒结构，主要矿物为长石和云母，半成岩状，顺层层理裂隙发育，岩芯呈短柱状;泥岩:灰黑色，主要成份为黏土矿物，泥质结构，薄～中厚层状构造，半成岩，裂面光滑，遇水易软化，岩芯呈柱状。揭示厚度约3.50～29.20 m(未揭穿)。

地层分布和土层的物理力学指标见图1和表1。

2.2 地下水

地下水丰富，各钻孔均见地下水。地下水一般埋深为0.2～1.8 m，地下水主要富存于细砂、卵石土中。地下水主要补给来源为排水渠内地表水、大气降水、农田灌溉用水以及安宁河。场地内细砂土、卵石土均属强透水层，地下水沿细砂土、卵石土孔隙向低洼处汇集，最后排向安宁河，地下水与安宁河河水互为补排关系，水位受季节性影响变化大。

图1 场地工程地质和复合地基剖面

表1 场地土的物理力学特征值表

3 CFG桩地基处理设计

3.1 相关计算

3.1.1 单桩竖向承载力特征值Ra

桩间土为砂土(桩径取0.4 m，进入粉砂岩夹泥岩1 m):

取Ra1=300 kN

桩间土为卵石土(桩径取0.6 m，进入粉砂岩夹泥岩0.5 m):

取Ra2=450 kN

3.1.2 面积置换率m

3.1.3 桩中心距S

3.1.4 复合土层压缩模量

3.2 褥垫层设计

虚铺厚度300 mm，铺设在桩顶部，宽度应超出基础底面外缘200 mm，材料宜用级配砂石。碎石的最大粒径不宜大于30 mm。压实后厚度为260 mm，夯填度为0.87。

3.3 复合地基参数

表2 复合地基设计参数表

4 施工工艺

CFG桩即水泥(Cement)、粉煤灰(Flyash)、碎石(Gravel)桩，是在碎石桩中加入石屑、粉煤灰和少量水泥加水拌和制成的一种具有粘结强度的柔性桩或半刚性桩。在场地北东侧采用CZ－15钻机取土成孔，将上述混合材料分层夯实，形成具有一定粘结强度的柔性桩;场地其余位置为卵石土，属强透水层，地下水丰富，采用取土成孔和振动沉管桩机无法施工，因此选取CZ22冲击钻机成孔，泥浆护壁，水下灌注混凝土成桩，然后通过褥垫层与桩形成一个整体。

CZ－15钻机施工工艺为:

平整场地→测量放桩位→桩机就位→取土(用取土器取土至设计桩端标高)→分层填料并夯实→成桩→人工挖至设计标高→截桩→铺设褥垫层→压实→施工基础

CZ－22冲击钻机施工工艺为:

平整场地→测量放桩位→钻孔机就位→埋设护筒→注水钻孔→排渣→清孔→插入混凝土导管→浇筑混凝土(材料进场、混凝土搅拌和测坍落度)→拔出导管→成桩移机→人工挖至设计标高→截桩→铺设褥垫层→压实→施工基础

5 复合地基检测

本次施工共计522根CFG桩，施工结束后开挖桩头检查，桩头混凝土密实，桩径满足设计要求。为了检查桩身施工质量，按规范抽取48点，采用低应变(反射波法)检测，测试结果桩身完好率100%，无缩径、断裂现象。

为了检测复合地基承载力，通过静载实验、模拟建筑物地基的实际受荷条件，比较准确的反映复合地基的受力状况和变形特征，确定复合地基的承载力特征值。本工程桩间距1.0 m，直径400 mm部分选取3点采用复合地基载荷试验;桩间距为2.0 m，直径600 mm部分各选取3点采用桩土分离式载荷试验方法(采用复合地基载荷试验，刚性压板为2 m×2 m，需堆载352 t，必须采用钢锭，吊车装运，320 t的千斤顶需2台，基准梁要求高，因此造价高且操作困难)。复合地基载荷试验能直观反映复合地基承载力和变形，桩土分离式载荷试验虽不能直观反映复合地基承载力和变形，但通过单桩载荷试验和地基土载荷试验，分别测出桩和土的承载力和变形，通过计算得到复合地基承载力和变形，同样满足检测要求。经检测，所有点单桩复合地基承载力特征值fspk＞400 kPa，复合地基压缩模量Esp＞22.2 MPa，满足设计要求。