高低联跨建筑物湿陷性黄土地基处理

刘大稳 申伟杰

（郑州拓野筑路有限公司，河南 中牟 451450）

引言

我国部份城市由于人口密集、占地面积有限，更多的高层建筑物（住宅、写字楼等）近年来迅速崛起，屹立于湿陷性黄土地区的高低联跨建筑物也比比皆是，而高低联跨建筑物湿陷性黄土地基的处理存在众多的处理方案，CFG桩与灰土桩双桩组合处理高低联跨建筑物地基不失为一种有效的解决方案，本文以灵宝某高低联跨商住两用住宅楼为例，对该地基处理方案进行分析研究。

1 灰土挤密桩及CFG桩作用机理

1.1 灰土挤密桩作用机理

灰土挤密桩是利用打入钢套管在地基中成孔，通过挤压作用，使地基得到加密，然后分层填入灰土后夯实而成的灰土桩。灰土挤密桩的工作原理是灰土桩成孔时，土体被迫产生侧向挤密，挤密影响半径一般为1.5～2倍桩直径，相邻桩孔挤密区交界处挤密效果叠加，增加挤密效果；桩间土中心部位密实度增大，且变得均匀，桩距越近，叠加效果越明显，合理的桩孔中心距约2～3倍的桩直径。石灰与土按一定比率（2∶8或 3∶7）拌和形成的桩体具有气硬性和水硬性，由于石灰内带正电Ca离子与带负电粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随灰土龄期增长，土体固化作用提高，土体强度逐渐增加。在力学性能上，可达到挤密地基效果，提高地基承载力，消除湿陷性，沉降均匀和沉降减小。

大量的试验资料和工程实践证明，灰土挤密桩在处理地下水位以上湿陷性黄土和素填土、杂填土地基，不论是消除湿陷性，还是提高地基承载力都是有效的。

2.2 CFG桩作用机理

CFG桩是在碎石桩体中掺适量的粉煤灰、石屑、砂、水泥及特种添加剂加水拌合，用各种成桩机械制成的一种高黏结强度桩体的简称。CFG桩的工作原理是CFG桩由CFG桩、桩间土及褥垫层三部分共同承担荷载。褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后，以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力，同时，土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部传来的荷载。

2 工程概况

本工程为灵宝市高低联跨商住两用住宅，高跨为地上26层住宅，低跨为地上2层商场，地下两层为停车场及商场。高低跨间设置70mm沉降缝，自基础以上断开。处理始面标高-10.100m为第5层湿陷性黄土，地下第7层为卵石层。低跨商场：灰土挤密桩有效桩长10m，处理深度穿透全部湿陷性黄土层，桩径400mm，桩体布置采用正三角形网格，桩间距为900mm，桩体材料采用3∶7灰土，桩体的平均压实系数不应小于0.96。高跨住宅：采用灰土挤密桩和CFG桩组合型复合地基进行地基处理,灰土挤密桩是为了消除地基土的湿陷性,地基承载力主要由CFG桩复合地基承受。灰土挤密桩施工采用机械洛阳铲引孔,引孔直径0.4m,成桩直径0.50m～0.60m，桩长7.3m，正方形布桩，桩身填料为二八灰土。CFG桩采用机械洛阳铲成孔，桩径0.4m，桩间距1.5m，桩长12.8m，采用正方形布桩，桩端持力层为卵石层，桩身混凝土强度等级C20，褥垫层厚度250mm，每边宽出基础边500mm，由中砂和碎石组成，砂石比例3：7，夯填度不得小于0.9。CFG桩和灰土桩间隔布置，先施作灰土桩再施作CFG桩。

3 处理后的承载力分析

3.1 处理后CFG桩和灰土桩单桩承载力

地基经过处理后，分别对CFG桩和灰土桩进行单桩静载荷试验。CFG桩加载分10级进行，逐级等量加载，最大加载量定为1300kN，每级荷载为130kN;灰土挤密桩加载分12级进行，逐级等量加载，最大加载量500kN～650kN，每级荷载50kN。每级荷载施加后按第 5、15、30、45、60min 测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次，沉降稳定后加下一级荷载。在每级荷载作用下，桩的沉降量连续两次在每小时内小于0.1mm时可视为稳定。典型CFG桩和灰土挤密桩的静载荷P～S曲线。

3.2 处理后地基土的承载力

地基经处理后，对桩间土进行潜层平板载荷试验，加载分12级进行，逐级等量加载，最大加载量定为 275～420kPa，每级荷载30kPa，每级荷载施加后按第 10、10、10、15、15min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次，沉降稳定后加下一级荷载。在每级荷载作用下，沉降量连续两次在每小时内小于0.1mm时可视为稳定。桩间土的P～S曲线如图3所示。由图3可以看出，桩间土的极限承载力取曲线出现明显拐点处360kPa，桩间土的承载力特征值取极限承载力的1/2为180kPa，根据该工程地勘报告知处理前天然地基土的承载力特征值为150kPa，处理后土的承载力有所提高。分析其原因:第一，灰土挤密桩的挤密作用增加了桩间土的密实度;第二，在进行平板载荷时，土周围的灰土桩和CFG桩对土的侧移起到一定的限制作用。

结论

（1）由单桩静载荷试验结果知，CFG桩和灰土挤密桩均达到了较高的承载力特征值。由于灰土桩的挤密作用，桩间土的承载力也有一定幅度提高。

（2）CFG桩和灰土挤密桩联合处理湿陷性地基，效果良好，既有效发挥了CFG桩承载力高的特点，又发挥了灰土挤密桩对桩间土的挤密作用。

（3）灰土桩与CFG桩共同处理高低联跨建筑物地基，相较灰土桩处理低跨建筑，灌注桩处理高跨建筑的方案，不仅有成本上有很大的节约，而且在施工上避免了同时施工灰土桩对灌注桩的挤压偏移，从而加快了施工的进度。

因而灰土桩与CFG桩双桩复合地基在处理高低联跨建筑地基上有很大的推广空间。

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