高承载力复合地基探讨

朱晓翠+王鸿+田玉中

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.050

摘 要：论文简单介绍了CFG桩复合地基的作用机理，文章通过2个高承载力复合地基加固处理工程案例分析，说明CFG桩不仅在地基条件较好时适用，也适用于粉土、粉砂等较软弱地基土的加固处理。地基土层较好的地基通过CFG桩复核地基加固处理后，可获得高承载力的复合地基。

关键词：承载力 复合地基 CFG桩

中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0050-03

“水泥粉煤灰碎石桩”（又称CFG桩），是由砂、碎石、石屑、粉煤灰掺水泥加水，拌和后采取一定施工工艺制成的高粘结强度桩，通过CFG桩桩体、桩间土、褥垫层共同作用，并共同承担上部结构传递荷载的复合地基加固处理方法。CFG桩可充分利用桩间土的承载力及褥垫层共同发挥作用，并将上部荷载传递到深层地基土层中去，因此，CFG桩复合地基具有较好的技术性能和经济效益。

CFG桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、砂土以及已经完成自重固结的填土地基。CFG桩可用于挤密效果较好的土，也可用于挤密效果较差的土：当CFG桩用于挤密效果较好的土时，地基承载力的提高对地基土既有挤密作用又有置换作用；当CFG桩用于挤密效果较差的土时，地基承载力的提高对地基土只有置换作用。CFG桩与其他复合地基的桩相比，由于其桩体材料较轻，因此置换作用尤为明显。

CFG桩复合地基与其他复合地基处理方法相比，具有以下优点：（1）CFG桩施工工艺简单，无场地污染，振动影响也较小。（2）CFG桩桩体材料中加入了工业废料——粉煤灰，有效地减少了环境污染，又能达到料废物利用的目的；并且仅需少量水泥，便于就地取材，节约了建筑材料。（3）CFG桩的受力特性与水泥搅拌桩类似。（4）CFG桩桩体不配筋，能充分发挥桩间土的承载力，相比普通混凝土桩，桩数减少，工程造价降低。

CFG桩复合地基处理技术具有施工工艺简单、施工速度快、工期短、施工质量容易控制、工程造价低廉等优点，具有明显的经济效益和社会效益。

1 案例一

绵阳市某住宅项目拟建建筑物为18F框架—剪力墙结构，筏板基础、独立基础和条形基础；基底以下由粉质黏土、卵石层和强风化泥岩组成，上部土层厚度较大，均匀性差，纵、横向力学性能及均匀性差异较大，不能满足上部荷载要求。上部结构设计要求对住宅楼基底以下粉质黏土及卵石层进行CFG桩复合地基加固处理，桩端持力层为强风化泥岩，处理后复合地基承载力特征值：kPa。

1.1 基底地层结构

拟建物基底以下地层结构如以下几点。

（1）粉质黏土：褐黄色、可塑、稍湿、干强度中等，韧性中等，厚1.00～6.10 m。

（2）粉土：黄褐色，稍密～中密，稍湿，干强度低，韧性低，厚0.80～4.20 m。

（3）稍密卵石：卵石含量55%～60%左右，一般直径2～8 cm。被中粗砂充填，并含少量泥质成分。颗粒交错排列，部分接触。厚0.70～1.90 m。

中密卵石：卵石含量占60%～70%左右，一般直径4～8 cm，含少量漂石，被中粗砂和砾砂充填，并含15%左右的圆砾。厚0.70～2.0 m。

密实卵石：卵石含量>70%，一般直径10～20 cm，含较多漂石。被中粗砂和砾砂充填，并含10%左右圆砾。

（4）强风化泥岩：紫红色，其矿物成份为黏土质矿物，风化裂隙发育，岩体破碎，遇水易软化，厚1.20～2.60 m。

中等风化泥岩：紫红色，其矿物成分为黏土质矿物，层理清晰，风化裂隙发育，巨厚层状构造、局部有强风化泥岩夹层，整体结构，泥质胶结，胶结程度中等，锤击易碎。岩芯采取率平均约90%。岩石坚硬程度为软岩。

1.2 水文地质条件

场地地下水类型为填土层中的上层滞水、砂卵石层中的孔隙潜水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于粉质黏土和粉土层中，受大气降水及附近污水的补给；孔隙潜水是该场地主要的地下水类型，微具承压性，其水位埋藏较深，水量丰富，补给源主要是地下径流及大气降水。

1.3 设计计算

（1）設计参数。

CFG桩设计桩径800 mm，桩端伸入持力层800 mm，并在桩顶预留0.5 m的保护桩长。需要处理的地层有：粉质黏土、稍密卵石、中密卵石、密实卵石和强风化泥岩，桩端持力层为中风化泥岩。各土层物理力学参数见表1。

（2）承载力计算。

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）CFG桩复合地基承载力特征值可按（1）式计算：

（1）

（1）式中：fsk为处理后桩间土的承载力特征值，根据场地土层情况和设计经验取fsk=140 kPa；Ra为单桩竖向承载力特征值；λ为单桩承载力发挥系数，根据经验取λ=1；m为面积置换率；Ap为桩截面积；β为桩间土承载力折减系数，根据经验取β=0.8。

单桩竖向承载力特征值可按（2）式估算：

（2）

（2）式中：up为桩周长；qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值；qp为桩端阻力特征值；n为桩长范围内所划分的土层数；Li为桩长范围内第i层土的厚度（m）；ap为桩端端阻力发挥系数，根据经验取ap=0.8。

经计算得CFG桩单桩竖向承载力特征值：Ra=600 kN，面积置换率：m=0.32。

（3）桩的布置。

拟建物基础为筏板基础，CFG桩在筏板基础内按正方形布置，桩间距按下式计算：

de=1.13s

上式中：d为CFG桩直径；de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；s为桩间距。

经计算得桩间距：s=1.2 m。

2 案例二

西昌市某项目拟建物为框剪结构、筏板基础。基底以下为粉土、粉质黏土、粉砂、砾石和卵石层。由于上部土层厚度变化大不能满足上部荷载要求，故要求对基底以下的粉土、粉质黏土、粉砂以及砾石采用CFG桩复合地基加固处理，桩端持力层为稍密卵石层，要求处理后复合地基承载力特征值：350 kPa。

2.1 基底地层结构

拟建物基底以下地层结构分述如下：

（1）粉质黏土：灰色～灰黑色，可塑～软塑状，湿～很湿，厚9.10～17.60 m。

（2）粉土：灰黑色，含少量砾石且不连续，厚1.40～9.70 m。

（3）粉砂：灰色，很湿～饱和，稍密，厚0.60～6.40 m。

（4）砾石：灰色～灰黑色，很湿～饱和，碎石成份以泥岩和砂质泥岩为主，填充物为粉土和细砂，磨圆度较差，分布不连续，厚0.40～3.10 m。

（5）卵石：灰白色，磨圆度较好，卵石含量为55%～65%，充填物以细砂、粉土为主，夹极少量粘性土，分布不连续，此次勘察未揭穿该土层。

2.2 水文地质条件

工程场地地下水类型为上层滞水，主要赋存于填土层中，受大气降水和地下水径流补给，地下水静止水位约2.55～2.85 m，水量较小。

2.3 设计计算

（1）设计参数。

CFG桩设计桩径800 mm，桩端伸入持力层800 mm，并在桩顶预留0.5 m的保护桩长。需要处理的地层有：粉土、粉质黏土、粉砂、砾石，桩端持力层为中密卵石。土层物理力学参数见表2。

（2）承载力计算。

根据案例一中公式（1）、（2）计算单桩承载力，经计算得单桩竖向承载力特征值：Ra=600 kN，面积置换率：m=0.24。

（3）桩的布置。

拟建物基础为筏板基础，在筏板基础内CFG桩按正方形布置，桩间距按下式计算：

de=1.13 s

上式中：d为CFG桩直径；de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；s为桩间距。

经计算得桩间距：s=1.4 m。

3 处理效果

在工程施工期间和竣工后一年内对建筑物进行沉降观测以检验CFG桩复合地基处理的效果。根据观测资料，以上两个案例中建筑物在观测期内最大沉降量分别为12 mm和20 mm，CFG桩复合地基沉降较均匀，建筑物局部倾斜值均小于0.001，均满足规范要求，同时也满足建筑物后期使用要求，CFG桩复合地基处理效果较好。

4 结语

论文通过采用CFG桩复合地基处理得到高承载力复合地基的工程案例可知：通过大直径CFG桩复合地基加固处理，可获得高承載力的复合地基，说明大直径CFG桩在地基处理中是经济适用的；CFG桩不仅适用于地基土条件较好的地基处理，也适合于粉土、粉砂等较软弱地基土的加固处理，可为以后高承载力复合地基加固处理设计提供一定的参考。

参考文献

[1] 中华人民共和国行业标准，建筑地基处理技术规范， JGJ79-2012，J220-2012[S].北京：中国建筑工业出版社， 2012.

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