软弱地基加固中CFG桩的应.docx

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摘要:本文通过采用CFG桩加固软弱地基的工程实例,对该方法加固的设计、施工以及加固后的效果检验进行的论述。证明用该方法加固软弱地基技术的可行性,是值得推广应用的地基加固技术。
关键词:CFG桩软弱地基地基加固
前言
拟建北流市某综合楼工程占地面积420m2楼高八层,框架结构,工程总造价约268万元。
场地位于圭江河流阶地地貌单元上,主要地基土层为素填土、粉质粘土和粉砂,土质软弱,地基承载力低,压缩性高,均匀性差,工程性质不良,且厚度较大、分布极不均匀,仅依靠天然地基不能满足设计要求。原基础方案有两种:(1)采用桩基础;(2)地基加固处理后采用独立基础。因粉土和粉砂层含水量丰富,成孔困难,不宜采用人工挖孔桩;钻孔灌注桩存在大量泥浆排放和造价过高等问题,振动(锤击)沉管灌注桩造价也偏高,因此桩基础方案没有被采用。后经多次方案论证,确定对软弱地基进行加固处理,以提高地基承载力,减少不均匀沉降。地基加固方案中拟选用深层搅拌法、振冲碎石桩和CFG桩。经过技术性和经济性研究,最后确定采用CFG桩,不仅节约了投资,而且施工工期提前15天完成。
场地工程地质概况
场地处于河流II级阶地上,〜,。场地普遍存在地下水,为主要贮存于素填土中的上层滞水和粉砂、圆砾层中的潜水,水位升降受大气降雨影响。地基主要土层软弱、强度低,地基承载力50〜130kPa,〜。土层主要特征自上而下简述如下:
素填土:黄色,主要由粉土、粉砂组成,土层松散,层厚:〜,fk=50kPa。
粉质粘土:灰褐色,含少量腐植质,软塑〜流塑状态,层厚:〜,fk=90kPa,Es=,qs=8kPa。
粘土:黄褐色,含少量铁锰氧化物,硬塑〜可塑状态,层厚:〜,fk=200kPa,Es=,qs=30kPa。
粉砂:灰黄色,稍密,饱和状态,层厚:〜,fk=120kPa,Es=,qs=15kPa。
圆砾:灰色,中密,饱和,级配良好,层厚:〜,fk=500kPa,qs=50kPa,qp=1100kPa。
,灰色,灰黄色,层面埋深:〜,该层未揭穿,根据区域地质资料,其厚度大于10m。fk=300kPa,qs=35kPa,qp=1000kPa。
CFG桩复合地基设计
CFG桩(CementFly-askGravelpiles)是水泥粉煤灰碎石桩的简称,是近年来发展起来的一种新型的地基处理方法,目前已作为国家重点科研成果向全国推广。
CFG桩是由碎石、石屑、粉煤灰掺适量水泥加水拌合,用振动(锤击)沉管打桩机或其它成桩机具制成的一种低标号的桩体,其主要用来加固地基,和被挤密的桩间土一起,通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同承担上部荷载。
该工程设计基础底面标高基本与现地面标高一致。根据地质勘察资料,其地基承载力fs,k=50kPa,要求处理后的复合地基承载力fsp,k±300kPa。根据地基承载力的要求,结合独立柱基对地基土进行分析、计算,确定需要加固的软弱地基土层为素填土、粉质粘土、粘土和粉砂。考虑土的性质及施工方法等因素选定桩径d为400mm;由于本工程地基土层软弱、饱和、压缩性高、含水量大、渗透性好,且要求复合地基承载力较大,根据我们的经验,。
单桩承载力
Rk=np5dZqsiLi+qpAp) ⑴
式中Rk:单桩承载力标准值(KN);np:承载力折减系数();Ap:桩断面面积(m2)。
复合地基承载力
fsp,k=[1+m(np-1)]0・fs,k (2)
式中m:CFG桩面积置换率;np:桩土应力比;0:桩间土强度发挥系数(〜
)。
利用(2)式即得出桩土应力比 n0,则桩顶应力:op=n0•0•fsk(3) 桩顶承受的集中
力 Pp=n0・0・fs,k・Ap ⑷
再由(4)式中的Pp值和(1)式,即可计算桩长L0桩体配比按标号控制,最低标号按不小于3倍桩顶应力op确定。
综上分析、计算,,桩径400mm,桩的平面布置按正方形布桩,,%。CFG桩桩身强度按C10配比,粉煤灰混凝土坍落度3〜5cm,桩顶与基础之间设置30cm厚级配砂石褥垫层。
CFG桩施工
CFG桩的施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样,本工程采用①377mm振动沉管打桩机,将带有预制钢筋混凝土桩尖的钢管沉入土中,然后浇筑混合料边振动边拔管而成。制桩共计330根,,工期15天。主要采取了以下措施确保工程质量。
严格控制拔管速度
拔管速度太快可能造成缩径或断桩,太慢有可能造成桩端一段范围的桩体水泥含量较少,桩体强度降低。〜。每上拔1米要停一下振动5秒,沉管下端未露出地面不得停振,不允许快速拔管。
施打顺序
连续施打可能造成的缺陷是桩径被挤扁或缩径,我们采取了隔桩跳打。
保证粉煤灰混凝土质量
控制配合比,坍落度控制在3〜5cm,砾石直径不得超过4cm,以防止造成空洞和断桩。
控制粉煤灰混凝土灌入量
,不足时应从沉管上端上料口补足,边填料边振动,直至拌和料表面出浆为止。当沉管拔出后,若发现投料不足,严禁再向桩孔内二次倒料,其不足部分应待开挖基坑时,凿出新桩,用模具接桩。
〜2min的贯入度如果贯入度未达到要求,则桩端未达到设计的深度上,在振动和桩身自重的作用下,可能会造成桩孔内粉煤灰混凝土再度下沉,造成缩径和断桩。
快速静压
由于本工程地基土层软弱,要求处理后地基承载力较大,在施工过程中,我们对新打完的桩进行快速静压,将可能断裂并脱开的桩连接起来,从而保证了桩头的质量。这一技术对保证复合地基中桩很好地传递垂直荷载是很有意义的。
效果检验
CFG桩施工15天后,采用轻便触探(N10)试验、开挖检查对地基加固效果进行检验。
(N10)试验
在地基加固前和加固后,我们在现场(主要是素填土)分别在不同地点做了26点轻便触探试验。加固前,,。加固后,,。说明桩间土的挤密效果是显著的。
桩身检查
为检验CFG桩的施工质量,我们随机开挖的6根桩体进行观察和取样,结果表明:桩体的外观比较匀称、致密、坚硬,桩身上下连续,无断桩和严重缩径现象。在6根桩体中随机抽取了12组芯样,〜,满足桩身设计强度lOMpa的要求。
结论
CFG桩复合地基具有承载力提高幅度大、变形模量大、沉降变形小的特点,用于建筑物对地基承载力和变形要求高的地基是比较理想的。
CFG桩用振动沉管打桩机成桩,由于不放钢筋笼,施工速度快,工期短,质量容易控制。
CFG桩不配筋,并能利用工业废料(粉煤灰),变废为宝,经济实用,比一般振动(锤击)沉管灌注桩和钻孔灌注桩造价都低得多,以本工程(±)为例:
CFG桩复合地基工程造价: ;
振动(锤击)沉管灌注桩工程造价:;
钻孔灌注桩工程造价:。
从以上资料可以看出:CFG桩复合地基工程造价分别比振动(锤击)%和 %。
:采用CFG桩加固软弱地基在技术上是可行的,加固效果十分明显,经济效益显著,是值得推广应用的地基加固技术。
参考文献
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)中国计划出版社1992
《地基处理手册》地基处理手册编写委员会中国建筑工业出版社1994
《地基处理技术》闫明礼主编环境科学出版社1995
作者单位:广西北流市建筑设计院)