CFG桩与灰土挤密桩复合地基工程应用*
王少东，方光秀
（延边大学工学院，吉林延吉133002）
[摘要】山西省露城市某工程根据地基设计要求、地质条件和现场现状，采用CFG桩与灰土挤密桩组合复合地基的处理方法.施工完毕后采用静荷载试验和室内土工试验，证明此种复合地基使承载力大幅提高、湿陷性消除、满足 设计要求，且有效控制地基变形、降低工程造价.
[关键词】复合地基：CFG桩：灰土挤密桩；湿陷性：承载力
[中图分类号]TU472 [文献标识码]A [文章编号]1002-8498（2015）23-0122-04
Application oftheCompositeFoundationwith Combinationof CFGPileandLime-soil Compaction Pile
(College f Enginring Yanbin Uiesity Yanj Jiin133002 China)
Wang Shaodong Fang Guangxiu
Abstract;In accordance with the requirements of the foundation design geological conditions and thestatus quo the posite foundation with bination of CFG pile and lime-soil paction pile is usedin some project construction in Lucheng City of Shanxi Province. Static load test and laboratory soil testprove that the posite foundation can greatlyenhance bearing capacityliminate collapsibility meet design requirement effectively control foundation deformation and reduce project cost.
Key words;posite foundation;CFG piles;lime-soil paction piles;collapsibility;bearing capacity
特征值≥150kPa；再使CFG桩与其组合，要求处理后复合地基承载力特征值≥480kPa.
1工程地质条件
山西省璐城市某工程为高层混凝土结构，筏板然地基承载力及变形不能满足上部结构的要求，经 基础.由于拟建场地具有Ⅱ级非自重湿陷性，且天研究采用三七灰土挤密桩与CFG桩组合复合地基处理方法.其复合地基布桩形式如图1所示.
承载力标准值为120kPa. 施工前基坑已开挖至6m，地基土层为第2层，
根据施工现场野外钻探、原位测试及室内土工试验结果，在勘探深度范围内场地土自上而下可分为12层，各层参数情况如表1所示.
表1土层参数情况Table 1
Soll parameters of different soil layers
土层 岩性 厚度/侧阻（端阻）/ 重度/ E/填土 1.39 m kPa (kN-m-) 19.8 7.70 MPa2 1 粉质粘土 握陷性 5.97 忽略不计 " 19.3 5.89提陷性 2.27 20 19.5 6.373 粉质粘土 粉质黏土 2.79 25 19.6 7.045 6 粉质粘土 粉质黏土 11.56 2.61 30 35 19.7 19.7 10.19 11.91粉质粘土 粉质贴土 6.86 9.86 40(700) 40 20.1 19.9 12.75 13.508 9 粉质临土 5.14 45 20.1 20.5 13.7510 11 粉质土 石灰岩 10.20 2.40 - 13.7712 石灰岩 >2.85
图1CFG桩与灰土挤密桩复合地基布桩形式 Fig. 1 Layout form of CFG pile and lime-soilpaction pile
三七灰土挤密桩，要求处理后复合地基承载力
与150.300kPa所对应的沉降值如表2所示.
2灰土挤密桩复合地基处理的计算方法
拟建场地具有Ⅱ级非自重湿陷性，第2，3层为湿陷性粉质黏土，地下水位位于从自然地面以下12m左右处.因为施工前基坑已开挖至6m，且灰土挤密桩的有效作用范围在地下水位以上，所以设计有效桩长为6.0m，使其满足《湿陷性黄土地区建筑 规范》GB50025-2004要求.按照《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012要求，灰土挤密桩的桩孔直径宜选为300~600mm，桩孔宜按等边三角形布置，其间距可为桩孔直径的2.0~3.0倍.
表2灰土挤密桩复合地基承载力与沉降对比值 Table 2 Bearing capacity and setlement valeratio of posite foundation with lime-soil
paction pile试点 凯降/mm 量大加载/ 承载力特征编号 150kPs 300kPa kPs 值/kPaIS S2号 6.02 5.30 23. 11 27.59 300 300 150 150S3号 5.01 22.71 150S5号 5.38 5.58 26.28 24.62 300 150 150S6号 7.62 34.37 300 150合S 台8S 5.06 6.15 30.65 27.77 300 300 150 150台6S S10号 4.46 7.10 32.28 29.22 300 300 150 150S11号 2.03 35.11 300 150512号 4.48 28.87 300 150
6.0m，桩径为0.4m，按正三角形布桩，桩间距为 因此，最终确定灰土挤密桩的设计有效桩长为1.2m.共完成的工程桩总桩数为1120根.
2.1灰土挤密桩面积置换率m计算
(1)
式中：d为桩身平均直径；d.为1根桩分担的处理地基面积等效圆直径，等边三角形布桩d.=1.05s，s为桩间距.
依据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004附录J“垫层、强夯和挤密地基的荷载试验要 点”的有关规定对表2所示试验数据进行统计.12组复合地基承载力特征值平均为150kPa，极差不超过平均值的30%，故取平均值150kPa作为本工程灰土挤密桩的复合地基承载力特征值.
2.2灰土挤密桩复合地基处理承载力计算
(2)
用人工挖探井取土样进行室内土工试验法.施工 为评价本工程复合地基的湿陷性消除情况，采现场共布设取土探井3孔.探井挖掘深度18.0m，自有效桩顶标高下开始，间隔1m取1组桩间土试样，所取桩间土试样送实验室测定其含水量、密度、干密度和桩间土湿陷性试验.
式中：f为处理后桩间土承载力特征值（kPa），可按地区经验确定；n为复合地基桩土应力比，可按地区经验确定，n取3.
要求. 因此，灰土挤密桩复合地基承载能力满足设计
2.3灰土挤密桩复合地基处理的试验结果分析
根据室内土工试验结果，检测深度范围内桩间土样的湿陷系数8.均 480kPaA 式中：A为单桩承载力发挥系数，取0.85；β为桩间 土承载力发挥系数，取0.9：f为地基处理后桩间土特征值，取灰土桩复合地基特征值.
3.4CFG桩单桩承载力试验结果分析
CFC桩单桩竖向抗压承载力试验采用静荷载法，加载采用慢速维持荷载法.根据设计要求本次试验最大加荷值为1200kN，现场随机检验3个点， 加载等级分10级.DZ1静荷载结果如表3所示.
表3DZ1静荷载结果Table 3 DZ1 static load results
序号 荷载/ 历时/min 沉降/mm0 kN 0 本级 0 累计 0 0.00 本级 0.00 累计240 120 120 0.80 0.802 3 360 480 120 120 240 360 0.53 0.66 1.33 1.994 5 600 720 120 120 480 600 0.73 0.80 2.72 3.526 840 120 720 1.01 4.537 8 1080 960 120 120 840 960 0.97 1.00 5.50 6.509 1200 120 1080 1.37 7.87
注：最大沉降量为7.87mm
根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014中第4.4.3条进行统计.
DZ1Q-s曲线如图3所示.
DZ1s-lgQ曲线如图4所示.
CFG单桩竖向抗压静荷载试验结果如表4所示.
Table 4Vertical pressive bearing 表4CFG桩单桩竖向抗压承载力capacity of CFG pile
桩号 最大荷载/ kN 最终沉降/ mm 承载力/kN 根限 承载力特 征值/kNDZ1 1 200 7.87 1200 600DZ2 DZ3 1 200 1200 11.54 3.25 1200 1200 600 600
DZ1s-lgt曲线如图5所示.
图3DZ1Q-s曲线Fig.3Q-s curve for DZ1
图4DZ1 s-lgQ曲线Fig.4 s-lgQ curve for DZ1
图5DZ1 s-lgr 曲线Fig.5 s-lgt curves for DZ1
CFC桩3根桩的单桩竖向抗压极限承载力平均值为1200kN，极差为0，未超过平均值的30%，故取平均值1200kN作为CFG桩的单桩竖向抗压极限承载力统计值，取统计值的一半600kN作为本工程CFG桩的单桩竖向抗压承载力特征值.
3.5CFG桩与灰土挤密桩组合复合地基处理的试验结果分析
检测采用单桩复合地基荷载试验，试验在CFG桩的设计桩顶标高处进行.压板面积为1根桩所承 担的处理面积（1.246m²的正方形钢筋混凝土承压
板），压板下铺100~150mm厚中粗砂垫层找平.本 次试验最大加荷至960kPa，每级加载值均为预估最大荷载的1/10（见表5）.
表5CFGFH3静荷载结果Table 5 CFG FH3 statie load results
序号 荷载/ kPa 本级 历时/min 累计 本级 沉降/mm 累计0 0 0 0.00 0.002 1 192 288 120 120 120 240 0.41 0.37 0.41 0.783 384 480 120 120 360 480 0.52 0.84 2.14 1.305 4 576 120 600 0.98 3.126 7 672 768 120 120 720 840 0.89 1.05 5.06 4.018 864 120 1080 960 1.30 1.87 6.36 8.239 960 120
注：最大沉降量为8.23mm
CFGFH3P-s曲线如图6所示.
图6CFG FH3 P-s曲线Fig.6 P-s curve for CFG FH3
DZ1s-lgQ曲线如图7所示.
Fig.7 s-lgr curves for DZ1 图7DZ1s-lgr曲线
验结果如表6所示. CFG桩与灰土挤密桩组合复合地基承载力试
复合地基承载力特征值的统计根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012附录B第B.0.11条进行统计.4个试验点的复合地基承载力特征值平均为480kPa，极差为0，不超过平均值的30%，故取平 均值480kPa作为本工程CFG桩与灰土挤密桩组合复合地基的承载力特征值.
5结语
参考文献：
Table 6Bearing capacity test results of the posite 表6CFG桩与灰土挤密桩复合地基承载力试验结果foundation with bination of CFG pile
and soll paction pile柱号 / 布桩 形式 最大荷载/ kPa 沉降/ 最终 特征值/ kPamm 480FH1 FH2 1.2 1.2 正三角形 正三角形 960 960 12.49 6.14 480FH4 FH3 1.2 1.2 正三角形 正三角形 960 960 8.23 7.71 480 480
4复合地基处理的施工技术措施
1）桩孔内的灰土填料，其消石灰与土的体积配合比为3：7，应分层回填夯实，填料的平均压实系数不应低于0.97，其中压实系数最小值不应低于0.93.桩顶标高以上应设置300-600mm厚褥垫层.
2)CFG桩采用长螺旋钻孔、管内泵压混凝土灌注成桩工艺.规范要求混摄土坍落度为160-200mm，实际施工混凝土坍落度为160~220mm，施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高0.5m，褥垫层夯填度≤0.88.
1）复合地基处理应满足建筑物承载力和变形要求，在有代表性的场地上进行现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以确定计算参数和处理效果.施工实践证明，三七灰土挤密桩与CFG桩的 复合地基处理方法既可以有效处理湿陷性黄土带来的危害，又可大幅度提高地基的承载能力，同时降低工程造价，可供类似地基条件工程借鉴.
2）复合地基承载力特征值应通过现场复合地计算方法切实可行，试验结果满足设计要求与工程 基荷载试验确定，本工程采用的组合型复合地基的应用，且同时反映规范给出的特征值较为保守.
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