擠密樁加CFG 樁在黃土地區地基處理中的應用

張海東

1 概述

黃土在我國分布廣泛，濕陷性黃土主要分布在黃河中游地區，黃土的特點是大孔隙發育，且有濕陷性。黃土濕陷性是指黃土在一定壓力下受水浸濕后結構破壞，土體強度迅速降低發生顯著附加下沉。可使建筑物產生不均勻沉降，危及建筑物的安全使用。在工程建設中一般采用換填淺、強夯淺、堿液加固淺、灰土樁淺等處理濕陷性土層，高層建筑一般采用灌注樁處理，對上覆黃土的地區，并且在建筑物密集區，經多年實踐經驗采用灰土(或土)擠密樁加長螺旋CFG樁處理地基，對高層建筑地基處理較經濟合理。

2 擠密樁加長螺旋CFG樁的適用性

土擠密樁適用于黃土地層用以消除黃土地基的濕陷性，提高地基承載力，對CFG樁而言可提高樁側摩阻力。

長螺旋鉆孔管內泵壓混合料法CFG樁，適用于粘性土、粉土、砂土，以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地。

城市濕陷性黃土覆蓋地區，高層建筑地基處理首先采用灰土(或土)擠密樁處理上覆濕陷性黃土，再做長螺旋管內泵壓CFG樁，形成擠密樁、CFG樁與樁間擠密土三元復合地基，既能消除黃土濕陷性，又能滿足高層建筑較高的荷載要求，比混凝灌注樁經濟。

3 擠密樁加固濕陷性黃土地基的機理

擠密樁一般多采用振動沉管成孔，通過橫向“擠壓”作用使得地基土得以加“密”，然后在孔內分層夯實灰土(或素土)而成擠密樁，樁體與樁間土共同作用形成復合地基。其加固濕陷性黃土地基的作用機理為:采用振動成孔，由樁管振動力和側向擠壓作用，使樁間土得以擠密，消除樁間土的濕陷性。

4 擠密樁的設計

4.1 樁孔布置原則和要求

1)樁間距采用保證樁間土擠密后達到設計要求的密度和濕陷黃土濕陷性的原則。

2)樁體填土的平均壓實系數不應小于0.95。

4.2 成樁工藝、樁徑和樁長

一般采用振動沉管工藝，樁徑采用400 mm為宜，樁長穿透濕陷性土層。

4.3 樁間距

一般按正三角形布置，樁距按下式計算:

其中，s為樁孔間的中心距，m;d為樁孔直徑，m;ρdmax為樁間土的最大干密度為地基處理前土的平均干密度，g/cm3;ηc為樁間土擠密后的平均擠密系數。

5 CFG樁的設計

5.1 樁徑

長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料法施工CFG樁，樁徑取350 m～600 m，一般采用φ450 mm為宜。

5.2 樁距

按設計要求的復合地基承載力、土性和施工機具確定，應考慮承載力提高幅度滿足設計要求，施工CFG樁作用的發揮，場地地質條件及造價等因素，宜取3倍～5倍樁徑。

5.3 樁長

首先考慮樁落在端阻力較大的土層上，按以下兩公式可換算出樁長L。

其中，Ra為CFG樁單樁承載力特征值，kN;fspk為聯合加固后復合地基承載力特征值，kPa;fsk為擠密樁處理后復合地基承載力特征值，kPa;Ap為樁的截面積，m2;μp為樁的周長，m;β為樁間土承載力折減系數;li為樁周第i層土的厚度，m;qsi，qp分別為樁周第i層土的側阻力、樁端端阻力特征值，kPa。

5.4 樁體強度

樁體無側限抗壓強度平均值一般取不小于3倍樁頂應力。

5.5 褥墊層

在CFG樁頂鋪設褥墊層，材料多選中砂、粗砂、級配砂石或碎石等，最大粒徑不宜大于30 mm。

5.6 施工順序

施工順序如下:

試樁→擠密樁→CFG樁→聯合加固后復合地基承載力試驗。

6 工程實例

山西省侯馬藥廠17層辦公樓，基礎埋深3.0 m，設計基底壓力350 kPa，地基土主要為:

①層濕陷性粉土，淺黃色，稍濕，松散，非自重濕陷性，場地濕陷等級Ⅱ級～Ⅲ級，層底埋深8.5 m;

②層砂質粉土，淺黃色，飽和，稍密～中密，層底埋深15.0 m;

③層砂質粉土夾粉質粘土，淺黃色，層底埋深22.0 m;

④層粉質粘土，褐紅色，硬～可塑。

地下水位埋深9.5 m。

6.1 地基處理方案

設計采用素土擠樁:樁徑400 mm，樁長6.0 m，正三角形布樁間距1.1 m，樁體壓實系數不小于0.95。

CFG樁:樁徑450 mm，正三角形布樁間距1.1 m，樁長24 m，進入第④層粉質粘土5.0 m，采用長螺旋成孔，管內泵壓混合料灌注成樁。

6.2 復合地基效果檢測

1)樁體和樁間土探井采取土樣，試驗結果樁體壓實系數均不小于0.95，樁間土濕陷性完全消除。2)成樁后對復合地基做了三組單樁(CFG樁)復合地基載荷試驗，1號、2號和3號點復合地基承載力特征值分別為358 kPa，373 kPa和366 kPa，滿足基底壓力要求。

7 經濟效益

經測算采用擠密樁加CFG樁的成本僅是鉆孔灌注樁的1/3，節約投資可觀。

8 結語

在上覆濕陷性黃土地區，高層建筑采用土擠密樁加CFG樁處理地基是經濟合理的，有一定的推廣價值，可用于一般高層建筑的地基加固。

[1]鄭洪權.淺析CFG樁處理軟土地基的施工方法[J］.山西建筑，2010，36(28):68-69.