高低聯(lián)跨建筑物濕陷性黃土地基處理

劉大穩(wěn) 申偉杰

（鄭州拓野筑路有限公司，河南 中牟 451450）

引言

我國部份城市由于人口密集、占地面積有限，更多的高層建筑物（住宅、寫字樓等）近年來迅速崛起，屹立于濕陷性黃土地區(qū)的高低聯(lián)跨建筑物也比比皆是，而高低聯(lián)跨建筑物濕陷性黃土地基的處理存在眾多的處理方案，CFG樁與灰土樁雙樁組合處理高低聯(lián)跨建筑物地基不失為一種有效的解決方案，本文以靈寶某高低聯(lián)跨商住兩用住宅樓為例，對該地基處理方案進(jìn)行分析研究。

1 灰土擠密樁及CFG樁作用機(jī)理

1.1 灰土擠密樁作用機(jī)理

灰土擠密樁是利用打入鋼套管在地基中成孔，通過擠壓作用，使地基得到加密，然后分層填入灰土后夯實(shí)而成的灰土樁。灰土擠密樁的工作原理是灰土樁成孔時(shí)，土體被迫產(chǎn)生側(cè)向擠密，擠密影響半徑一般為1.5～2倍樁直徑，相鄰樁孔擠密區(qū)交界處擠密效果疊加，增加擠密效果；樁間土中心部位密實(shí)度增大，且變得均勻，樁距越近，疊加效果越明顯，合理的樁孔中心距約2～3倍的樁直徑。石灰與土按一定比率（2∶8或 3∶7）拌和形成的樁體具有氣硬性和水硬性，由于石灰內(nèi)帶正電Ca離子與帶負(fù)電粘土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土齡期增長，土體固化作用提高，土體強(qiáng)度逐漸增加。在力學(xué)性能上，可達(dá)到擠密地基效果，提高地基承載力，消除濕陷性，沉降均勻和沉降減小。

大量的試驗(yàn)資料和工程實(shí)踐證明，灰土擠密樁在處理地下水位以上濕陷性黃土和素填土、雜填土地基，不論是消除濕陷性，還是提高地基承載力都是有效的。

2.2 CFG樁作用機(jī)理

CFG樁是在碎石樁體中摻適量的粉煤灰、石屑、砂、水泥及特種添加劑加水拌合，用各種成樁機(jī)械制成的一種高黏結(jié)強(qiáng)度樁體的簡稱。CFG樁的工作原理是CFG樁由CFG樁、樁間土及褥墊層三部分共同承擔(dān)荷載。褥墊層受上部基礎(chǔ)荷載作用產(chǎn)生變形后，以一定的比例將荷載分?jǐn)偨o樁及樁間土，使二者共同受力，同時(shí)，土體受到樁的擠密而提高承載力，而樁又由于周圍土的側(cè)應(yīng)力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一個(gè)復(fù)合地基的受力整體，共同承擔(dān)上部傳來的荷載。

2 工程概況

本工程為靈寶市高低聯(lián)跨商住兩用住宅，高跨為地上26層住宅，低跨為地上2層商場，地下兩層為停車場及商場。高低跨間設(shè)置70mm沉降縫，自基礎(chǔ)以上斷開。處理始面標(biāo)高-10.100m為第5層濕陷性黃土，地下第7層為卵石層。低跨商場：灰土擠密樁有效樁長10m，處理深度穿透全部濕陷性黃土層，樁徑400mm，樁體布置采用正三角形網(wǎng)格，樁間距為900mm，樁體材料采用3∶7灰土，樁體的平均壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.96。高跨住宅：采用灰土擠密樁和CFG樁組合型復(fù)合地基進(jìn)行地基處理,灰土擠密樁是為了消除地基土的濕陷性,地基承載力主要由CFG樁復(fù)合地基承受。灰土擠密樁施工采用機(jī)械洛陽鏟引孔,引孔直徑0.4m,成樁直徑0.50m～0.60m，樁長7.3m，正方形布樁，樁身填料為二八灰土。CFG樁采用機(jī)械洛陽鏟成孔，樁徑0.4m，樁間距1.5m，樁長12.8m，采用正方形布樁，樁端持力層為卵石層，樁身混凝土強(qiáng)度等級C20，褥墊層厚度250mm，每邊寬出基礎(chǔ)邊500mm，由中砂和碎石組成，砂石比例3：7，夯填度不得小于0.9。CFG樁和灰土樁間隔布置，先施作灰土樁再施作CFG樁。

3 處理后的承載力分析

3.1 處理后CFG樁和灰土樁單樁承載力

地基經(jīng)過處理后，分別對CFG樁和灰土樁進(jìn)行單樁靜載荷試驗(yàn)。CFG樁加載分10級進(jìn)行，逐級等量加載，最大加載量定為1300kN，每級荷載為130kN;灰土擠密樁加載分12級進(jìn)行，逐級等量加載，最大加載量500kN～650kN，每級荷載50kN。每級荷載施加后按第 5、15、30、45、60min 測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次，沉降穩(wěn)定后加下一級荷載。在每級荷載作用下，樁的沉降量連續(xù)兩次在每小時(shí)內(nèi)小于0.1mm時(shí)可視為穩(wěn)定。典型CFG樁和灰土擠密樁的靜載荷P～S曲線。

3.2 處理后地基土的承載力

地基經(jīng)處理后，對樁間土進(jìn)行潛層平板載荷試驗(yàn)，加載分12級進(jìn)行，逐級等量加載，最大加載量定為 275～420kPa，每級荷載30kPa，每級荷載施加后按第 10、10、10、15、15min測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次，沉降穩(wěn)定后加下一級荷載。在每級荷載作用下，沉降量連續(xù)兩次在每小時(shí)內(nèi)小于0.1mm時(shí)可視為穩(wěn)定。樁間土的P～S曲線如圖3所示。由圖3可以看出，樁間土的極限承載力取曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)處360kPa，樁間土的承載力特征值取極限承載力的1/2為180kPa，根據(jù)該工程地勘報(bào)告知處理前天然地基土的承載力特征值為150kPa，處理后土的承載力有所提高。分析其原因:第一，灰土擠密樁的擠密作用增加了樁間土的密實(shí)度;第二，在進(jìn)行平板載荷時(shí)，土周圍的灰土樁和CFG樁對土的側(cè)移起到一定的限制作用。

結(jié)論

（1）由單樁靜載荷試驗(yàn)結(jié)果知，CFG樁和灰土擠密樁均達(dá)到了較高的承載力特征值。由于灰土樁的擠密作用，樁間土的承載力也有一定幅度提高。

（2）CFG樁和灰土擠密樁聯(lián)合處理濕陷性地基，效果良好，既有效發(fā)揮了CFG樁承載力高的特點(diǎn)，又發(fā)揮了灰土擠密樁對樁間土的擠密作用。

（3）灰土樁與CFG樁共同處理高低聯(lián)跨建筑物地基，相較灰土樁處理低跨建筑，灌注樁處理高跨建筑的方案，不僅有成本上有很大的節(jié)約，而且在施工上避免了同時(shí)施工灰土樁對灌注樁的擠壓偏移，從而加快了施工的進(jìn)度。

因而灰土樁與CFG樁雙樁復(fù)合地基在處理高低聯(lián)跨建筑地基上有很大的推廣空間。

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