CFG樁在粉細砂軟弱地基處理中的應用

鄭占利 ，許慶松 ，譚 鵬

（1.北京市公路橋梁建設集團有限公司，北京市 100068；2.同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室，上海市 201804）

0 引言

文昌市東郊至龍樓公路主要穿行于濱海砂堤階地地貌單元區和積水洼地地貌單元區。積水洼地區約占總路線的20%，區內地形低洼平坦，局部積水嚴重，地基土處于松散狀態，地基土承載力為60～120 kPa，局部軟弱層厚度可達12 m。

CFG樁（Cement Fly-ash Gravel Pile）是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱。它是由水泥、碎石、粉煤灰、石屑、砂摻水拌和而成的高粘結強度樁。通過調整水泥摻量及配比，其強度等級在C15至C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG樁和樁間土通褥墊層形成CFG樁復合地基共同工作，故可根據復合地基性狀和計算進行工程設計。相較于預制混凝土樁，CFG樁造價低；相較于碎石樁，CFG樁承載力較高，因此廣泛應用于地基處理領域。針對公路地基的處理方法較多，主要包括換填法、深層密實法、排水固結法、真空排水預壓法、加筋技術、化學加固法以及膨脹土地基、液化地基等處理方法。相較于其他公路地基處理方法，CFG樁造價低且承載力高，因此選用CFG樁進行處理。

1 工程概況及地質條件

文昌航天發射場配套道路之一東郊至龍樓公路，路線全長約17 km。根據地面地質調繪及地質鉆探顯示，局部積水洼區的土層存在屬于液化砂土的不良地質。因此，全線采用CFG樁對此進行處理，總共有6處CFG樁復合地基處理。根據相關文件資料顯示，K24+100～K24+190和 K24+190～K24+240路段屬于典型的粉細砂軟弱地基，因此，本文主要針對上述兩路段進行CFG樁地基處理的計算分析和現場檢測工作。上述兩路段地基土的物理力學指標如表1所示。

表1 地質狀況及地基土的物理力學指標

2 CFG樁復合地基設計

根據設計要求，經過地基處理后，地基液化的可能性要得以消除或使液化指數低于4，承載力不小于200 kPa。CFG樁復合地基中樁的長度、樁的直徑和樁距的設計是建立在上部荷載的大小、工程地質條件、施工設備和施工方法的基礎上的。對于CFG樁復合地基而言，樁和土之間的剛度差別很大。為了使樁和土能夠共同工作并充分發揮樁和土的承載力，在基底設置了80 cm的碎石砂作為褥墊層。根據設計單位的要求，兩路段CFG樁的相關參數如表2所示。CFG樁的平面布置如圖1所示，斷面圖如圖2所示。

表2 CFG樁相關參數

圖1 正三角形布樁

圖2 樁基橫斷面圖

3 CFG樁復合地基承載力計算分析

為了準確評估CFG樁處理積水洼地地基后的復合地基承載力，筆者采用理正巖土軟件對上述兩標段的CFG樁復合地基承載力進行了計算。在確定復合地基承載力之前，需得知單樁承載力特征值。單樁豎向承載力特征值采用公式（1）進行計算。

式（1）中:Qsk和Qpk——分別為總極限側阻力標準值和總極限端阻力標準值；

qsik——樁側第i層土的極限側阻力標準值；

qpk——極限端阻力標準值，計算時采用施工圖中給定4.0 MPa；

u——樁身周長，直徑40 cm的樁，其樁身周長為1.258 m；

li——樁周第i層土的厚度；

Ap——樁端面積，直徑40 cm的樁，樁端面積為0.125 66 m2。

K24+100～K24+190和K24+190～K24+240路段CFG樁的單樁豎向承載力特征值計算結果如表3所示。

表3 單樁豎向承載力特征值

在確定出單樁承載力特征值之后，采用公式fspk=mRa/AP+β（1-m）fsk進行復合地基承載力計算。K24+100～K24+190和 K24+190～K24+240路段CFG樁復合地基承載力的相關計算參數如表4、表5所示，計算結果如表6所示。

表4 K24+100～K24+190標段地基土土層相關參數

表5 K24+190～K24+240標段地基土土層相關參數

表6 CFG樁復合地基承載力特征值fspk

4 現場檢測結果

K24+100～K24+190和 K24+190～K24+240路段CFG樁竣工后，對CFG樁復合地基承載力進行了承載板試驗。按照復合地基載荷試驗方法及要求，取s/b=0.008，即S=10 mm時所對應的壓力為復合地基承載力特征值。檢測結果如表7所示。

5 結論

（1）理論計算得到的復合地基承載力特征值比檢測結果小，說明理論計算偏于保守。

表7 地基承載力檢測結果

（2）現場檢測結果證實了CFG樁能有效提高粉細砂軟弱地基的承載力，可廣泛適用于粉細砂軟弱地基的處理。

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