攀枝花市西區動力站安置房二元復合地基處理實踐

摘要：針對攀枝花市西區動力站片區安置房6#、7#樓地基土為欠固結人工填土，地基承載力不能滿足設計要求。提出采用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）二元復合地基的方法。工程實踐證明，采用該方法處理能滿足地基承載力和不均勻變形地基要求，取得了較好的處理效果及經濟效益。

關鍵詞：二元復合地基 欠固結人工填土 設計施工 檢測

1 工程概況

攀枝花市西區動力站片區安置房6#、7#樓位于攀煤集團公司精煤分公司機修廠家屬區。均為四層，磚混結構。場地表層原為雜填土，目前已清除原雜填土，由素填土回填成為一平臺。由于回填土為素填土，未經分層碾壓夯實，且填筑時間短，填筑深度大，不能作為基礎持力層，因此必須進行處理。經過多方案比較，決定采用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）二元復合地基來對欠固結人工填土進行處理，以控制地基變形及提高地基土的承載能力。

2 工程地質條件

2.1 地層地質

①第四系全新統雜填土（Q4ml）

棕黃、褐黃、灰黑色，主要由坡積粘土、粗砂巖碎屑夾磚塊、砼塊、煤矸石、碳灰以及生活垃圾等組成，干～稍濕，松散，該層在各鉆孔中均有分布，鉆孔揭露厚度在0.70～6.00米之間。該層在回填素填土前已清除。

②第四系坡殘積粉質粘土（Q4dl+el）

棕紅、褐黃色，稍濕，可塑～硬塑狀，含長石、石英顆粒，局部含碎石小顆粒及30%左右卵石，卵石主要成分為花崗巖、玄武巖及砂巖等，粒徑在20～60 m m不等，大者達150 m m，該層鉆孔揭露厚度在1.50～8.80米之間。

③三疊紀強風化粗砂巖（T3b）

紫紅、棕紅色，中～粗粒結構，厚層狀構造，主要造巖礦物為長石、石英，次含云母等，表層風化裂隙較發育，裂面見鐵錳質斑點，表層大部份礦物風化蝕變為粘土，巖芯多為土狀及粗砂狀，少量呈2～5cm碎塊狀，深部巖芯多呈短柱狀及長柱狀，稍濕。該層厚度大，地層穩定，組成整個擬建場地基底，鉆孔揭露厚度為3.30～7.40米，未揭穿。

各土層的物理力學指標見表1。

2.2 地下水

整個擬建場地范圍內未發現地下水。

3 碎石樁及CFG樁二元復合地基處理設計

3.1 相關計算

3.1.1 碎石樁：

⑴、面積置換率m：

取80kPa；取300kPa；=100kPa。

⑵、樁中心距s：

（等邊三角形布樁）取。

3.1.2 CFG樁：

經碎石樁處理后樁間土承載力特征值提高至80kPa（為安全計，不考慮碎石樁承載力，僅考慮加固土體的承載力）。

⑴、單樁豎向承載力特征值Ra：

式中：樁端進入粉質粘土（Q4dl+el）3m，=10kPa，

=1200kPa，計算式如下：

Ap=πd2/4=π（0.4）2/4=0.1256㎡

=1.256×10×3=37.68kN（進入（Q4dl+el）3m）

=1200×0.1256=150.72kN

代入上式：

Ra=150.72+37.68=188.4kN 取 Ra=180kN

⑵、面積置換率m：

式中：=200kPa

=180kN

=0.1256m2

=0.8

=80kPa

代入上式，求得：m=0.099

⑶、CFG樁中心距S：

S =1.27/1.13=1.12 m（按正方形布樁）Ae=1.26m2 取Ae=1.2 m2

S =1.27/1.05=1.21 m（按三角形布樁） Ae=1.27m2 取Ae=1.2 m2

根據基礎底面寬度計算樁的中心距s：

1-1（按矩形布樁） b=1.1m，s=1.1m，取s=1.1m（單排）

2-2（按三角形布樁） b=1.4m，s=1.0m，取s=1.0m（交錯）

3.1.3 復合土層壓縮模量

Esp=ξEs=fspkEs/fsk=200×4/80=10MPa。

復合土層壓縮模量實際值以CFG樁單樁復合地基靜載試驗為準。

3.2 褥墊層設計

虛鋪厚度300mm，鋪設在樁頂部，寬度應超出基礎底面外緣200mm ，材料宜用級配砂石。碎石的最大粒徑不宜大于30mm。壓實后厚度為260mm，夯填度為0.87。

二元復合地基平面布置示意圖見圖1

4 二元復合地基施工要點

4.1 二元復合地基的施工必須分階段進行，先進行碎石樁施工，施工完成經檢測后再進入CFG樁施工階段。

4.2 碎石樁與CFG樁施工采用相同的施工機械，即CK-150型沖擊鉆機，但施工工藝有所區別；為了保證擠密效果，碎石樁采用重錘沖擊擠密成孔，而CFG樁則采用取土成孔，以便保證樁身質量。

4.3 在碎石樁與CFG樁樁位重合的點位，碎石樁施工時可將樁位進行移動，避開CFG樁位置。

4.4 CFG樁樁身砼同樣采用重錘夯填，因此樁身料應為干砼。

5 復合地基檢測

為了檢測復合地基承載力，通過靜載實驗、模擬建筑物地基的實際受荷條件，比較準確的反映復合地基的受力狀況和變形特征，確定復合地基的承載力特征值。本工程根據《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002附錄A“復合地基載荷試驗要點”進行復合地基載荷試驗，剛性壓板規格為1.5m×1.5m，經檢測，所有點單樁復合地基承載力特征值fspk>200kPa，復合地基壓縮模量Esp>10 MPa；滿足設計要求。

6 結論和體會

6.1 對于厚度較大的粘性欠固結人工填土采用碎石樁和CFG樁二元復合地基加固其效果顯著，造價較低，安全性良好。

6.2 二元復合地基方案設計參數應通過現場試驗并參照勘察成果和地區經驗綜合確定。

6.3 二元復合地基應采用分階段施工程序，兩種工藝同時進行則達不到地基加固效果。

6.4 本工程二元復合地基處理的成功經驗對類似的地基基礎工程設計具有一定的指導和借鑒意義。

參考文獻

[1] JGJ 79-2002 建筑地基處理技術規范[S].

[2] 羅東遠.淺析CFG樁復合地基設計計算[J].閩西職業技術學院學報，2007，9（2）：21～23.

[3] 周京華，地基處理[M].成都：西南交通大學出版社，1997.

[4] 閻明禮，地基處理技術[M].北京：中國環境科學出版社，1996.

作者簡介

張志彬（1983.1-）男，漢族，內蒙林西，工程師，本科，從事巖土工程勘察與設計。