原土振密樁及CFG樁處理可液化地基的應用實踐

龍鵬

摘 要：本文介紹了原土振密樁、CFG樁的作用機理，并結合工程實例，提出了采用原土振密樁及CFG樁組合樁型處理可液化地基的地基處理方式，可供類似工程參考。

關鍵詞：振密樁；CFG樁；液化

引 言

隨著經濟的快速發展，填海造地已成為很多沿海城市緩解土地資源緊張的途徑之一，由于形成陸域的吹填砂一般比較疏松，其構成的地基強度、密實性均較差，而且有時還存在地基液化問題。所以，一般來說其未經處理不能直接用于工程建設，對其進行地基處理和加固是沿海城市需面對的常見問題之一。

1 原土振密樁的加固基理

振動壓實法是一種工藝簡單、有效的砂土地基加固的方法，可分為振沖法、振動沉管法、地表振動壓實法和深層振動壓實法。

振沖法可分為加填料的振沖置換法（如“振沖碎石樁”）和不加填料的振沖密實法（如“原土振密樁”）。前者被廣泛應用于處理飽和松散粉細砂、粉土、黏土等地基，后者一般應用于處理粘粒含量小于10%的粗砂和中砂地基等。

原土振密樁加固砂土是借助于振沖器產生的重復強烈振動和側向擠壓，產生水平或垂直方向振動力，使一定范圍內的土體發生液化，土粒重新排列得以密實。一方面，這種人為的預液化改變了砂土的應變史，可顯著增強其抗液化能力；另一方面，振密后的砂土一般能達到規范上消除液化沉陷的要求。所以說，原土振密樁是一種很好的消除砂土液化的地基處理方式。

2 CFG樁復合地基的作用基理

CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌和，利用機械成樁的高粘結性樁，樁體強度介于剛性樁與柔性樁之間。

CFG樁復合地基主要有以下幾種加固作用：

樁體作用：CFG樁具有一定的粘結強度，樁體剛度比樁間土大很多，能有效傳遞荷載至深層地基，起到明顯的樁體作用。

擠密與置換作用：CFG樁施工時的振動和擠壓使樁間土得到擠密和置換作用，特別是在一些不可擠密的土層施工時，置換作用更加明顯。

排水減壓作用：CFG樁在飽和粉土或砂土中施工時，會使砂土液化產生超靜孔隙水壓力，而樁體初凝前本身就是一個很好的排水通道，可使超靜孔隙水壓力迅速消散。

3 工程實例

3.1 工程概況

沿海某工程中的泵房長17m，寬8m，下部為3.5m高鋼筋混凝土泵池，上部為框架結構，底板埋深1.8m，座落于①2填砂層。根據地勘報告，場地土自上而下為：

素填土①1：松散，以粘性土為主，含少量碎石、塊石、磚頭等，回填時間較短，欠壓實。土層厚度0.50～1.20m。

填砂①2：稍濕～飽和，松散～稍密，回填年限小于半年，以中砂（海砂）為主，標貫擊數為8.7擊。土層厚度1.40～6.80m。

淤泥②：流塑～軟塑狀，具高壓縮性，以粘粒、粉粒為主，含少量腐蝕質及貝殼。土層厚度0.60～8.00m。

粉質粘土③：可塑～硬塑狀，具中壓縮性，以粘粒、粉粒為主，標貫擊數為11.8擊。土層厚度1.00～8.40m。

殘積砂質粘性土④1：可塑狀，具中等壓縮性，成份主要由長石風化的粘土礦物、石英顆粒及云母碎片組成。土層厚度0.50～6.30m。

殘積砂質粘性土④2：硬塑狀，具中等～低壓縮性，成份主要由長石風化的粘性土礦物、石英顆粒及云母碎片組成。土層厚度0.70～6.85m。

地下水位埋深為1.50～2.80m。場區地震基本烈度為7度，20m深度范圍內存在液化土①2層填砂，液化指數平均值為11.54，液化等級為中等。

3.2 地基處理方案比選

泵房抗震設防類別為乙類，需完全消除地基液化沉陷問題。設計考慮對以下幾種地基處理方案進行比選。

（1）樁基礎（完全剛性樁）：可采用PHC管樁或灌注樁，基樁需穿透液化及軟弱土層，樁尖置于良好、穩定的持力層，可全部消除液化沉陷且單樁承載力較高。但由于本場地良好的地基持力層深度約為20m，需要較長的樁長，造價較高。

（2）加密樁（柔性樁）：可采用擠密碎石樁或原土振密樁，基樁需穿透液化土層，可全部消除液化沉陷，但處理后的復合地基承載力和壓縮模量提高不明顯，不能滿足設計要求。

（3）CFG樁（半剛性樁）：該方案要求穿透液化土層，處理至液化深度的下界，能有效提高復合地基承載力，但不能消除液化沉陷。

（4）加密樁與CFG樁組合型復合地基：加密樁可采用擠密碎石樁或原土振密樁。采用擠密樁先行對地基進行加固處理，之后在擠密樁之間加入CFG樁的聯合地基處理方法，此工法中擠密樁既能起到排水固結、加固軟土提高地基承載力的作用，而CFG樁具有較高的單樁抗壓承載力，兩種樁型可各自發揮其優點，使工程的地基處理達到消除液化和提高地基承載力的雙重目的。

通過上述比選，設計采用原土振密樁與CFG樁組合型復合地基。原土振密樁穿透②淤泥，樁長約7m，主要解決地基液化沉陷問題；CFG樁樁尖落于④1殘積砂質粘性土，樁長約13m，主要解決復合地基承載力及變形問題。

3.3 復合地基承載力計算

（1）復合地基樁基布置及土層設計參數

（2）單樁豎向承載力特征值計算

=0.9×0.0387×340/0.1256+0.9×（1-0.0387）×120

=198kPa

3.4 復合地基變形計算

考慮到褥墊層壓縮變形很小，復合地基沉降主要考慮加固深度范圍內的土層壓縮和樁尖下臥層壓縮變形。

按分層總和法計算地基平均變形量，其中，經原土振密后，擠密砂層的壓縮模量：

Esp=[1+m（n-1）]Es=（1+0.0218×（1.5-1））×7=7.1MPa

復合地基壓縮模量增大系數為ξ==1.65，土層增大后的壓縮模量見表1，經計算后復合地基平均沉降量s=40<150mm，變形滿足設計要求。

4 復合地基檢測

復合地基施工完成28d后，進行了靜載荷試驗，同時隨機抽取了10%的CFG樁進行小應變動力測試。檢測結果如下：CFG樁的優良率為70%，未出現不合格樁，通過壓板試驗確定的復合地基承載力特征值為185kPa，比估算值略小。

通過對樁間土進行標準貫入試驗及綜合液化計算判定，經處理后場地砂土的液化指數IlE<3.5，基本消除了液化。

5 結 語

（1）經過比選，本工程所采用的原土振密樁及CFG樁組合型處理方法較之其他方式工期快，施工簡便，節約造價，特別適合整片地基處理。

（2）從復合地基檢測結果來看，本工程采用原土擠密樁及CFG樁的組合型復合地基方式，可較好的發揮這兩種樁型的優點，既解決了地基液化問題，又解決了地基承載和沉降問題。

（3）原土振密樁不但可以減輕液化，而且還可提高CFG樁間土側摩阻力和壓縮模量，在有可靠試驗依據的情況下，可考慮該有利作用。

參考文獻

[1]龔曉南主編《地基處理手冊》（第三版）中國建筑工業出版社，2008年6月.

[2]中華人民共和國行業標準《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）中國建筑工業出版社，2012北京.