基于特殊地質(zhì)條件的工程復(fù)合地基處理

姜國(guó)政

（六盤水住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局　貴州　六盤水　553000）

基于特殊地質(zhì)條件的工程復(fù)合地基處理

姜國(guó)政

（六盤水住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局貴州六盤水553000）

對(duì)于深厚雜填土的地質(zhì)條件，通常可以采用壓密注漿處理的方式，以此提高雜填土的密實(shí)度以及樁間土的承載力特征值。使用CM復(fù)合地基的增強(qiáng)體，能夠顯著提高復(fù)合地基的承載力，同時(shí)減少基礎(chǔ)沉降。對(duì)此，本文將根據(jù)實(shí)例，詳細(xì)探究基于特殊地質(zhì)條件的工程復(fù)合地基處理。

CM復(fù)合地基；計(jì)算要點(diǎn)；地基處理

引言

CM三維高強(qiáng)復(fù)合地基指的是在普通的復(fù)合地基基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型高效的地基處理技術(shù)。CM復(fù)合地基適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、砂土、黏性土和自重固結(jié)已完成的素填土、雜填土等地基。

1　基于特殊地質(zhì)條件的復(fù)合地基基本原理和特點(diǎn)

1.1CM復(fù)合地基的基本原理

CM地基指的是由剛性素混凝土樁、亞剛性水泥土樁和砂石褥墊層混合配置而成的。其中，剛性素混凝土樁叫C樁，亞剛性水泥土樁叫M樁，CM地基即由此產(chǎn)生。CM地基是把剛性樁和亞剛性樁優(yōu)化后進(jìn)行設(shè)計(jì)配置，在地基中形成二維平面和三維空間都合適的剛度梯度。亞剛性樁施工能夠加速施工圖的團(tuán)結(jié)作用，改善土體物理性能。

根據(jù)CM地基的構(gòu)成特點(diǎn)，結(jié)合其承載力的計(jì)算方式，C樁的土應(yīng)力較高，與此同時(shí)，M樁可以減少可液化土層，改善力學(xué)性能，提高樁間的土強(qiáng)度系數(shù)。設(shè)置砂層褥墊層能保證樁與土合作，能夠減少不均勻沉降，改變其厚度，同時(shí)，還可以調(diào)整樁和土的應(yīng)力比，是CM地基的技術(shù)特點(diǎn)之一。CM地基與復(fù)合地基的原理基本相同——將剛性增強(qiáng)體加入天然地基中。由于C樁和M樁的剛度比樁間土大，基礎(chǔ)板下等量變形時(shí)地基應(yīng)力就會(huì)分布開，樁身產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)比較集中，并且絕大部分荷載都是由樁體本身承擔(dān)的，因此，減小樁間的土應(yīng)力，能夠形成有效的樁體效應(yīng)。

1.2CM復(fù)合地基的技術(shù)特點(diǎn)

樁在平面上將C樁與M樁交叉布置，豎面上C樁長(zhǎng)、M樁短，在樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)上，要合理配置兩樁，形成高強(qiáng)度的復(fù)合地基。完成檢測(cè)后，其最高的耐力可達(dá)800kPa。CM地基優(yōu)化配置的樁形成豎向剛度三層地基，有效提高變形模量，減少地基沉降。在平面上形成3個(gè)剛度平面，對(duì)樁土協(xié)調(diào)變形極有利，并在豎向上形成3個(gè)剛度梯度，即第一剛度為C樁+M樁+土，第二剛度為C樁+土，第三剛度為天然土層。這樣的組合不僅能降低工程造價(jià)，而且還能減少變形。在設(shè)計(jì)CM地基時(shí)，將一層30cm的砂石墊層嵌入到地基和基礎(chǔ)底板之間，能夠減少地震對(duì)其的不良影響，降低了危害程度。

1.3CM復(fù)合地基設(shè)計(jì)原則

CM復(fù)合地基中的C樁宜不僅可以設(shè)計(jì)為端承摩擦樁，而且可以設(shè)計(jì)為摩擦樁。樁端應(yīng)該選擇承載力較高、壓縮性較低的土層，例如硬塑黏性土、中密或密實(shí)的砂性土等。當(dāng)持力層下有軟弱下臥層時(shí)，樁端離軟弱下臥層頂面的距離應(yīng)該高于樁徑的3倍。CM復(fù)合地基中的M樁的樁端持力層應(yīng)該使用可塑的黏性土，褥墊層材料應(yīng)該采用最大粒徑低于20mm的碎石，而且厚度應(yīng)該采用剛性樁直徑的1/2。當(dāng)C樁采用預(yù)應(yīng)力管樁時(shí)，鋪設(shè)前，應(yīng)在預(yù)應(yīng)力管樁頂部采用C40混凝土填芯以及填芯長(zhǎng)度為2倍樁體外徑，且不小于1m。

2　基于特殊地質(zhì)條件的復(fù)合地基計(jì)算要點(diǎn)

2.1CM復(fù)合地基承載力計(jì)算

CM復(fù)合地基承載力特征值可以采用多樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)確定，在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)以下公式計(jì)算CM復(fù)合地基承載力特征值：

在CM復(fù)合地基上部，C樁、M樁和土共同工作范圍內(nèi)：

式中：fspk指的是復(fù)合地基承載力特征值（kPa）；fsk指的是處理后樁間土承載力特征值；mc、mm分別指的是C樁、M樁的面積置換率；ηc、ηm、ηs分別指的是C樁、M樁及樁間土的承載力調(diào)整系數(shù)，ηc、ηm一般可以取1.0-1.1，ηs一般可以取0.8～1.0；Apc、Apm分別指的是C樁、M樁截面面積；Rαc指的是C樁單樁承載力特征值（kN）；Ram指的是C樁單樁承載力特征值（kN）。

在CM符合地基下部，C樁和土共同工作范圍內(nèi)：

2.2計(jì)算復(fù)合地基形變形計(jì)算

在CM復(fù)合地基上部，C樁、M樁和土共同工作范圍內(nèi)：

在CM復(fù)合地基下部，C樁和土共同工作范圍內(nèi)：

式中：Espi指的是第i層復(fù)合土層的復(fù)合壓縮模板（MPa）；Ec指的是C樁豎向壓縮模板（MPa），根據(jù)表1取值；Em指的是M樁材料的壓縮模板（MPa），Em=（100～120）倍樁身強(qiáng)度（MPa），樁較短或樁身強(qiáng)度較低者可取低值，反之可取高值；Esi指的是第i層樁間土的壓縮模量（MPa）；mc、mm分別指的是C樁、M樁的面積置換率。

表1　樁壓縮模量Ec（單位：MPa）

3　工程實(shí)例

3.1工程概況

某住宅小區(qū)位于屬于低山坡腳地貌單元。其中，29#和35#住宅樓的地基上部為5.9～10.2m厚的雜填土，雜填土主要由塊石、碎磚混少量粉質(zhì)黏土填積，填齡約2～3年；下部主要為粉質(zhì)黏土混雜少量碎石，局部為老設(shè)備基礎(chǔ)，填齡7～8年。其成分、狀態(tài)、密實(shí)度極不均勻，場(chǎng)地土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

表2　場(chǎng)地土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

3.2CM復(fù)合地基處理

3.2.1方案選擇

該工程場(chǎng)地上部深達(dá)10m的雜填土松散，由塊石、碎磚混少量粉質(zhì)黏土填積而成，空隙較大，而且有老設(shè)備基礎(chǔ)，在填土層的下部就是承載力比較高的③粉質(zhì)黏土、④殘積土和⑤-1A強(qiáng)風(fēng)化泥巖、⑤-1B強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，本工程地基處理的重點(diǎn)是深厚雜填土的處理。采用重型壓路機(jī)對(duì)淺層雜填土進(jìn)行預(yù)壓處理，對(duì)填土層采用壓密注漿進(jìn)行處理，以剛性的素混凝土樹根樁作為復(fù)合地基的增強(qiáng)體。

3.2.2CM復(fù)合地基現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為了有效驗(yàn)證CM復(fù)合處理方案的可行性，在施工前期，應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)，設(shè)計(jì)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，分別設(shè)置在29#樓的兩端及中部，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)共布置9個(gè)壓密注漿孔，孔距均為2.0m，樹根樁單樁靜載試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。壓密注漿孔直徑為100mm，注漿孔底部進(jìn)入③粉質(zhì)黏土內(nèi)不小于1.0m。樹根樁的樁徑為300mm，樁身為C40素混凝土，樁端持力層為⑤-1-1A強(qiáng)風(fēng)化泥巖、⑤-1B強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r。先施工壓密注漿，再施工樹根樁。全部施工完成30d后，進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，地基靜載試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表3　樹根樁單樁靜載試驗(yàn)結(jié)果

表4　處理后地基靜載試驗(yàn)結(jié)果

4　CM復(fù)合地基設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問題

（1）將C樁沿剪力墻布置的原因是：①單樁承載力不是很高；②在布置時(shí)，其結(jié)構(gòu)與現(xiàn)用結(jié)構(gòu)有一定的區(qū)別。

（2）采用這種剪切方式的好處有兩點(diǎn)：①減少沉降差異、彎矩和剪切力，優(yōu)化基地分布，降低制造成本；②提高單樁承載能力。

5　結(jié)語(yǔ)

CM復(fù)合基地技術(shù)是一種新型的高科技基地處理技術(shù)，在特殊的地質(zhì)條件下，使用該技術(shù)所達(dá)到的效果比較好，不僅可以最大程度地調(diào)動(dòng)土體，還可以降低基地沉降，提高承載力，降低施工成本，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1]劉海龍.CFG樁-砂石換填組合復(fù)合地基工程實(shí)踐[J].建筑技術(shù)，2014 （03）：175～177.

[2]王瑞芳，皮菊華.長(zhǎng)短樁復(fù)合地基應(yīng)力及沉降規(guī)律數(shù)值分析[J].四川建筑科學(xué)研究，2011（02）：96～97.

[3]王文志，張春林.CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)注意的問題[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（05）：15～16.

TU753

A

1673-0038（2015）44-0062-02

2015-9-20