1、第30卷增刊2 巖 土 力 學 V ol.30 Supp.2 2009年12月 Rock and Soil Mechanics Dec. 2009收稿日期:2009-07-25文章編號:1000-7598 (2009 增刊2-0354-04低能級強夯+CFG 樁復合地基處理新填土地基李衛民,常 青(貴州省建筑工程勘察院,貴陽 550003摘 要:以工程實例對低能級強夯+CFG 樁加固新填土地基的技術和施工方法在貴州山區的應用作了介紹,并結合靜載試驗,動力觸探測試,低應變測試,沉降觀測等數據對試驗結果進行了分析總結,為山區建設中新填土地基處理提供了新的思路和經驗。關 鍵 詞:新填土;低能級強夯;

2、CFG 樁 中圖分類號:TU 44 文獻標識碼:AComposite ground of low energy level dynamic compaction combined with CFGpile treating recent fillingsoil foundationLI Wei-min, CHANG Qing(Guizhou Architectural Investigation Institute, Guiyang 550003, ChinaAbstract: An example of composite ground of low energy level dynamic

3、 compaction combined with CFG pile, which is used in Guizhou mountainous area, is presented to elaborate technology and job practices of the proposed method. In addition, the results of static load test, dynamic penetration test, low strian reflection wave method and settlement observation which wil

4、l provide creative ideas and experiences for recent fillingsoil work in mountainous area are summarized. Key words: recent fill; low energy level dynamic compaction; CFG pile1 引 言國家重點建設項目三板溪水電站下閘蓄水后,位于上游的劍河縣將被淹沒。為此,新劍河縣城選址于清水江上游革東鎮較為平坦開闊的源江河階地及緩坡之上。由于源江河兩岸地勢較低,按照劍河新縣城規劃總圖,沿河兩岸場地需回填 6.08.0 m 的土石方才能滿足

5、規劃的平場標高要求。由于新填土厚度大,成份雜亂,結構松散,且靠近河邊,地下水埋藏淺、水量大。若采用人工挖孔樁基礎,孔樁護壁、排水都十分困難,施工安全隱患也很大,且無法保證工期;若采用機械成孔灌注樁基礎,又由于填料成分極不均勻,結構松散,樁身質量不易控制,且工程造價高,工期長。為此,要在既定的工期內和十分復雜的地質條件下,新建一座新縣城,選擇一種工效高,節省造價的地基處理方案成為新縣城建設工程的關鍵。經過多種地基基礎施工方案的比較,我院提出采用低能級強夯+水泥粉煤灰碎石樁(以下簡稱CFG 樁加固新填土地基的施工方案,目的在于提高地基與基礎施工的工作效率,節約工期,降低成本。為此選擇在劍河新縣城有

6、代表性的回填區(填方厚度平均厚度約7.0 m 竹林寨居住4組團14-5棟和居住5組團13-2棟進行低能級強夯+CFG 樁基礎施工。14-5棟和13-2棟均為6層住宅,最大線荷載400 kN/m 。2 低能級強夯處理2.1 低能級強夯的技術要求回填區內建筑物主要由六層公建房和3層以下自建房組成。低能級強夯的目的有以下兩個方面:一是通過強夯,解決場地的整體穩定性問題,且3層以下自建房,可直接采用強夯地基。二是通過低通級強夯+CFG 樁作為6層公建房的復合地基。回填區填料主要為挖方區棄碴, 成份以風化泥巖和粘性土為主。我院在14-5棟和13-2棟回填地段現場取有代表性試樣作顆粒分析試驗,試驗結果增刊

7、李衛民等:低能級強夯+CFG樁復合地基處理新填土地基見表。表1 顆粒分析試驗結果Table 1 Test results of grain size analysis粒徑/mm 重量/g占總重量百分比/%大于某粒徑的百分比/%>100 1 990 8.6 8.610060 5015 21.7 30.3 6040 3755 16.3 46.6 4020 3170 13.7 60.3 2010 3215 13.9 74.2 105 3060 13.2 87.4<5 2890 12.6 100 從顆粒分析試驗結果可知,粒徑大于20 mm的重量占總重量的60.3 %,屬回填碎石土。2.2

8、強夯設計參數在回填厚度相近,填料類似地段作試驗強夯及夯后檢測,以檢測強夯加固指標作為人工大面積強夯施工的設計參數依據。根據試夯數據,確定本次強夯設計參數如下:主夯:夯錘重150 kN,單點夯擊能2 000 kNm,夯間距4 m×4 m,擊數12擊并滿足最后兩擊平均沉量不大于50 mm的規范要求。滿夯:夯錘重100 kN,單點夯擊能1 000 kNm,錘痕搭接1/4。加固目標見表2。表2 強夯技術處理設計要求指標Table 2 Dynamic compaction indexes項目地點填土深度/m有效加固深度/m加固目標值加固目的地基勘測竹林寨68 6F ak150 kPaE0=6.

9、0 MPa整個場區的地坪夯實,便于鋪設各種溝網管線,并滿足直接作為3層以下自建房的人工地基的要求,強夯后+CFG樁作6層統建房的復合地基。采用現場靜載荷試驗和重型動力觸探等方法檢驗對比分析,檢測深度不小于有效加固深度。2.3 強夯目標值的控制檢測及效果評價竹林寨強夯區布置11條重型動探檢測剖面,剖面間距20 m,共布置78個重型動力觸探孔,另外布置14點淺層平板載荷試驗,其中:7點為夯點上,7點為夯點間,檢測成果見表3。表3 施工強夯檢測成果表Table 3 Test results of dynamic compaction動探N63.5標準值/擊載荷試驗檢測地點01.0 m 1.06.0

10、m>6.0m承載力f ak標準值/MPa壓縮模量E S/MPa竹林寨 8.72 9.72 8.89 160200 815從表3可看出,采用低能級強夯處理竹林寨新填土地基方案行之有效,加固效果良好,滿足設計要求。對沉降不敏感的小荷載建筑物及城市公路管網均可采用強夯加固后的人工地基。3 CFG樁復合地基CFG樁復合地基是中國建筑科學院地基所近年開發的地基處理技術,是建設部全國重點推廣項目,是國家級全國重點推廣項目,目前正在全國推廣使用。該技術已列入國家行業標準建筑地基處理技術規范(JGJ79-2002,是工程運用的執行技術規范。 圖1 CFG樁復合地基示意圖Fig.1 Sketch of C

11、FG composite ground根據設計提出的加固目標要求,經低能級強夯加固的填土地基,僅能滿足3層以下自建房的人工地基,為滿足6層統建房最大線荷載400 kNm的強度要求,我院提出采用CFG樁復合地基的方案,即在經低能級強夯處理的基礎上實施CFG樁。卵石層為樁端持力層,采用長螺旋鉆管內泵壓施工工藝。3.1 CFG樁設計計算設計計算:樁徑450,樁長7.5 m,樁端持力355巖 土 力 學 2009年 層為砂卵石層,根據公式j u p si p p 1508 kN ni i R u q L q A =+=式中:µp 為樁的周長(m ;q si 、q p 分別為樁周第i 層土的側

12、阻力,樁端端阻力特征值;L i 為第i 層土的厚度(m ; A p 為單樁截面積(m 2。表4 土的力學性質及樁基參數Table 4 Mechanical properties of soil and pilefoundation parameters樁設計參數 土層名稱樁身范圍土層厚度/m承載力標準值F /kPaq s /kPaq p /kPa填土 6.5 60 15 砂卵石層 1.0 259 7 0003.2 復合地基承載力標準值估算a spk sk p(1Rf m m f A =+式中:f spk 為復合地基承載力標準值(kPa ;R a 為單樁豎向承載力特征值;m 為樁面積置換率;A

13、p 為單樁截面積(m 2;為樁間土承載力折減系數0.750.95,天然地基承地力高時取大值;f sk 為處理后樁間土承載力特征值(kPa ,可取天然地基承載力特征值。取R a =500 kN ,=0.75,m =0.10,計算得CFG 樁復合地基承載力計算值為:f spk =415 kPa ,取:f spk =400 kPa 。3.3 CFG 樁復合地基施工CFG 樁施工采用長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注成樁工藝。施工順序為:CFG 樁施工平基開挖樁頭處理褥墊層鋪設。3.4 CFG 樁復合地基加固效果及評價劍河新縣城統建用房居住5組團12-2棟,居住4組團14-5棟CFG 樁施工完畢后,進行了單樁

14、和復合地基靜載試驗檢測,對樁身質量進行了低應變檢測。在13-2棟和14-5棟,隨機抽檢了5根樁,分別作三個單樁靜載荷試驗和2個單樁復合地基靜載荷試驗,檢測結果見表5、表6。表5 CFG 樁單樁破壞靜載荷試驗成果表Table 5 Results of failure static load test of a single CFG pile序號樓座試驗類型樁長 /m樁徑 /mm壓板尺寸根限承載 /kN 沉降量/mm 承載力特征值/kN 變形模量/MPa 單樁承載力特征值/kN1 13-2 單樁破壞 7.6 450 450 1 250 7.66 625 340 2 13-2 單樁破壞 7.5 45

15、0 450 1 500 16.15 750 195708靜載荷試驗結果看,CFG 樁單樁承載力特征值R f =708 kN ,單樁復合地基承載力特R f =588 kPa>400 kPa ,滿足設計要求。兩棟樓CFG 樁低應變檢測各抽檢30 %,檢測結果見表7。從表中可以看出兩棟樓樁身質量完整,均不存在樁身明顯縮徑或離析缺陷的現象。 3.5 CFG 樁施工建筑物的沉降觀測在兩棟建筑施工過程中,對兩棟樓進行了沉降觀測,觀測時段為開始修建至竣工驗收。兩樓座的沉降曲線見圖2、圖3,綜合分析可以得出,兩棟樓沉降量比較小,也較均勻,沉降趨穩定。目前兩棟樓已交付使用3年,情況良好。表7 CFG 樁低

16、應變檢測Table 7 Results of low strain test of CFG piles類樁類樁類樁樓號總樁數檢測數樁數比率/%樁數 比率/% 樁數比率/%14-5190 57 54 94.7 3 5.3 13-2194 58 53 91.4 5 8.6圖2 13-2棟沉降-時間圖Fig.2 Settlement-time curve of building number 13-2 356增刊李衛民等:低能級強夯+CFG樁復合地基處理新填土地基 圖3 14-5棟沉降-時間圖Fig.3 Settlement-time curve of building number 14-54 工

17、期和經濟指標劍河新縣城統建房4組團14-5棟和5組團13-2棟原基礎方案為人工挖孔樁基礎,采用CFG樁復合地基后,工期大幅度提前,經濟效率十分可觀。在該兩棟樓房附近的建筑物,采用人工挖孔樁基礎,其地質情況與14-5和13-2棟建筑物基本相同,建筑物體量、結構及荷載均也相同,經對二種樁型的施工工期和造價進行對比,采用人工挖孔樁每棟樓施工工期為45 d,而采用CDF樁每棟平均施工期為17 d,比人工挖孔樁節約工期28 d。從造價上,CFG 樁復合地基工程造價是人工挖孔樁的80 %,比人工挖孔樁節約費用20 %。因此采用CFG樁復合地基具有節約工期和大幅降低成本的優勢,具有很好的社會和經濟效益。5 結論與建議(1劍河新縣城統建房4組團14-5和5組團1