组合型桩复合地基在软土地基处理中的应用

摘要：根据工程地质条件及实际情况，结合道路路基的特点以及工期要求，提出将碎石桩和CFG桩组合起来对软土地基进行处理，形成复合型桩。碎石桩和CFG桩组成的复合型桩具有碎石桩置换排水的优点和CFG桩大幅度提高地基承载力的优点，克服了单一桩在复合地基中的不足。现场监测及检测资料分析证明处理效果良好，达到了设计要求。通过对组合桩复合地基进行了技术经济分析，碎石桩与CFG桩复合地基经济效益明显。

关键词：软基处理；碎石桩；CFG桩；复合地基

中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：2306-1499（2014）12-

1.引言

随着道路的大规模的建设，工程中遇到的软基问题极为常见，有关单位对软基处理的设计、施工也进行了大量的研究，各种传统的地基处理方法都在道路软基处理中得到应用，同时新的地基处理方式也不断涌现。

碎石桩和CFG桩是常用的两种软基处理方法，在实际工程应用中也取得了良好的效果，但这两种处理方式也有不足，表现为碎石桩提高承载力不足和CFG桩置换排水能力的不足，鉴于此，本文提出碎石桩与CFG桩组合型复合地基的工程技术，即利用碎石桩、CFG桩与地基原装土与褥垫层联合造就半刚性复合地基，发挥碎石桩置换排水和CFG桩大幅度提高承载力的特性，扬长避短，优势互补，最大限度提高原土力学强度，变土体荷载为加固结构体系的一部分。复合地基承载力提高幅度大，变形小、沉降稳定快、工程造价低等特点，在处理软基问题中具有广泛的应用前景。

2.工程概况

2.1地质条件

湾至石公路拓宽改建工程芜湖南路转盘至陶辛路段（K0+000～K0+764.6）路基的工程场地原为鱼塘和水稻田，该处地质条件较差，地貌单元隶属冲积平原，地貌形态较单一，沿途可见河流、沟、塘。主要沉积地层为第四系陆相冲（沉）积的粘性土土层，地基土构成及物理力学性质较差，属于软土地基。现场地质勘察查明，在钻探所达深度范围内，场地地层层序如：第（1）层：耕土（Q4pd），层厚0.50～2.00米，层顶埋深0.00米，层底标高4.90～5.82米。灰、灰黄色，松散，湿，高压缩性。第（2）层：粉质粘土（Q4al），层厚0.50～2.40米，层顶埋深0.50～2.00米，层底标高3.68～2.92米。灰、灰黄色，软塑，饱和，干强度低，中等～高压缩性，低韧性，无光泽。层厚不均匀。承载力特征值fak=110Kpa。第（3）层：粉砂（Q4al），层厚3.00～5.40米，层顶埋深2.80～6.50米，层底标高-5.20～1.38米。灰色、青灰色，松散～稍密，部分地段为中密状态，饱和，中等～高压缩性。承载力特征值fak=135Kpa。整条道路均有分布。第（4）层：淤泥质粉质粘土（Q4al），层厚6.50～7.00米，层顶埋深10.70～10.80米，层底标高-12.08～-11.52米。灰色，流塑，饱和，高压缩性。局部地段混有较多的粉砂，可见白色贝壳，稍有腥臭味。整条道路均有分布。

2.2 设计要求

该段有三道排水箱涵，要求地基加固处理后，在均布荷载作用下，地基承载力不低于250 kPa。

为保证路基能顺利建设，避免结构物建成后出现过大的沉降和损坏，必须对该段地基进行处理，处理的目的是改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度和抗液化能力，通过地基土加固，改良工程特性，达到满足结构物基础稳定性的要求。本着“安全稳妥、施工简捷、经济合理”的处理原则，应用先进合理的软基处理方案。根据现场工程水文条件，雨季施工条件不利，工程竣工时间要求紧等情况，决定采用碎石桩与CFG桩组成的复合型桩来进行处理。组合桩是利用传统碎石桩和新型CFG桩实现优势互补，与桩间同构成复合地基的一种新型软基处理方法，该组合桩复合半刚性地基处理方案施工简便，可采用同一套施工设备，投资较较为节约，原状土不需翻挖和废弃，对周围环境影响小，施工速度快，能达到加固软基和节约投资的目的。

3.主要设计参数

（1）桩径：组合桩用的是振动沉管成桩法施工，常用的振动沉管打桩机的管径为Φ377mm，可施工桩径为350-400mm。本项目碎石桩与CFG桩径设计值均为400mm。（2）桩长：根据设计文件要求，碎石桩与CFG桩设计桩长不小于11m。（3）桩距：由CFG桩的桩距设计值，结合碎石桩复合地基承载力标准值，桩距确定为1.9m，桩的影响范围Dc=1.05，L=2.0m。（4）桩型布置：CFG桩与碎石桩交叉布置，梅花正方形。褥垫层采用碎石垫层，兼做排水层和构造物基础垫层。碎石桩及CFG复合桩布置见下图。

碎石桩及CFG复合桩布置图

4. 施工方法及顺序

碎石桩、CFG桩均使用振动沉管法成桩，连续施打、循环进行，先施工碎石桩，完成后再进行CFG桩施工，此种施工方法有利于加速软基的排水固结。

4.1材料及配合比

碎石桩：5 - 40mm连续级配碎石，杂质含量不大于5%；

CFG桩：5-40mm连续级配砾石，杂质含量不大于5%；

水泥：矿渣42.5，砂：中砂，粉煤灰：II级。

配合比：水泥：砂：石：粉煤灰：水：外加剂=1：4.36：9.18：0.84：1.20：0.18。

坍落度：67mm。

4.2技术措施

1） 先进行碎石桩施工，完成后进行CFG桩施工，一方面可以消除液化，提高地基承载力，另一方面可以形成良好的排水通道，激振作用下，孔隙水沿桩体排出，对土体具挤密作用。2） 桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。3） 沉管至预定标高，保证沉入深度不小于设计值，并要求试成孔2个，检验可靠性。4） 沉管过程做好记录，每沉lm记录电流表上电流一次，并对土层变化处予的说明，沉管表层应有明显进尺标志。5） 在沉管过程中，中途停机时，严禁上提桩管，以防桩管活瓣打开，地下水或泥沙进入管内。6） 停机后，立即向管内投料，启动马达，留振l0s，开始拔管，拔管速度1.2m/min-1.5 m/min（线速度），每拔0.5m-1.0m，反插0.3m-0.5m。桩顶及以下2m留振l0s，确保密实度。7） 经过检验灌入量，桩管每提升1.0m-1.5m测量一次，桩的充盈系数要达到1.3以上。8） 沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料或粘性土封层，然后移机进行下一根桩施工。9）施工过程中抽样做混合料试块，一个台班做一组（3块），测定28d抗压强度。

4.3复合地基强度检测

在K0+170、K0+390和K0+620三处处理位置进行标准贯入试验及重型动力触探试验，检测结果表明基底土层处理后其承载力提高到315kPa，高于预期处理效果250kPa，测试成果见重型动力触探试验测试统计表：

重型动力触探试验测试统计表

编号 触探深度

（m） 校正系数

α 实测锤击数

N 校正锤击数

N* 平均值μ 标准差σ 承载力标准值fak

（kPa）

1 10.70 - 10.80 0.79 13 10.33 11.21 1.24 315

10.80 - 10.90 0.77 16 12.25

10.90 - 11.00 0.78 13 10.17

11.00 - 11.10 0.76 15 11.36

2 10.50 - 10.60 0.78 13 10.14

10.60 - 10.70 0.81 16 13.02

10.70 - 10.80 0.78 16 12.45

10.80 - 10.90 0.82 13 10.66

3 10.70 - 10.80 0.80 14 11.14

10.80 - 10.90 0.76 14 10.64

10.90 - 11.00 0.77 17 13.09

11.00 - 11.10 0.77 12 9.24

5.结 语

根据道路路基及构造物的工程特点以及工期要求，提出将碎石桩和CFG桩组合起来对软土地基进行处理，形成复合型桩，实际施工及检测证明CFG桩与碎石桩组合桩造就复合地基在技术上是可行的，并且加固效果良好，经济效益明显。碎石桩和CFG桩组成的复合型桩具有碎石桩置换排水的优点和CFG桩大幅度提高地基承载力的优点，避免了碎石桩提高地基承载力不高的缺点和CFG桩不能排水的缺点，克服了单一桩在复合地基中的不足。丰富了公路软基处理技术，具有良好社会效益和经济效益，工程应用前景广泛。

参考文献

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