浅谈CFG桩复合地基的应用

摘要:主要叙述合肥某高层住宅楼场地岩土工程条件、CFG桩复合地基设计及复合地基检测结果,希望能对相似地层勘察、设计起到一定的借鉴作用。

关键词:CFG桩 复合地基 地基设计

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 01-004-02

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩,CFG桩和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基技术是由中国建筑科学院地基所于20世纪80年代研制开发的一项新的地基加固技术,经过二十多年的实践,该技术已经发展成熟,广泛应用高层建筑的地基处理。

1工程概况

合肥某高层住宅建筑物地上32层,地下一层车库,建筑物底面积为57.67.6米,拟采用筏板基础,基底标高为41.35米,设计承载力特征值580kPa。

2场地岩土工程条件

建筑场地第四纪地貌形态属江淮波状平原,微地貌属二级阶地。现状局部存在堆土。场地地基土构成层序自上而下依次为:①层耕填土,层厚0.80～7.70米,层顶标高44.16～49.46米。褐色,湿,可塑状态,主要由粘性土组成,含大量植物根茎。②层粘土,层厚2.00～3.70米,层顶标高41.50～43.59米。褐、褐黄色,湿,硬塑状态,含高岭土及铁锰质氧化物。③层粘土,层厚20.70～23.40米,层顶标高39.00～39.89米。黄褐、棕黄色,湿,硬塑～坚硬状态,含高岭土、铁锰质氧化物及铁锰质结核,底部局部夹有钙质结核。④层强风化泥质粉砂岩,层厚为3.30～4.30米,层顶标高16.26～18.46米。褐红色,稍湿,密实状态,属强风化极软岩。⑤层中风化泥质粉砂岩,此层未钻穿,最大钻遇厚度为8.60米,层顶标高11.96～15.16米。褐红色,稍湿,结构致密,层状结构,泥质胶结。属中风化极软岩,岩石完整程度为较完整,岩石基本质量等级为V级。各土层的地基基础设计参数见表1。

3.1承载力提高幅度大、可调性强

CFG桩长可以从几米到20多米,并且可全桩长发挥桩的侧阻力,桩承担的荷载占总荷载的百分比可在40%-75%之间变化,使得复合地基承载力提高幅度大并具有很大的可调性。当地基承载力较高时,荷载又不大,可将桩长设计的短一点,荷载大时可设计的长一些。

3.2适应范围广

对基础形式而言,CFG桩复合地基既可适用于条形基础、独立基础,也可用于筏基和箱形基础。对土性而言,CFG桩复合地基可用于饱和及非饱和粘性土等。

3.3施工技术成熟、速度快

CFG桩在合肥地区一般采用长螺旋成孔泵送混合料法。成桩设备成熟,CFG桩本身不配钢筋,利用长螺旋成孔泵送混合料法施工,成孔成桩一次性完成,施工速度快。

3.4造价低廉

CFG桩复合地基充分利用原天然地基的承载力,和桩基相比可减少桩的工程量,CFG桩本身不配钢筋,其综合造价低。用于高层建筑地基加固,经济效益好。

4CFG桩复合地基设计

4.1设计依据和参数的确定

(1)本工程勘察报告

(2)设计要求:处理后地基承载力特征值fspk≥580kPa,地基沉降需满足S≤120mm。

(3)设计参数依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)。

根据勘察报告,分析各土层暂取桩长L=16m,桩在②层粘土中所占的长度L1=2m,桩在③层粘土中L2=14m;

CFG桩径一般取350-600mm,这里根据施工设备条件取桩径?410mm;

4.2单桩承载力估算

取桩长L=16m,桩径?410mm;取L1=20m, L2=14m,②层粘土桩侧摩阻力特征值qsia=30kPa;③层粘土桩侧摩阻力特征值qsia=40 kPa,桩端土端阻力特征值qpa=900kPa。

依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)第9.2.6条,

=3.14.4120+140)+900.14.412

=907.95KN

取CFG单桩承载力特征值Ra为900KN。

4.3确定置换率m和桩心距L

(1)设计要求地基承载力特征值fspk≥580KPa。

(2)桩间土承载力折减系数[,无经验时一般取0.75-0.95,依据工程条件[取0.90。

(3)原地基土②层粘土承载力特征值fsk取280 kPa。

依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)第9.2.5条,

fspk=m Ra/Ap +[(1-m)fsk

580=m003.14.412)+0.901-m) 80

则置换率m=0.05

按正方型布桩de=1.13s

m=d2/de2= d2/(1.13s)2

0.05=0.4121.13s)2

s=1.62m取s=1.60m

共布桩444根,按正方型布桩,桩距1.6m。

4.4混合料强度

fcu≥3RaAp=3003.14.412)=20460kPa

式中:fcu――桩体混合料试块(边长150mm立方体)标准养护28d立方体抗压强度平均值(kPa)。

考虑到施工工艺要求,采用C25混凝土。

4.5沉降计算

4.5.1计算深度

Zn=b(2.5-0.4b)=17.62.5-0.417.6)=23.8m

4.5.2最终沉降量

l/b=3.27,查《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)附录K,列表(表2)计算沉降:

5CFG桩复合地基检测结果

5.1 复合地基载荷试验

该CFG桩施工结束28天后,在选定的3根桩上进行单桩复合地基载荷试验,成果见表3。

5.2低应变动力试验

抽取总桩数约20%的桩进行低应变动力试验,共检测92根桩,其中Ⅰ类桩90根,Ⅱ类桩2根,平均波速3804m/s。

6结语

CFG桩复合地基施工工期短,对环境影响小,综合造价低。在合肥及安徽地区相似地层中非常适用。

参考文献:

[1]JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[2]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[3]《工程地质手册》编委会.工程地质手册(第四版)[M].北京: 中国建筑工业出版社,2006.