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CFG桩复合地基在某工程中的应用

地基处理的目的主要是改善地基土的性质，达到满足建筑物对地基强度和变形的要求，包括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。本文涉及工程所采取的CFG桩复合地基法是从地基条件、处理要求、施工工艺等方面出发分别进行论述的。
1、工程概况
拟建工程位于xx市区内，地势平坦，交通便利。建筑物为3～5层商业用房。基础开挖深度为3.50m。
基础持力层为第②层粉质粘土，天然地基承载力特征值为110kpa，不能满足设计建筑物荷载要求，必须进行地基加固处理，处理后复合地基承载力特征值≥300kpa。根据勘查报告及相近工程设计施工经验，经仔细研究、认真核对后，选用CFG桩复合地基处理方案。
2、工程地质及水文地质条件
根据勘查报告，该区地貌单元为山前冲洪积平原。
地下水：水位埋深为0.40～2.50m。地下水主要靠大气降水补给。水位呈季节性变化，年变幅不大。
3、复合地基处理设计方案
3.1设计思路
选择何种地基处理方案，应根据场地地质条件、建筑结构类型、使用要求，对周围环境影响、材料当地情况、施工条件及过去同类地层同类建筑物应用经验以及技术经济指标等因素进行综合考虑，做到
技术先进、经济合理、安全适用、质量保证、用户满意。
3.2设计依据
（1）甲方提供的《岩土工程勘察报告》和平面图
（2）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002，J220－2002）
（3）《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GBJ146－90）
（4）《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）
3.3 CFG桩复合地基设计计算
CFG桩复合地基设计参数主要包括桩径、桩长、桩间距、桩体强度、褥垫层材料及厚度。地基处理效果包括三个方面：复合地基承载力特征值、复合地基沉降是否满足设计要求及复合地基处理工程造价是否令建设单位满意。其设计过程还常采用试点法，即首先确定桩长及桩经，并计算单桩承载力特征值，其次计算复合地基承载力特征值及桩间距，然后计算复合地基沉降量。在计算过程中，若地基承载力特征值或沉降量不能满足设计要求，则须重新确定桩长或桩间距，直至满足设计要求。
（1）桩长
CFG桩复合地基一般要求桩端落在相对较好的土层上，以控制复合地基的整体变形。根据本工程对承载力特征值的要求及场地地层条件，确定以第⑥层中粗砂为桩端持力层。设计桩长为16.00m。
（2）桩径
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002）第9.2.1条，CFG桩桩径宜取350-600mm，同时结合以往设计院及施工经验，确定本工程CFG桩桩径为400mm。
（3）有关参数的选择
根据勘察报告及《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94），设计参数见表1。 表1
地层编号
地层名称
计算厚度(m)
桩的侧阻力特征值qSk(kPa)
桩的端阻力特征值qPk(kPa)
地基承载力特征值fk(kPa)
2
粉质粘土
1.57
25

110
3
中粗砂
2.73
25
400
130
4
粉质粘土
3.17
6
100
120
5
粉质粘土
5.56
30
600
190
6
中粗砂
7.16
35
800
320
设计计算时，有关参数取值如下：
桩周土极限侧阻力特征值取值如表1。
桩端土极限端阻力特征值取800kPa。
桩顶第2层粉质粘土承载力特征值fk=110kPa。
（4）单桩承载力特征值Rk估算
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第9.2.6条，当无单桩载荷试验资料时，按下式估算Rk。

up——桩的周长（m），本工程为1.57m；
n——桩长范围内所划分的土层数，本工程取n=5；
qsiK、qpK——桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值（kPa）,可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）有关规定确定，见表1；
hi——第i层土的厚度（m），见表1。

本工程经计算RK=600kN。
（5）桩间距
计算公式

fspk——复合地基承载力特征值（kPa）；
fk——天然地基承载力特征值（kPa），本工程取fk＝110kPa；
m——面积置换率；
n——桩土应力比，；
α——桩间土强度提高系数，本工程取α＝1.00；
β——桩间土强度发挥系数，本工程取β＝0.75。
本工程经计算n=43.43，m≥0.062。当采用正方形布桩时，桩间距≤1.42m，取s=1.40m。
（6）桩体强度
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第9.2.7条，桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求:

经计算fcu≥14.33MPa。
考虑本工程重要性及施工时泵送混凝土的可操作性，取fcu=20MPa，即C20砼。所用水泥可选用普通硅酸盐P.O.32.5R。
（7）褥垫层设计
在CFG桩桩顶与垫层间设置200mm厚0.5-2.0cm碎石垫层，其夯实
度小于0.9。其作用是保证桩土共同作用，减小基础底面的应力集中，削减地震等水平荷载影响。
（8）沉降计算(用复合模量法计算)
CFG桩复合地基的总沉降量可由下式计算：

式中：ξ——模量提高系数，ξ＝α[１＋m(n-1)］，n为桩土应力比；
α——桩间土强度提高系数。
（9）复合地基承载力特征值设计验算
其承载力特征值取决于桩径、桩长、桩间距、上部土层和桩间下卧层土体的物理力学指标以及桩间土内外面积的比值等因素。可按下式确定：

式中：N——基础下桩数；
A——基础面积；
η——桩间土承载力折减系数，一般取0.8～1.0。
4、CFG施工
4.1 本工程采用长螺旋成孔管内泵压混合料成桩工艺；
4.2 钻机就位时，机座平稳，利用钻机桅杆两侧的铅锤进行垂直校核；钻头中心与桩位偏差不得大于20mm;
4.3 成孔过程中，合理选择钻压并调整钻进速度；
4.4 开孔钻进至设计深度终孔，提钻200～300mm，准备压灌混合
料。遇到淤泥层时不得停泵待料；
4.5 输送泵管与螺旋钻具连接应注意软管长度要大于钻具长度，顶管采用弯管，泵管连接处加密封圈，以防止漏浆；
4.6 压灌混凝土前，认真检查砼坍落度、和易性，防止出现堵管现象；
4.7 注意钻具提升速度与输送到桩孔内的混合料上升速度基本一致，并保证至少有1米钻具始终埋于砼中；
4.8 为防止在淤泥层中缩径，提升速度要比正常提钻速度减少1/3，在钻杆中的砼面要比孔内砼面高出2～3米。
5、结束语
CFG桩复合地基是一种经济有效的地基处理方法，既可以保证承载力又能满足最终沉降量要求，大大降低工程造价，具有很好的经济效益和社会效益，值得推广。