ｃｆｇ樁復合地基實用設計與工程應用探析
摘要：根據高速公路軟基處理特點和質量要求，以解決實際工程問題為背景，從實用設計方法、施工控制等方面系統的對cfg樁在高速公路軟基處理中的應用進行了研究，同時通過工程例項，介紹了cfg樁復合地基在軟基處理的具體應用。
關鍵詞：cfg樁復合地基；軟基；高速公路；處理
1 cfg樁復合地基實用設計方法
1.1 cfg樁復合地基的設計思路
在長期的工程實踐中，復合地基的設計方法可歸結為以下三類：（1）正常使用極限狀態的承載力作為控制條件，以正常使用極限狀態的沉降量作為驗算條件；（2）正常使用極限狀態的沉降量作為控制條件，以正常使用極限狀態的承載力作為驗算條件；（3）沉降量和承載力雙控制。對於第一種設計思路，其適用條件為cfg樁復合地基加固的土體性質較好、樁體強度大且置換率較高的情況，按承載力為控制條件，沉降量一般會滿足要求。
當cfg樁復合地基加固的土體性質差，如淤泥、欠固結填土等，往往出現承載力滿足，但沉降不滿足的情況。特別是在高速公路軟基處理中，其置換率一般較低、路堤荷載較小，更容易出現沉降或差異沉降不滿足。從而前面兩種設計思想，在兩個條件都滿足的情況下，有可能會出現當其中的乙個條件滿足時，另外乙個條件有較大的富裕的問題，這樣就會在物力和財力上造成較大的浪費。
因此最佳的設計是兩個條件同時滿足，這就要求在設計的過程中尋求最優方案。但由於影響cfg樁復合地基承載和變形的因素較多，針對沉降量和承載力兩個約束條件的情況，就樁徑、樁長、樁距、置換率等多個設計引數人工尋求最優解存在較大的困難。
由上述的討論分析可知，採用第二種設計思路對高速公路cfg樁復合地基進行設計較為適宜。
1.2 實用設計方法
（1）樁長：cfg樁復合地基的乙個重要原則是要求樁落在好的土層上，因此樁長是復合地基設計時候首先需要確定的引數。它取決於承載力和變形的要求、地質條件和裝置能力等因素，並且前樁端應該進入持力層0.
5～1.0m。（2）樁徑：
cfg樁樁徑的確定取決於採用的裝置，一般樁徑為35cm～60cm，路堤荷載作用下，為了減小不均勻沉降，應採用相對較小的樁徑以達到相對較密的樁間距，一般取50cm左右。（3）樁間距：路堤荷載一般包括一下幾項：
路堤荷載高度，h1；路面結構層荷載厚度，h2；汽車荷載，h3；路堤荷載
p=［（h1+h3）×γs+h2γ2］ ； （4）復合地基沉降量計算：根據經驗或工程實際選擇幾個置換率，然後根據下式求出相應的沉降量。
作出復合地基沉降與置換率的關係圖線，根據沉降及差異沉降控制標準確定較為合理的置換率。再由置換率及布樁形式確定樁間距。
（5）復合地基承載力驗算：
式中：天然地基承載力可根據天然地基承載力靜載等試驗確定，或根據地質條件估算。單樁承載力可由靜載荷試驗確定，或根據下式估算：
若承載力不滿足要求，再對置換率進行調整設計。
a. 樁體強度確定：樁體試塊抗壓確定平均值應滿足下式要求：
當樁體強度不滿足時，為了施工方便，最好在同乙個工程中採用統一的樁體強度，即配合比相同，可以通過加密樁間距進行調整，有利於減小不均勻沉降。
b. 褥墊層厚度確定：採用剛性承臺，褥墊層材料多為粗砂、中砂或碎石，不宜選用卵石，因為其咬合力小，褥墊層厚度一般為10～30 cm 。
對於大樁距的情況，褥墊層厚度應加厚，為了形成柔性承臺，減小不均勻沉降，增加路堤的整體穩定性，應適當增加褥墊層厚度，並在墊層中增設一到兩層土工格柵。高速公路軟基處理中一般需根據樁距進行估算，公式：
2 cfg樁復合地基的工程應用
2.1 工程背景
廣州至肇慶高速公路二期工程k5+410~k5+572.50段路基寬47.2m、長近162.
5m，路堤與一河道斜交（河道約30m寬），河道中間與兩側附近的淤泥厚度變化極不均勻（兩者厚度相差約10m~13m），地形較平坦，以旱地為主，地面標高約為5.1~7.2m，該路段軟土以淤泥、淤泥質亞粘土為主，其含水量約為26.
3%~66.6%，天然孔隙比為0.651~1.
712之間，承載力低，直接快剪凝聚力c在5~10kpa，摩擦角φ在0o~12.8o之間，再加之路堤填土高（8.4m），通過穩定性計算，不能滿足路基穩定和沉降要求。
因此，該路段的軟基需採取必要的工程措施進行處理。
2.2 實用設計方案
（1）樁長的確定：對於一般情況，cfg樁需打設至持力層下1.0m～1.
5m。針對上述實際工程，根據地質資料，該路段軟土層厚約20.6m，以下為全風化泥質粉砂岩，故樁長取21.
6m。（2）樁徑、樁間距、樁體強度的確定：一般要考慮路堤填土高度、路面結構層厚度、車輛動載以及適當的安全貯備，需要進行復合地基承載力的計算。根據cfg樁復合地基的特點和分析，筆者建議承載力的估算採用如下簡易實用的方法：
式中：f sp ，k為復合地基承載力標準值；fk為天然地基承載力標準值，m為面積置換率；n為樁土應力比；ap為cfg單樁截面積；α＝f sk /fk/f sk 為加固後樁間土承載力標準值；β＝0.75～0.
95；rk為cfg單樁承載力標準值。在己知天然地基承載、單樁承載力標準值和復合地基承載力標準值的條件下，求出置換率m。根據高速公路軟基處理特點，建議在高速公路軟基處理中，樁徑取500 mm ，樁體強度取c12～c15，在計算時取樁間土發揮係數β＝0.
9，樁間土強度提高係數α＝1.5，採用正方形布樁時樁間距l可用下式估算：
根據上述滑塌段路堤填土高度、路面結構層厚度、車輛動載以及適當的安全貯備等情況，復合地基承載力標準值f sp ，k取250 kpa ，天然地基承載力標準值fk取45 kpa 。考慮到留有一定的安全貯備以及便於施工，實際樁距應取l=1.50 m 。
（3）沉降估算： cfg 樁復合地基的最終累計沉降量可下式進行估算：
式中：n1為加固範圍內土分層數；n2為沉降計算深度範圍內總的分層數；p0為對應荷載的附加壓力；e si 為第i層土的壓縮模量，zi，z i－1 為處理地面至第i層、第i－1層土底面的距離；αi，α i－1 為處理地面至第i層、第i－1層土底面範圍內平均附加應力係數；ζ為加固區土的模量提高係數；ψ為沉降計算修正係數。 3 施工工藝與質量控制
大量的工程實踐表明，cfg樁復合地基承載力方面不會有太大的問題，但是cfg樁的施工經常會出現縮徑和斷樁，難以穿透厚的硬土層，施工時會產生較的振動及噪音汙染。
如何避免出現斷樁是cfg樁施工的重要問題。只要做好cfg樁施工前的工藝試驗，加強施工過程的監測，一般可以避免上述成樁質量事故的產生，特別是斷樁事故的發生。通過試驗段的cfg樁施工，發現cfg成樁質量主要由施工過程中樁頭與套管的垂直程度、提公升套管的高度、拔管速度、留振時間等因素決定的。
因此在沉管前，
在已成樁的樁頂埋設標尺，觀察施工對已成樁的擠壓情況，防止己成樁受擠壓而斷裂並了解地面地冒情況。具體的質量控制要點如下：
（1）試樁。
施工工藝性試驗可配合工程樁施工進行，主要考查設計的施工打順序、樁距能否保證樁身質量。試樁不少於5根，試樁成功後方可進行大面積施工。
（2）沉管和拔管工藝。
樁機就位後，首先對機械進行調平和對中，根據樁機頂部吊下的垂球即可控制垂直度，垂直度控制在1％以內。位置偏差為大於10cm。在開始沉管時，樁頭垂直套入套管內，防止因套管與樁頭接觸不緊密而使淤泥擠入套管中，沉管時鎚頭落距不能過大（不大於1.
5m），防止因衝量太大而造成套管與樁頭分離。當套管沉入到下承層時，加大沉入力度，使套管沉放下承層不小於1.0m。
達到要求的沉管深度後，加入事先拌和好的混合料進行成樁施工。在製作樁體時應特別注意拔管的高度與速度。在沒有施工現場成樁試驗等有關引數時，樁管內灌滿混合料後，應先鎚擊5～10s，再開始邊鎚擊邊拔，以防止樁底出現吊腳現象。
每次拔管高度宜控制在1.0～2.0m，拔管速度控制在1.
0m~1.4m/min以內，每提公升管1.5m~2.
0m時，留振10s，當離地面2m時，拔管速度控制在0.5m~0.7m/min以內，每公尺留振20s；拔管過程中，應分段新增混合料，樁管內混合料始終高於拔管高度1.
5m，以保證樁身的完整性。當拔管通過淤泥夾層時，應適當放慢拔管速度，以防止樁身出現縮徑現象。
在施工過程中根據實際情況採用按序跳打的施工工藝，在加固橋頭時應從臺背向路堤填土一側施打；如果加固路堤應從路堤向路堤外施打；同一排樁要跳打向乙個方向逐漸推進，以防止地冒。
（3）混凝土坍落度控制在30～50mm，水灰比宜在0.5～0.6之間。
（4）按序跳打施工，向乙個方向逐漸推進，以防止地冒，在己成樁的樁頂埋設標尺，觀察施工對己成樁的擠壓情況，防止已成樁受擠壓而斷裂並了解地面地冒情況。
（5）若遇孤石，則樁位應適當移位，以保證樁體滿足設計要求。
（6）定期對樁機進行檢測，保證施工的連續性。
參考文獻
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CFG樁復合地基
說明 目前建築工程中cfg樁的復合地基多採用低級別混凝土代替cfg樁填料，本節均以此為據。一 材料要求 1 凝土 混凝土外加劑和摻和料 緩凝劑 粉煤灰等，均應符合標準要求，其摻量應根據施工要求通過試驗室確定。2 褥墊層材料 5 32mm碎石或級配砂石，均應符合標準要求。二 施工機具 長螺旋鑽機 混凝...
CFG樁復合地基報告
檢測工程名稱 檢測報告 地基型別 cfg樁復合地基 樁身尺寸 設計樁徑d xxmm 設計樁長l xxm 檢測專案 1.單樁承載力 單樁豎向抗壓靜載試驗 2.復合地基承載力 復合地基載荷試驗 3.樁身完整性 低應變法 檢測依據 1.委託合同及設計檔案 2.建築地基基礎工程施工質量驗收規範 gb 502...
CFG樁復合地基檢測方案
太原市黃河供水 水質監測排程綜合樓 地下車庫 方案編號 編制審核 批准山西省建築科學研究院 二 一二年三月 太原市黃河供水 水質檢測排程綜合樓 地下車庫 一 前言 1.1 工程概況 太原市黃河供水 擬建水質檢測排程綜合樓 地下車庫，場地位於太原市雙塔南路以東 長風東街以南，其中地下車庫的長 寬約48...