低能级强夯_CFG桩复合地基处理新填土地基

1、第 30 卷增刊 2 岩 土 力 学 V ol.30 Supp.2 2009年 12 月 Rock and Soil Mechanics Dec. 2009收稿日期 :2009-07-25第一作者简介 :李为民 ,男 ,1957 年生 ,高级工程师 ,主要从事岩土工程研究。E-mail: 文章编号 :1000-7598 (2009 增刊 2-0354-04低能级强夯 +CFG 桩复合地基处理新填土地基李卫民 ,常 青(贵州省建筑工程勘察院,贵阳 550003摘 要:以工程实例对低能级强夯+CFG 桩加固新填土地基的技术和施工方法在贵州山区的应用作了介绍,并结合静载

2、试验 ,动力触探测试 ,低应变测试 ,沉降观测等数据对试验结果进行了分析总结,为山区建设中新填土地基处理提供了新的思路和经验。关 键 词 :新填土 ;低能级强夯 ;CFG 桩 中图分类号 :TU 44 文献标识码 :AComposite ground of low energy level dynamic compaction combined with CFGpile treating recent fillingsoil foundationLI Wei-min, CHANG Qing(Guizhou Architectural Investigation Institute, Guiya

3、ng 550003, ChinaAbstract: An example of composite ground of low energy level dynamic 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 ofstatic load test, dynamic penet

4、ration test, low strian reflection wave method and settlement observation which will 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 言国家重点建设项目三板溪水电站下闸蓄水后,位于上游的剑河县将被淹没。为此 ,新

5、剑河县城选址于清水江上游革东镇较为平坦开阔的源江河阶地及缓坡之上。由于源江河两岸地势较低 ,按照剑河新县城规划总图 ,沿河两岸场地需回填6.08.0 m 的土石方才能满足规划的平场标高要求。由于新填土厚度大,成份杂乱,结构松散 ,且靠近河边,地下水埋藏浅、水量大。若采用人工挖孔桩基础,孔桩护壁、排水都十分困难 ,施工安全隐患也很大 ,且无法保证工期 ;若采用机械成孔灌注桩基础 , 又由于填料成分极不均匀 ,结构松散 ,桩身质量不易控制 ,且工程造价高 ,工期长。为此 , 要在既定的工期内和十分复杂的地质条件下 ,新建一座新县城 ,选择一种工效高 ,节省造价的地基处理方案成为新县城建设工程的关键

6、。经过多种地基基础施工方案的比较 ,我院提出采用低能级强夯+水泥粉煤灰碎石桩 (以下简称 CFG 桩加固新填土地基的施工方案 ,目的在于提高地基与基础施工的工作效率 ,节约工期 ,降低成本。为此选择在剑河新县城有代表性的回填区 (填方厚度平均厚度约 7.0 m 竹林寨居住 4 组团 14-5 栋和居住 5 组团 13-2 栋进行低能级强夯 +CFG 桩基础施工。 14-5 栋和 13-2 栋均为 6 层住宅 ,最大线荷载400 kN/m 。2 低能级强夯处理2.1 低能级强夯的技术要求回填区内建筑物主要由六层公建房和 3 层以下自建房组成。低能级强夯的目的有以下两个方面 :一是通过强夯 ,解决

7、场地的整体稳定性问题 ,且 3 层以下自建房 ,可直接采用强夯地基。二是通过低通级强夯 +CFG 桩作为 6 层公建房的复合地基。回填区填料主要为挖方区弃碴, 成份以风化泥岩和粘性土为主。我院在14-5 栋和 13-2 栋回填地段现场取有代表性试样作颗粒分析试验 ,试验结果增刊李卫民等 :低能级强夯 +CFG 桩复合地基处理新填土地基见表。表 1 颗粒分析试验结果Table 1 Test results of grain size analysis粒径 /mm 重量/g占总重量百分比/%大于某粒径的百分比/%100 1 990 8.6 8.610060 5015 21.7 30.3 6040

8、3755 16.3 46.6 4020 3170 13.7 60.3 2010 3215 13.9 74.2 105 3060 13.2 87.46.0m承载力 f ak标准值/MPa压缩模量 E S/MPa竹林寨 8.72 9.72 8.89 160200 815从表 3 可看出 ,采用低能级强夯处理竹林寨新填土地基方案行之有效 ,加固效果良好 ,满足设计要求。对沉降不敏感的小荷载建筑物及城市公路管网均可采用强夯加固后的人工地基。3 CFG 桩复合地基CFG 桩复合地基是中国建筑科学院地基所近年开发的地基处理技术 ,是建设部全国重点推广项目 ,是国家级全国重点推广项目 ,目前正在全国推广使用

9、。该技术已列入国家行业标准建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2002,是工程运用的执行技术规范。图 1 CFG 桩复合地基示意图Fig.1 Sketch of CFG composite ground根据设计提出的加固目标要求,经低能级强夯加固的填土地基 ,仅能满足 3 层以下自建房的人工地基 ,为满足 6 层统建房最大线荷载400 kN? m 的强度要求 ,我院提出采用CFG 桩复合地基的方案 ,即在经低能级强夯处理的基础上实施CFG 桩。卵石层为桩端持力层 ,采用长螺旋钻管内泵压施工工艺。3.1 CFG 桩设计计算设计计算 :桩径 450,桩长 7.5 m,桩端持力355岩 土 力 学

10、2009 年层为砂卵石层 ,根据公式j u p si p p 1508 kN ni i R u q L q A =+=式中 : p 为桩的周长 (m ;q si 、q p 分别为桩周第 i 层土的侧阻力 ,桩端端阻力特征值 ;L i 为第 i 层土的厚度 (m ; A p 为单桩截面积 (m 2。表 4 土的力学性质及桩基参数Table 4 Mechanical properties of soil and pilefoundation parameters桩设计参数 土层名称桩身范围土层厚度 /m承载力标准值 F /kPaq s /kPaq p /kPa填土 6.5 60 15 砂卵石层 1

11、.0 259 7 0003.2 复合地基承载力标准值估算a spk sk p(1Rf m m f A =?+-式中 :f spk 为复合地基承载力标准值 (kPa ;R a 为单桩竖向承载力特征值 ;m 为桩面积置换率 ;A p 为单桩截面积 (m 2; 为桩间土承载力折减系数 0.750.95,天然地基承地力高时取大值 ;f sk 为处理后桩间土承载力特征值 (kPa ,可取天然地基承载力特征值。取 R a =500 kN , =0.75,m =0.计10,算得 CFG 桩复合地基承载力计算值为 :f spk =415 kPa ,取:f spk =400 kPa 。3.3 CFG 桩复合地基

12、施工CFG 桩施工采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注成桩工艺。施工顺序为:CFG 桩施工 平基开挖 桩头处理 褥垫层铺设。3.4 CFG 桩复合地基加固效果及评价剑河新县城统建用房居住5 组团 12-2 栋 ,居住 4 组团 14-5 栋 CFG 桩施工完毕后 ,进行了单桩和复合地基静载试验检测 ,对桩身质量进行了低应变检测。在 13-2 栋和 14-5 栋,随机抽检了 5 根桩 ,分别作三个单桩静载荷试验和 2 个单桩复合地基静载荷试验 ,检测结果见表 5、表 6。表 5 CFG 桩单桩破坏静载荷试验成果表Table 5 Results of failure static load test o

13、f a single CFG pile序号楼座试验类型桩长 /m桩径 /mm压板尺寸根限承载 /kN 沉降量 /mm 承载力特征值/kN 变形模量 /MPa 单桩承载力特征值/kN1 13-2 单桩破坏 7.6 450 450 1 250 7.66 625 340 -2213单桩破坏 7.5 450 450 1 50016.15 750 195708静载荷试验结果看 ,CFG 桩单桩承载力特征值R f =708 kN ,单桩复合地基承载力特R f =588 kPa400 kPa 满,足设计要求。两栋楼 CFG 桩低应变检测各抽检30 %,检测结果见表 7。从表中可以看出两栋楼桩身质量完整 ,均

14、不存在桩身明显缩径或离析缺陷的现象。 3.5 CFG 桩施工建筑物的沉降观测在两栋建筑施工过程中 ,对两栋楼进行了沉降观测 ,观测时段为开始修建至竣工验收。两楼座的沉降曲线见图 2、图 3,综合分析可以得出 ,两栋楼沉降量比较小 ,也较均匀 ,沉降趋稳定。目前两栋楼已交付使用 3 年,情况良好。表 7 CFG 桩低应变检测Table 7 Results of low strain test of CFG piles类桩类桩类桩楼号总桩数检测数桩数比率 /%桩数 比率 /% 桩数比率 /%14-5190 57 54 94.7 3 5.3 13-2194 58 53 91.4 5 8.6图 2 1

15、3-2 栋沉降 -时间图Fig.2 Settlement-time curve of building number 13-2 356增刊李卫民等 :低能级强夯 +CFG 桩复合地基处理新填土地基图 3 14-5 栋沉降 -时间图Fig.3 Settlement-time curve of building number 14-54 工期和经济指标剑河新县城统建房4 组团 14-5 栋和 5 组团 13-2 栋原基础方案为人工挖孔桩基础 ,采用 CFG 桩复合地基后 ,工期大幅度提前 ,经济效率十分可观。在该两栋楼房附近的建筑物 ,采用人工挖孔桩基础 ,其地质情况与 14-5 和 13-2 栋建筑物基本相同 ,建筑物体量、结构及荷载均也相同 ,经对二种桩型的施工工期和造价进行对比 ,采用人工挖孔桩每栋楼施工工期为 45 d,而采用 CDF 桩每栋平均施工期为 17 d,比人工挖孔桩节约工期 28 d。从造价上 ,CFG 桩复合地基工程造价是人工挖孔桩的 80 %,比人工挖孔桩节约费用 20 %。因此采用 CFG 桩复合地基具有节约工期和大幅降低成本的优势 ,具有很好的社会和经济效益。5 结论与建议(1 剑河新县城统建房 4 组团 14-5 和 5 组团 14-2 栋填土厚度 7 m,填土材料差异性大 ,且为无序抛填 ,采用低