CFG桩复合地基在大型工程中的应用--改版

1、.CFG桩复合地基在大型工程中的应用-改版 CFG桩复合地基在大型工程中的应用 尹廉华、熊正宏 摘 要： 在某煤场地基处理中，注意场地荷载对于原三水源明渠的通廊支架基础的不利影响，利用CFG桩复合地基的优势对软弱地基进行处理。并给出相应的处理措施和建议。在此阐述了CFG桩复合地基的计算过程以及注意事项，并通过工程实例进一步验证CFG桩复合地基的实用性。 关 键 词： 煤场； 地基处理； CFG桩复合地基； 应用 引言： CFG桩（Cement Flyash Gravel）即水泥粉煤灰碎石桩，是由碎石、石屑、粉煤灰掺适量水泥加水拌合而成。其中的粉煤灰代替了一般桩中的水泥，以及桩体不需要配筋，不仅

2、增加了混合料的和易性并在经济上有了很大的节约。CFG桩是与桩间土、褥垫层一起形成复合地基的一种高粘结强度桩。在高荷载的作用下，由于桩顶所受应力比桩间土表面的应力大，桩将承受的荷载向较深的土层传递并相应的减少了桩间土所受应力，整体上地基承载力提高而变形减小。 的人工填土，淤泥质粉质粘土等岩土工程条 件较弱的地层，为满足生产设计上的需要，必须要进行地基处理。 1.1 地质条件 拟建场地地形较复杂，场区内有小丘，池塘，鄂钢三水源明渠，其中三水源明渠长约550m，宽约50m，总体上属于垄岗地貌，地面标高起伏较大，介于1623m之间。此场地属于二级阶地，地基岩土种类较多，分布不均匀，根据岩土工程勘察报告

3、，场地内主要为第四系冲洪积及残坡积粘性土，三叠系中上统砂岩、泥岩、泥质灰岩等，场地起伏较大，三水源区域，标高17-18m，水面标高在勘察期间为16.72 m。按“中国地震动参数区划图”，该地区地震基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，拟建构筑物可按6度进行抗震设防。 1 工程概况 此工程为某煤场区域地基处理。煤场地位于配套焦炉工程场地南部，地基处理范围尺寸：300×135=40500m2。整个煤堆场地基处理包括两部分：煤堆场地基处理和堆取料 图1. 勘探点平面布置图 果，场地各土层相关物理力学参数如表1 表1 物理力学指标统计表 其他土层对本工程场地

4、无影响 1.2 地基稳定性理论分析 1.21 圆弧滑动面法分析地基的稳定性 积分得 M抗?c?ABC?2?R2tan?(? 180 cos?ln(sec?tan?)R 式中c土的凝聚力（kPa）； 土的内摩擦角（°）； 土的重度（kN/m3）； 1.22 不均匀沉降对堆取料机推移分析 在未对地基进行处理的情况下，北煤场与中煤场之间的沉降差可能达30mm左右， ? 图2 抗滑移分析简图 此时在堆取料机基础两侧出现高差。假设堆取料机基础采用的是桩基础，在一侧满载而另一侧空载的不利情况下，堆取料机会出现水平位移，位移达到24mm以上。 基于以上几种方法分析，煤场在130kPa堆载情况下，不

5、会发生失稳现象，但其变形已影响到建筑物的使用功能，必须采取加固处理措施。 当煤场堆载出现不利情况时，堆取料机一侧煤场满载，而另一侧是空载，此时，可能出现的滑动面为沿三水源填土区域发生圆弧滑动，如上图弧ABC所示，AC为原明渠宽度，BD为明渠中心填土的最大深度，O点为滑弧的园心。滑动力矩为煤堆产生的力矩，而抗滑力矩为滑动面上的土体抗剪切强度。即 B M滑?B?q?(AD?) 2 2 设计方案比选 M抗?c?ABC? ? ? ?R? 2 tan?(1?cos?sec?)d?R 图3. 总平面定位图 2.1 设计方案比较 表2 设计方案对比 适宜建CFG桩复合地基或1层2-2层软弱土层，处理后复合地

6、基承载力特征值为200kPa。 2.2 总体设计思路 复合地基承载力是由桩间土和桩共同承担荷载。桩复合地基承载力取决于桩距、 桩径、桩长、上部土层和桩尖下卧层土体的物理力学指标以及桩间土内外面积比值等因素。 2.21 CFG桩满足轨道机承载力及沉降变形要求 CFG桩属于半刚性桩，可采用长螺旋压灌或振动沉管成桩工艺。这种桩像刚性桩一样，可全桩长发挥侧阻，桩落在好的土层上时，具有明显的端承作用，能够把上部荷载及褥垫层承载力传递至持力层。轨道机基础采用CFG桩还能够提高整场地土整体强度，提高土体承载力及抗剪强度。 2.22 砂石桩增加排水路径 砂石桩在软弱粘性土中成桩以后，就形成了一定桩径、桩长和间

7、距的桩与桩间土共同组成的复合，有密实的砂石桩桩体取代了与桩体体积相同的软弱土，从而提高了地基的整体稳定性和抗剪强度。在饱和粘性土地基中，砂石桩体的排水通道作用是砂石桩法处理饱和软弱粘性土地基的主要作用之一，比之在砂土中的排水作用显著。由于砂石桩缩短了排水距离，从而可以加快地基的固结沉降速率。 2.23 CFG桩设计 桩径的决定取决于所采用的成桩设备，根据CFG桩型施工经验，桩径均选用500mm。CFG桩长以穿过3层或4层为宜，桩端位于硬塑土层中，根据勘察报告，桩长在第一条堆取料机（北侧，靠配煤室）基础处为13.5m、 2 2 18.0m、13.5m、17.5m和16.0m五个区，在第二条堆取料

8、机（南侧，靠炉料厂）基础处为13.0m、14.0m、15.0m和13.5m四个区。 CFG单桩承载力估算,估算公式： Ra=pqsili+qpA 式中 p - 桩周长，取1.57m； qsi - 桩侧土摩阻力，按勘察报 告取值； li - 各土层厚度m； A - 桩截面积，取0.196m； qp - 桩端阻力特征值，按勘察 报告取值360kPa。 2 m=d/de =1.6m。 2.24 褥垫层设计 代入求得L1（垂直向）=1.5m,L2（水平向） 褥垫层技术是复合地基处理的一个核心技术。砂石褥垫层连通长螺旋压灌桩、砂石桩及粉喷桩为一个整体，并协调桩与桩间土荷载分担比，调动桩体作用，减少桩间土

9、所受的荷载，从而使物料下地基沉降尽量均匀。通过垫层沉降和浅部土体的侧向位移。通过垫层切向拉力参与与抗滑，有利于堆置场稳定。CFG桩桩顶标高设计为25.00m，褥500mm，褥垫层材料为碎石，垫0.93，褥垫层顶面标 在桩检测中按规范要求，检测项目包括单桩竖向静载荷和复合地基静载荷试验检测，检测比例为总桩数的0.5%及低应变动力检测桩身质量，检测比例为总桩数的10%。检测时间为成桩后28天进行。 3.2 沉降验算 选择B区CFG桩做沉降验算 现选择B221#和B247#孔地层结构计算，其Ra=592kN和654kN；现取承载力特征值350kN。 桩体强度fcu fcu3RaA=7653kPa，

10、桩体混凝土强度取C15。置换率m fspk=m* RaAp+*(1-m)fsk 式中： fspk - 复合地基承载力，取 200kPa； Ra - 单桩承载力，取350kN； 基础中心线 Ap - 桩截面积，取0.196m2； fsk - 处理后桩间土承载力，取 70kPa； - 桩间土承载力折减系数， 取0.85。 m=0.0809=8.09%。 桩间距S 桩可按矩形布置，则： 图5 B1区CFG桩布桩大样图 24.80 碎石垫层 24.50 桩 图6 CFG桩复合地基剖面图 复合地基变形分为三个部分加固区的变形量和下卧层的变形量凡以及褥垫层的压缩变形。在实际计算中，通常会忽略褥垫层的压缩变

11、形。 处理土层参数 表3 图层参数表 表4 复合地基承载力与沉降变形计算结果表 工程地质剖面为计算断面，并将三个料条及堆取料机荷载换算成等效荷载高度。最终均匀沉降量不大于100mm。其局部纵向沉降差不大于L/300，横向沉降差不大于L/600。轨道直线度在全场内允差（水平）±30mm，跨度方向允差（水平）±10mm。堆煤场地地基承载力特征值不低于130Kpa，最终沉降量不大于500mm。经验算，料场整体稳定性安全系数为1.334，大于1.2，故场地整体是稳定的。 通过这三年生产的实际使用，经对堆取料机轨道的沉降监测，中间最大值为90 mm，两边最小值为20 mm，完全满足要

12、求。 4 结论 通过工程实践证明，从各方案中比较得出对堆取料机轨道基础采用CFG桩复合地基进行处理的方案在施工速度快捷，能就地取材，在稳定性控制上容易达到要求，在经济上更是很大程度地降低了工程造价。在这种大型的地基处理中，CFG桩复合地基不失为一种行之有效的地基处理技术，而且具有很大的发展空间。 参 考 文 献 【1】 （GB50007-2002）,建筑地基基础设计规 范S. 【2】 （JGJ79-2002）,建筑地基处理技术规范 S. 【3】 （DBJ15-31-2003）,建筑地基基础设计规 范S. 【4】 （DB42/242-2003）建筑地基基础技术规 范S. 【5】 （JTJ017-96）公路软土地基路堤设计与施 工技术规范S. 【6】 瞿峰. CFG桩复合地基处理在工程中的应 用J. 江苏科技信息. 2009 :41-43. 【7】 唐彤芝. CFG桩复合地基加固深度软基理 论研究与工程应用C. 南京: 岩土工程, 2007