原土振密樁及CFG樁處理可液化地基的應(yīng)用實(shí)踐

龍鵬

摘 要：本文介紹了原土振密樁、CFG樁的作用機(jī)理，并結(jié)合工程實(shí)例，提出了采用原土振密樁及CFG樁組合樁型處理可液化地基的地基處理方式，可供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：振密樁；CFG樁；液化

引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，填海造地已成為很多沿海城市緩解土地資源緊張的途徑之一，由于形成陸域的吹填砂一般比較疏松，其構(gòu)成的地基強(qiáng)度、密實(shí)性均較差，而且有時(shí)還存在地基液化問題。所以，一般來說其未經(jīng)處理不能直接用于工程建設(shè)，對(duì)其進(jìn)行地基處理和加固是沿海城市需面對(duì)的常見問題之一。

1 原土振密樁的加固基理

振動(dòng)壓實(shí)法是一種工藝簡單、有效的砂土地基加固的方法，可分為振沖法、振動(dòng)沉管法、地表振動(dòng)壓實(shí)法和深層振動(dòng)壓實(shí)法。

振沖法可分為加填料的振沖置換法（如“振沖碎石樁”）和不加填料的振沖密實(shí)法（如“原土振密樁”）。前者被廣泛應(yīng)用于處理飽和松散粉細(xì)砂、粉土、黏土等地基，后者一般應(yīng)用于處理粘粒含量小于10%的粗砂和中砂地基等。

原土振密樁加固砂土是借助于振沖器產(chǎn)生的重復(fù)強(qiáng)烈振動(dòng)和側(cè)向擠壓，產(chǎn)生水平或垂直方向振動(dòng)力，使一定范圍內(nèi)的土體發(fā)生液化，土粒重新排列得以密實(shí)。一方面，這種人為的預(yù)液化改變了砂土的應(yīng)變史，可顯著增強(qiáng)其抗液化能力；另一方面，振密后的砂土一般能達(dá)到規(guī)范上消除液化沉陷的要求。所以說，原土振密樁是一種很好的消除砂土液化的地基處理方式。

2 CFG樁復(fù)合地基的作用基理

CFG樁是由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌和，利用機(jī)械成樁的高粘結(jié)性樁，樁體強(qiáng)度介于剛性樁與柔性樁之間。

CFG樁復(fù)合地基主要有以下幾種加固作用：

樁體作用：CFG樁具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，樁體剛度比樁間土大很多，能有效傳遞荷載至深層地基，起到明顯的樁體作用。

擠密與置換作用：CFG樁施工時(shí)的振動(dòng)和擠壓使樁間土得到擠密和置換作用，特別是在一些不可擠密的土層施工時(shí)，置換作用更加明顯。

排水減壓作用：CFG樁在飽和粉土或砂土中施工時(shí)，會(huì)使砂土液化產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，而樁體初凝前本身就是一個(gè)很好的排水通道，可使超靜孔隙水壓力迅速消散。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

沿海某工程中的泵房長17m，寬8m，下部為3.5m高鋼筋混凝土泵池，上部為框架結(jié)構(gòu)，底板埋深1.8m，座落于①2填砂層。根據(jù)地勘報(bào)告，場地土自上而下為：

素填土①1：松散，以粘性土為主，含少量碎石、塊石、磚頭等，回填時(shí)間較短，欠壓實(shí)。土層厚度0.50～1.20m。

填砂①2：稍濕～飽和，松散～稍密，回填年限小于半年，以中砂（海砂）為主，標(biāo)貫擊數(shù)為8.7擊。土層厚度1.40～6.80m。

淤泥②：流塑～軟塑狀，具高壓縮性，以粘粒、粉粒為主，含少量腐蝕質(zhì)及貝殼。土層厚度0.60～8.00m。

粉質(zhì)粘土③：可塑～硬塑狀，具中壓縮性，以粘粒、粉粒為主，標(biāo)貫擊數(shù)為11.8擊。土層厚度1.00～8.40m。

殘積砂質(zhì)粘性土④1：可塑狀，具中等壓縮性，成份主要由長石風(fēng)化的粘土礦物、石英顆粒及云母碎片組成。土層厚度0.50～6.30m。

殘積砂質(zhì)粘性土④2：硬塑狀，具中等～低壓縮性，成份主要由長石風(fēng)化的粘性土礦物、石英顆粒及云母碎片組成。土層厚度0.70～6.85m。

地下水位埋深為1.50～2.80m。場區(qū)地震基本烈度為7度，20m深度范圍內(nèi)存在液化土①2層填砂，液化指數(shù)平均值為11.54，液化等級(jí)為中等。

3.2 地基處理方案比選

泵房抗震設(shè)防類別為乙類，需完全消除地基液化沉陷問題。設(shè)計(jì)考慮對(duì)以下幾種地基處理方案進(jìn)行比選。

（1）樁基礎(chǔ)（完全剛性樁）：可采用PHC管樁或灌注樁，基樁需穿透液化及軟弱土層，樁尖置于良好、穩(wěn)定的持力層，可全部消除液化沉陷且單樁承載力較高。但由于本場地良好的地基持力層深度約為20m，需要較長的樁長，造價(jià)較高。

（2）加密樁（柔性樁）：可采用擠密碎石樁或原土振密樁，基樁需穿透液化土層，可全部消除液化沉陷，但處理后的復(fù)合地基承載力和壓縮模量提高不明顯，不能滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）CFG樁（半剛性樁）：該方案要求穿透液化土層，處理至液化深度的下界，能有效提高復(fù)合地基承載力，但不能消除液化沉陷。

（4）加密樁與CFG樁組合型復(fù)合地基：加密樁可采用擠密碎石樁或原土振密樁。采用擠密樁先行對(duì)地基進(jìn)行加固處理，之后在擠密樁之間加入CFG樁的聯(lián)合地基處理方法，此工法中擠密樁既能起到排水固結(jié)、加固軟土提高地基承載力的作用，而CFG樁具有較高的單樁抗壓承載力，兩種樁型可各自發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，使工程的地基處理達(dá)到消除液化和提高地基承載力的雙重目的。

通過上述比選，設(shè)計(jì)采用原土振密樁與CFG樁組合型復(fù)合地基。原土振密樁穿透②淤泥，樁長約7m，主要解決地基液化沉陷問題；CFG樁樁尖落于④1殘積砂質(zhì)粘性土，樁長約13m，主要解決復(fù)合地基承載力及變形問題。

3.3 復(fù)合地基承載力計(jì)算

（1）復(fù)合地基樁基布置及土層設(shè)計(jì)參數(shù)

（2）單樁豎向承載力特征值計(jì)算

=0.9×0.0387×340/0.1256+0.9×（1-0.0387）×120

=198kPa

3.4 復(fù)合地基變形計(jì)算

考慮到褥墊層壓縮變形很小，復(fù)合地基沉降主要考慮加固深度范圍內(nèi)的土層壓縮和樁尖下臥層壓縮變形。

按分層總和法計(jì)算地基平均變形量，其中，經(jīng)原土振密后，擠密砂層的壓縮模量：

Esp=[1+m（n-1）]Es=（1+0.0218×（1.5-1））×7=7.1MPa

復(fù)合地基壓縮模量增大系數(shù)為ξ==1.65，土層增大后的壓縮模量見表1，經(jīng)計(jì)算后復(fù)合地基平均沉降量s=40<150mm，變形滿足設(shè)計(jì)要求。

4 復(fù)合地基檢測

復(fù)合地基施工完成28d后，進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)，同時(shí)隨機(jī)抽取了10%的CFG樁進(jìn)行小應(yīng)變動(dòng)力測試。檢測結(jié)果如下：CFG樁的優(yōu)良率為70%，未出現(xiàn)不合格樁，通過壓板試驗(yàn)確定的復(fù)合地基承載力特征值為185kPa，比估算值略小。

通過對(duì)樁間土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及綜合液化計(jì)算判定，經(jīng)處理后場地砂土的液化指數(shù)IlE<3.5，基本消除了液化。

5 結(jié) 語

（1）經(jīng)過比選，本工程所采用的原土振密樁及CFG樁組合型處理方法較之其他方式工期快，施工簡便，節(jié)約造價(jià)，特別適合整片地基處理。

（2）從復(fù)合地基檢測結(jié)果來看，本工程采用原土擠密樁及CFG樁的組合型復(fù)合地基方式，可較好的發(fā)揮這兩種樁型的優(yōu)點(diǎn)，既解決了地基液化問題，又解決了地基承載和沉降問題。

（3）原土振密樁不但可以減輕液化，而且還可提高CFG樁間土側(cè)摩阻力和壓縮模量，在有可靠試驗(yàn)依據(jù)的情況下，可考慮該有利作用。

參考文獻(xiàn)

[1]龔曉南主編《地基處理手冊(cè)》（第三版）中國建筑工業(yè)出版社，2008年6月.

[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）中國建筑工業(yè)出版社，2012北京.