CFG桩处理填土地基及其检测评价

孙振武

【摘 要】针对某一工程的特殊地质条件和对地基的具体要求,采用CFG桩复合地基,成桩以后对复合地基进行现场载荷试验和反射波法低应变动力检测试验表明,CFG桩桩身完整性良好,复合地基承载力达到基础设计要求,同时,对建筑后期的沉降观测结果进行分析,证明该工程的CFG桩复合地基设计及施工是成功的. 【期刊名称】《山西建筑》 【年(卷),期】2010(036)011 【总页数】2页(P97-98)

【关键词】CFG桩复合地基;振动沉管法;沉降;载荷试验;低应变动力检测 【作 者】孙振武

【作者单位】广东省韶钢设计院,广东,韶关,512123 【正文语种】中 文 【中图分类】TU473

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,由碎石、石屑、粉煤灰掺适量的水泥拌和,用各种成桩机械制成的可变强度桩,若采用砂取代桩体的石屑和粉煤灰即为素混凝土桩;CFG桩与桩土和由级配砂石或碎石等散体材料组成的褥垫层共同组成了CFG桩复合地基。CFG桩的施工工艺一般可分为长螺旋钻孔灌注成桩、长螺旋钻孔管内泵压混合料成桩和振动沉管灌注成桩三种方法。前两种方法适用于黏性土、粉土、

素填土及砂土类土层,后一种方法适用于粉土、黏性土及素填土层。下面就某一具体工程采用振动沉管法施工的素混凝土CFG桩复合地基的应用及检测评价做简要的介绍和探讨。 1 工程地质概况

广东某职业技术学院学生宿舍及食堂改造工程,工程拟建场地面积约2 600 m2,长轴呈东西方向布置;拟建建筑为8层框架结构,建筑结构安全等级为二级,由于建筑布置要求使得结构柱网较大,要求地基承载力特征值 fak≥250 kPa,地基沉降必须控制在规范允许范围内。场地抗震设防烈度为6度,设计基本加速度值为0.05g,可不考虑液化对建筑的影响;土层物理力学参数见表1。

表1 土层物理力学参数土层名称 平均层厚m qs qp Es γ kPa kPa MPa kN/m3 fak kPa①素填土 5.0 10 — — 17.5 110②耕表土 3.5 9 — — — 120③黏土 4.0 20 — 5.0 18 160④粉质黏土 8.0 35 1 500 6.0 19.5 250

由表1可见,地表下8.5 m范围内土层的强度较弱,不能作为拟建建筑的基础持力层,必须对基础影响深度范围内的土层进行处理,才能满足上部结构对基础的强度要求。 2 CFG桩复合地基的设计

本工程采用φ 400的素混凝土桩,桩距为1.8 m,正方形布桩;持力层为④粉质黏土层,桩端进入持力层为5.0d=2.0 m,桩长12 m～15 m左右,为保证桩头质量,要求施工桩顶标高高于设计标高0.3 m～0.5 m,桩体混凝土等级为C15,混合料配合比由试验确定;桩顶褥垫层采用砂夹石填料(其中碎石、卵石占全重的30%～50%,褥垫层压实系数大于0.97%,厚度大于300 mm)。

根据JGJ 79-2002,J 220-2002建筑地基处理技术规范进行计算。 按照桩身强度计算单桩竖向承载力特征值:

其中,fcu为桩体混合料试块(边长150 mm立方体)标准养护28 d立方体抗压强度

平均值;Ap为桩截面面积。

按照地层阻力计算单桩竖向承载力特征值:

其中,up为桩的周长,m;n为桩长范围内所划分的土层数;qsi,qp分别为桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值,kPa,具体见表1;li为第i层土的厚度,m。 面积置换率m=4.37%,初步估算复合地基承载力特征值:

经过深宽修正后复合地基承载力满足工程要求。 3 CFG桩复合地基检测 3.1 复合地基竖向抗压静载试验

按照有关要求,本工程选择了5个试验点进行复合地基竖向抗压静力试验,按照确定试验点开挖桩头,截去桩头 0.3 m～0.5 m,然后修平桩头,整平桩周土,并按照桩顶褥垫层的具体要求铺设一层褥垫层;试验采用堆载重平台反力装置,承压板为1.2 m×1.2 m的方形钢板,压重平台反力装置作为荷载反力,将大于最大试验荷载的荷重在试验开始前一次性加上平台,试验时用油压千斤顶分级加载,采用快速维持荷载法,每级加载为要求最大加载的10%,第一级按2倍分级荷载加载,在每级荷载作用1 h后再加下一级荷载;最大加载力按设计承载力2.0倍考虑,试验时各点加载到了750 kN,试验加载到750 kN时,各试验点沉降量不大,而且 p—s曲线平缓,没有明显的陡降段,试验结果汇总见表2。

表2 试验结果试验点 承载力kPa极限荷载kN极限承载力kPa最大沉降mm残余沉降mm承载力设计值对应沉降量mm 1 ≥250 ≥750 ≥521 49.38 43.83 2.44 2 ≥250 ≥750 ≥521 29.67 23.42 4.54 3 ≥250 ≥750 ≥521 56.75 51.18 6.56 4 ≥250 ≥750 ≥521 38.8 30.98 3.95 5 ≥250 ≥750 ≥521 44.73 39.79 2.41 3.2 基桩反射波法试验

为了检验CFG桩混凝土的完整性,确定缺陷类型及其在桩身中具体位置,并为静载试验、抽芯验桩和高应变动力试桩提供依据,同时也为核对桩的实际有效长度,并考虑本工程的实际具体情况,本次试验对所有工程桩按照总桩数10%的比例,合计57根工程桩进行了反射波低应变动力检测。检测仪器采用中国科学院武汉岩土力学研究所制造额FDP204PDF掌上动测仪。该工程的受检桩中Ⅰ,Ⅱ类桩分别为44根和13根,各占检测桩总数的77.2%和22.8%。由此可见,CFG桩的成桩质量较好。 通过先进的检测手段,更加充分的说明了CFG桩复合地基在本工程中是可行的,也是成功的,其对回填土层的良好处理效果很好的满足了建筑上部结构对地基基础的要求。同时,通过后期的沉降观测证明,建筑的沉降均能控制在规范要求范围之内。 4 结语

1)由于CFG桩具有较强的置换作用,加上振动沉管成桩工艺对填土的挤密作用,经过处理后CFG复合地基承载力有较大的提高,复合地基承载力是天然地基承载力的2倍以上;2)基于CFG桩桩身的刚性,再加上褥垫层的调整,能有效地保证桩土的协同作用,基础的沉降较小,并且比较均匀,基础变形容易控制;3)CFG桩复合地基不像其他桩基形式,它不再需要钢筋混凝土承台,建筑物的独立基础可直接落于复合地基褥垫层上,减少承台费用,其具有良好的经济效益。 参考文献:

【相关文献】

[1]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S]. [2]JGJ 79-2002,J 220-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[3]吴志刚,刘景生.CFG桩地基处理及最优化设计[J].山西建筑,2008,34(1):124-125.