1 CFG樁復合地基的特點和適用性
CFG樁復合地基具有承載力提高幅度大,地基變形小等特點,并具有較大的適用范圍:(1)就基礎形式而言,既適用于條基、獨立基礎,也適用于箱基、筏基;(2)就建筑類型而言,既有工業(yè)廠房,也有民用建筑,而且由于其具有施工速度快、經(jīng)濟性等優(yōu)點,也慢慢開始在一些高層建筑基礎中應用,表1所列舉的例子中就有兩個是用在小高層建筑中(如坪地楚豐富民花園為16~17層商住樓、承翰龍崗山居別院為14~18層住宅);(3)就地基土性質(zhì)而言,適用于處理粘土、粉土、砂土和正常固結(jié)的素填土等地基,對淤泥質(zhì)土應通過現(xiàn)場試驗確定其適用性;(4)就地基土承載力而言,CFG樁不僅適合于處理承載力較低的土,也可用于承載力較高但變形不滿足要求的地基,以減少地基變形,達到規(guī)范要求。
2 應用CFG樁復合地基應注意的幾個問題
2.1樁間土承載力折減系數(shù)的取值
通常初步設計時用上式進行估算,其中樁間土承載力特征值和樁間土承載力折減系數(shù)宜按當?shù)亟?jīng)驗取值,如無經(jīng)驗時,可取天然地基承載力特征值,在實際工程中,由于施工時較多采用振動沉管施工工藝,很多人認為由于振動的影響將會擠密樁間土,因此應在天然基礎承載力特征值的基礎上乘以1.05~1.10的修正系數(shù)后成為處理后樁間土的承載力特征值。根據(jù)深圳地區(qū)較多成功工程的經(jīng)驗,筆者認為還是直接取天然地基承載力較適宜。對于,總結(jié)深圳地區(qū)眾多的成功的CFG樁地基處理工程,筆者推薦取0.75~0.85,樁間土承載力較高時取大值。
2.2樁端持力層選擇
為更好的發(fā)揮樁端阻力,應盡可能選擇承載力相對較高的土層作為樁端持力層,同時也可有效的避免場地巖性變化大可能造成建筑物沉降的不均勻。
實際工程中,也可采用不同樁底標高的不同樁底持力層形式,既可達到滿足結(jié)構(gòu)設計所需的地基承載力、調(diào)整地基沉降的要求,也節(jié)省投資。如本文中的承翰龍崗山居別院地基處理工程,整個筏板基礎下根據(jù)不同的地質(zhì)條件分為A、B兩個區(qū)采用不同樁長CFG樁進行處理,A區(qū)以大理巖為樁端持力層,B區(qū)以砂質(zhì)粘性土為持力層,不同的持力層下樁長也大不相同(A區(qū)平均有效樁長約6.5~8.0m,B區(qū)平均有效樁長23.5m),不僅達到了地基處理的效果,同時也大大節(jié)省了投資。
2.3 褥墊層的確定
CFG樁復合地基中樁、樁間土構(gòu)成復合土體,樁與基礎不是直接相連的,而是通過墊層(如一定比例的砂、碎石等)和基礎相聯(lián)系,褥墊層在復合地基中起到了保證樁、樁間土共同承擔荷載的作用;褥墊層厚度適當,可使樁、樁間土荷載分擔比合理,減少基礎底面應力集中。
通常情況下,樁頂和基礎之間的褥墊層厚度宜取150~300mm,當樁徑大或樁距大時褥墊層厚度宜取高值,以充分發(fā)揮樁間土的承載力。褥墊層材料多為中砂、粗砂或碎石等硬質(zhì)材料,碎石粒徑宜為8~20mm。不宜采用卵石,由于卵石咬合力差,施工時擾動較大,褥墊層厚度不容易保證均勻。
2.4 復合地基載荷試驗
CFG樁復合地基竣工驗收時,承載力檢驗應采用復合地基載荷試驗,載荷試驗宜在施工結(jié)束28d后進行。所用載荷板的面積與受檢測樁所承擔的面積相同,選擇試驗點應本著隨機選取的原則進行。當所用載荷板面積不能滿足“等面積”要求時,應根據(jù)樁體、樁間土荷載分擔比例按照面積進行換算。
圖1 載荷板試驗換算示意圖
如本文坪地楚豐富民花園地基處理工程:樁土面積置換率,區(qū)質(zhì)檢站在進行載荷板試驗時,要求采用多樁復合地基載荷板試驗,要求一塊載荷板下壓4根CFG樁, 4根CFG樁對應置換的面積應為
選用的載荷板邊長為:,即采用3.6m×3.6m(面積為A)規(guī)格的載荷板壓4根樁,極限加載壓力為:
。
實際上區(qū)質(zhì)檢站只有規(guī)格為2.0m×2.0m、3.0m×3.0m或4.0m×4.0m規(guī)格的載荷板,沒有本工程要求規(guī)格的載荷板,經(jīng)與設計單位協(xié)商,決定在本工程中采用4.0m×4.0m(面積為A1)規(guī)格的載荷板進行多樁復合地基載荷試驗,但施加的極限加載壓力應相應進行換算。如圖1所示,若采用4.0m×4.0m規(guī)格的載荷板,則其對應的最大加載壓力應為原3.6m×3.6m規(guī)格載荷板的極限加載壓力與圖1中陰影部分樁間土承擔的荷載之和,即為
3 典型工程實例
表1列舉了作者親身經(jīng)歷的使用CFG樁復合地基作為建筑物基礎的幾個典型工程實例,這些工程均已完工,建筑物也交付使用一段時間,情況良好。目前來看,這些工程采用CFG樁復合地基無疑是成功的。
表1 CFG樁復合地基典型工程實例
工程名稱 |
工程概況 |
地質(zhì)條件 |
承載力 |
復合地基設計概況 |
施工工藝 |
坪地楚豐富民花園 |
上部為16~17商住樓,地下室一層,框架結(jié)構(gòu),基礎采用鋼筋砼筏板下CFG樁復合基礎,要求處理后復合地基承載力特征值不小于330kPa。 |
從上至下分布為2~3m厚填土、20~30m厚粘性土、下伏基巖為石炭統(tǒng)測水段大理巖。 |
330(220) |
直徑480mmCFG樁,以1.8m×1.8m間距均勻布樁,平均有效樁長18.0m或以最后三陣貫入度平均每陣小于3.0cm為收錘標準;設置200mm厚砂夾石褥墊層。 施工過程中發(fā)現(xiàn)局部區(qū)域出現(xiàn)與原設計不相符的軟弱土層,對該區(qū)域采用直徑400mmCFG樁加強,加強樁穿插布置在兩根直徑480mmCFG樁中間。 |
錘擊沉管 灌注成孔 |
承翰龍崗山居別院 |
上部為多棟14~18層住宅,框架結(jié)構(gòu),基礎采用鋼筋砼筏板下CFG樁復合基礎,要求處理后復合地基承載力特征值不小于330kPa。 |
從上至下分布為1.1~6.9m厚填土、0.4~3.3m厚粉質(zhì)粘土、0.4~2.9m厚淤泥質(zhì)土、0.6~4.5m厚中砂、1.6~5.8m厚粉質(zhì)粘土、0.2~59m厚砂質(zhì)粘性土、下伏基巖為石炭統(tǒng)測水段大理巖。 |
330(180) |
直徑500mmCFG樁,以1.5m×1.5m間距均勻布樁,其中A區(qū)以大理巖為樁端持力層,平均有效樁長約6.5~8.0m,B區(qū)平均有效樁長23.5m,以砂質(zhì)粘性土為持力層。設置200mm厚砂夾石褥墊層。 要求施工樁前將樁頂以下500mm厚的表層土換填成級配砂石,砂石最大粒徑不大于40mm,夯實后壓實系數(shù)不低于0.92。 |
長螺旋鉆孔灌注成孔 |
龍崗粵長輝實業(yè)有限公司廠房 |
上部為廠房,框架結(jié)構(gòu),基礎采用獨立柱基下CFG樁復合基礎,要求處理后復合地基承載力特征值不小于250kPa。 |
從上至下分布為1.0~2.0m厚填土、0.5~1.0m厚淤泥質(zhì)土、0.5~1.0m厚粘性、0.5~1.0m厚淤泥質(zhì)土、1.5~2.5m厚細砂、5.0~9.5m厚粘性土、下伏基巖為石炭統(tǒng)測水段大理巖。 |
250(80) |
直徑400mmCFG樁,以1.4m×1.4m間距均勻布樁,平均有效樁長10.0m或以最后三陣貫入度平均每陣小于3.0cm為收錘標準。設置150mm厚砂夾石褥墊層。
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錘擊沉管 灌注成孔 |
注:表中第4列括號內(nèi)數(shù)值為未經(jīng)處理的樁間土承載力特征值,括號外數(shù)值為處理后復合地基承載力特征值。