水泥粉煤灰碎石桩在具体工程中的应用

水泥粉煤灰碎石桩在具体工程中的应用

摘要：如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。北京奥林匹克花园项目中，采用水泥粉煤灰碎石桩法对回填土地基进行加固处理取得了很好的效果。

关键词：地基加固处理，水泥粉煤灰碎石桩

Abstract: if the foundation bearing capacity is insufficient, can be judged for the weak foundation, we must adopt measures on weak foundation for processing. Beijing Olympics garden project, the fly ash cement gravel piles of backfill soil foundation reinforcement for a good result was achieved.

Keywords: foundation reinforcement processing, cement and fly ash gravel pile

引言

基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就需要采取措施对软弱地基进行处理。常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。

工程简介：

鞍山某工程场地内地面高差较大，北高南低，北部为建筑弃土，最高为34.51m，南部为废弃鱼塘，鱼塘水深约5.00m，场地内填土欠固结，埋深变化较大，不能做天然地基持力层，且场地内基础型式种类众多,有独立基础、条形基础、梁式筏板基础。因场地内填土埋深变化较大,经过综合分析比较,确定采用水泥粉煤灰碎石桩法对地基进行处理。

水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）：

简称CFG桩：由G-Gravel（碎石）、石屑、F-Fly-ash（粉煤灰），掺适量C-Cement（水泥）加水拌合，用各种成桩机具制成的、具有可变粘结强度的桩。桩体中碎石为粗骨料，石屑为中等粒径骨料，可使级配良好；粉煤灰具有细骨料和低标号水泥的双重作用。

1.CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基。

CFG桩不仅仅用于加固软弱地基。

CFG桩复合地基的置换率一般不大于10%。

对挤密效果好的土（如砂土、粉土、素填土），CFG桩既有挤密作用，又有置换作用；对不可挤密的土（如塑性指数高的饱和软粘土），CFG桩复合地基承载力的提高只与置换作用有关。

设计原则：

1.CFG桩可只在基础范围内布置，桩径宜取350~600mm。

桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取3~5倍桩径。

褥垫层：

1. 褥垫层是CFG桩和桩间土形成复合地基的必要条件，亦即褥垫层是CFG桩复合地基不可缺少的一部分。

工程中，散体桩（如碎石桩）和低粘结强度桩（如石灰桩）复合地基，有时可不设置褥垫层，也能保证桩与桩间土共同承担荷载。

褥垫层材料：由粒状材料组成的散体垫层，可用碎石（30~50mm）、级配砂石（最大粒径≤30mm）、粗砂或中砂，多采用级配砂石。

褥垫层厚度：100~300mm。

褥垫层宽度：大于基础宽度，其宽出部分不小于褥垫层厚度。

褥垫层施工方法：虚铺后多采用静力压实。桩间土含水量不大时亦可夯实。

褥垫层的作用：

1. 保证桩与桩间土共同承担荷载：设置褥垫层，无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，都可保证基础始终通过褥垫层把一部分荷载传到桩间土上，即桩间土始终参与工作。

调整桩与桩间土垂直荷载的分担作用（桩土应力比）：CFG桩复合地基中桩土应力比n一般在1.0~4.0间变化。桩承担的荷载占总荷载的百分比一般为40%~75%。对碎石桩，n一般在1.4~3.8间变化。CFG桩复合地基桩土应力比n具有较大的调整性：其他参数不变时，减小桩长可降低桩土应力比，增加桩长可

提高桩土应力比；增加褥垫厚度可降低桩土应力比，减少褥垫厚度可提高桩土应力比。

调整桩与桩间土水平荷载的分担作用（桩土剪应力比）：改变褥垫层厚度，可以调整桩与桩间土承担水平荷载的比例。褥垫层越薄，桩承担的水平荷载越多，褥垫层越厚，桩间土分担的水平荷载越多。

减少基础底面的应力集中：褥垫厚度大于100时，桩对基础底面产生的应力集中显著降低。

CFG桩复合地基的工程特性：

承载力高，可调性强。

适用范围广：既可适用于独立基础和条形基础，也可适用于筏基和箱形基础。就土性而言，可用于填土、饱和及非饱和粘性土。既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。

桩体的排水作用：CFG桩成桩时的振动作用，会使土体内产生超孔隙水压力，刚施工完的CFG桩是一个良好的排水通道，孔隙水沿着桩体向上排出，直到CFG桩体结硬为止。

时间效应：CFG桩施工时，会对桩间土产生扰动，特别是对高灵敏度土，土的结构强度丧失、强度降低。施工结束后，随着恢复期的增长，结构强度恢复，桩间土的承载力会恢复并有所增长。

CFG桩施工方法：

长螺旋钻孔灌注桩：适用于地下水埋藏较深的粘性土，成孔时不会发生坍孔现象。周围环境要求噪音、泥浆污染比较严格的场地。

泥浆护壁钻孔灌注桩：适用于分布有砂层的地质条件，以及对振动噪音要求严格的场地。

长螺旋钻孔泵压混合料灌注桩：适用于分布有砂层的地质条件，以及对噪音和泥浆污染要求严格的场地。

振动沉管灌注桩：适用于无坚硬土层和密实砂层的地质条件，以及对振动噪音限制不严格的场地。由于施工效率高，造价相对较低，目前使用较多。

保护桩长：

保护桩长是指成桩时预先加长的一段桩长，基础施工时将其凿掉。预留保护桩长的原因：

成桩时不可能正好与设计标高一致。

桩顶由于混合料自重压力较小或由于浮浆的影响，靠桩顶一段的桩体强度较差。

施打新桩时可能使尚未结硬的旧桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。

保护桩长设置的原则：

设计桩顶标高离地表距离不大时（≤1.5m），保护桩长可取500~700，上部再用土封顶。

设计桩顶标高离地表距离较大时，可设置700~1000的保护桩长，上部再用粒状材料封顶直到接近地表。

开槽及桩头处理：

CFG桩施工完毕，待桩体达到一定强度后（3~7天），方可开槽：

设计桩顶标高距地表不远时（≤1.5m），应采用人工开挖，防止桩体和桩间土产生不良影响。

基坑较深，开挖面积大时，采用机械和人工联合开挖：

不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损害。

尽量避免扰动桩间土。

预留足够的人工挖除厚度：人工挖除留置厚度一般不宜小于700。

凿除桩头时的措施：

用钢钎等工具沿桩周向桩心逐渐凿除多余的桩头，直到设计桩顶标高，并把桩顶找平，不可出现斜平面。

不可用重锤或重物横向击打桩体。

基槽开挖和凿除桩头，造成桩体断裂在设计桩顶标高以下时，需采取补救措施：将断裂处以上部分凿除，沿桩周加大100挖至断裂处，剩余桩体表面凿平凿毛，用水冲洗干净，然后用混凝土浇至设计标高，如图：

结论

经过对进行地基处理的建筑物预埋观测点作沉降观测，基础的沉降变形很小,均在规范允许范围之内, 取得了很好的效果。本文只是对采用水泥粉煤灰碎石桩法对回填土地基进行加固处理的一点体会，不当之处，敬请批评指正。

参考文献

建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) ，北京：中国建筑工业出版社，2002。

地基处理技术，阎明礼主编，中国环境科学出版社，1996。

建筑地基处理技术规范，北京：中国建筑工业出版社，2002。

地基处理手册（第二版），北京：中国建筑工业出版社，2000。

复合地基理论及工程应用，龚晓南，中国建筑工业出版社，2002。