高低聯跨建筑物濕陷性黃土地基處理

劉大穩 申偉杰

（鄭州拓野筑路有限公司，河南 中牟 451450）

引言

我國部份城市由于人口密集、占地面積有限，更多的高層建筑物（住宅、寫字樓等）近年來迅速崛起，屹立于濕陷性黃土地區的高低聯跨建筑物也比比皆是，而高低聯跨建筑物濕陷性黃土地基的處理存在眾多的處理方案，CFG樁與灰土樁雙樁組合處理高低聯跨建筑物地基不失為一種有效的解決方案，本文以靈寶某高低聯跨商住兩用住宅樓為例，對該地基處理方案進行分析研究。

1 灰土擠密樁及CFG樁作用機理

1.1 灰土擠密樁作用機理

灰土擠密樁是利用打入鋼套管在地基中成孔，通過擠壓作用，使地基得到加密，然后分層填入灰土后夯實而成的灰土樁。灰土擠密樁的工作原理是灰土樁成孔時，土體被迫產生側向擠密，擠密影響半徑一般為1.5～2倍樁直徑，相鄰樁孔擠密區交界處擠密效果疊加，增加擠密效果；樁間土中心部位密實度增大，且變得均勻，樁距越近，疊加效果越明顯，合理的樁孔中心距約2～3倍的樁直徑。石灰與土按一定比率（2∶8或 3∶7）拌和形成的樁體具有氣硬性和水硬性，由于石灰內帶正電Ca離子與帶負電粘土顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，并隨灰土齡期增長，土體固化作用提高，土體強度逐漸增加。在力學性能上，可達到擠密地基效果，提高地基承載力，消除濕陷性，沉降均勻和沉降減小。

大量的試驗資料和工程實踐證明，灰土擠密樁在處理地下水位以上濕陷性黃土和素填土、雜填土地基，不論是消除濕陷性，還是提高地基承載力都是有效的。

2.2 CFG樁作用機理

CFG樁是在碎石樁體中摻適量的粉煤灰、石屑、砂、水泥及特種添加劑加水拌合，用各種成樁機械制成的一種高黏結強度樁體的簡稱。CFG樁的工作原理是CFG樁由CFG樁、樁間土及褥墊層三部分共同承擔荷載。褥墊層受上部基礎荷載作用產生變形后，以一定的比例將荷載分攤給樁及樁間土，使二者共同受力，同時，土體受到樁的擠密而提高承載力，而樁又由于周圍土的側應力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一個復合地基的受力整體，共同承擔上部傳來的荷載。

2 工程概況

本工程為靈寶市高低聯跨商住兩用住宅，高跨為地上26層住宅，低跨為地上2層商場，地下兩層為停車場及商場。高低跨間設置70mm沉降縫，自基礎以上斷開。處理始面標高-10.100m為第5層濕陷性黃土，地下第7層為卵石層。低跨商場：灰土擠密樁有效樁長10m，處理深度穿透全部濕陷性黃土層，樁徑400mm，樁體布置采用正三角形網格，樁間距為900mm，樁體材料采用3∶7灰土，樁體的平均壓實系數不應小于0.96。高跨住宅：采用灰土擠密樁和CFG樁組合型復合地基進行地基處理,灰土擠密樁是為了消除地基土的濕陷性,地基承載力主要由CFG樁復合地基承受。灰土擠密樁施工采用機械洛陽鏟引孔,引孔直徑0.4m,成樁直徑0.50m～0.60m，樁長7.3m，正方形布樁，樁身填料為二八灰土。CFG樁采用機械洛陽鏟成孔，樁徑0.4m，樁間距1.5m，樁長12.8m，采用正方形布樁，樁端持力層為卵石層，樁身混凝土強度等級C20，褥墊層厚度250mm，每邊寬出基礎邊500mm，由中砂和碎石組成，砂石比例3：7，夯填度不得小于0.9。CFG樁和灰土樁間隔布置，先施作灰土樁再施作CFG樁。

3 處理后的承載力分析

3.1 處理后CFG樁和灰土樁單樁承載力

地基經過處理后，分別對CFG樁和灰土樁進行單樁靜載荷試驗。CFG樁加載分10級進行，逐級等量加載，最大加載量定為1300kN，每級荷載為130kN;灰土擠密樁加載分12級進行，逐級等量加載，最大加載量500kN～650kN，每級荷載50kN。每級荷載施加后按第 5、15、30、45、60min 測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次，沉降穩定后加下一級荷載。在每級荷載作用下，樁的沉降量連續兩次在每小時內小于0.1mm時可視為穩定。典型CFG樁和灰土擠密樁的靜載荷P～S曲線。

3.2 處理后地基土的承載力

地基經處理后，對樁間土進行潛層平板載荷試驗，加載分12級進行，逐級等量加載，最大加載量定為 275～420kPa，每級荷載30kPa，每級荷載施加后按第 10、10、10、15、15min測讀樁頂沉降量，以后每隔30min測讀一次，沉降穩定后加下一級荷載。在每級荷載作用下，沉降量連續兩次在每小時內小于0.1mm時可視為穩定。樁間土的P～S曲線如圖3所示。由圖3可以看出，樁間土的極限承載力取曲線出現明顯拐點處360kPa，樁間土的承載力特征值取極限承載力的1/2為180kPa，根據該工程地勘報告知處理前天然地基土的承載力特征值為150kPa，處理后土的承載力有所提高。分析其原因:第一，灰土擠密樁的擠密作用增加了樁間土的密實度;第二，在進行平板載荷時，土周圍的灰土樁和CFG樁對土的側移起到一定的限制作用。

結論

（1）由單樁靜載荷試驗結果知，CFG樁和灰土擠密樁均達到了較高的承載力特征值。由于灰土樁的擠密作用，樁間土的承載力也有一定幅度提高。

（2）CFG樁和灰土擠密樁聯合處理濕陷性地基，效果良好，既有效發揮了CFG樁承載力高的特點，又發揮了灰土擠密樁對樁間土的擠密作用。

（3）灰土樁與CFG樁共同處理高低聯跨建筑物地基，相較灰土樁處理低跨建筑，灌注樁處理高跨建筑的方案，不僅有成本上有很大的節約，而且在施工上避免了同時施工灰土樁對灌注樁的擠壓偏移，從而加快了施工的進度。

因而灰土樁與CFG樁雙樁復合地基在處理高低聯跨建筑地基上有很大的推廣空間。

[1] Jun-Jie Zheng，Sari W.Abusharar， Xian-Zhi Wang.Three-dimensional nonlinear finite elementmodeling ofcomposite foundation formed by CFG-lime piles.Computers and Geotechnics[J].2008，35：637-643.

[2] 陳賀義，陸慶珩，劉麗.CFG樁和灰土樁綜合治理濕陷性地基的探討[J].決策與探索.

[3] 宋寧.灰土擠密樁與CFG樁雙樁復合地基處理應用[J].山西建筑.2009，22(35).