粉煤灰樁加固軟土地基技術的探討

曾凡洪

(鳳岡縣公路管理所)

粉煤灰樁加固軟土地基技術的探討

曾凡洪

(鳳岡縣公路管理所)

近年來，粉煤灰樁在工程軟土地基加固中越來越多的被運用。利用粉煤灰樁來處理軟土地基，不僅可以提高軟土地基的承載力，減少施工后沉降和地基變形，還能夠加快施工的進度，使工期縮短。詳細介紹了粉煤灰樁加固軟土地基技術的原理，并根據工程實例說明粉煤灰樁在加固軟土地基中的優勢。

粉煤灰樁;軟土地基;技術探討;置換作用

0 引言

現代的建筑設計廣泛重視地基處理問題，軟土地基是其中的薄弱環節。對軟土地基處理的是否恰當，會直接影響建筑物的使用功能。粉煤灰樁加固軟土地基技術正是處理這一問題的有效方法。粉煤灰樁又稱CFG樁或者水泥粉煤灰混凝土樁，它以粉煤灰為原材料，加入適量的水泥等物質形成膠結材料，用砂石等作為骨料與其拌和形成具有穩定性能的粉煤灰混凝土。粉煤灰是工業廢棄物，利用其作為主材料來加固軟土地基，不僅符合我國可持續發展的政策要求，而且其具有良好的性能，其處理軟土地基的加固效果是明顯的。

1 粉煤灰樁加固的基本原理

粉煤灰樁與樁間的土和褥墊層共同構成粉煤灰樁復合地基。褥墊層主要由砂石、粗砂、碎石等散體材料級配組成，其加固的基本原理可以概括為樁體的置換作用和褥墊層的調整均化作用。

粉煤灰樁能夠較好的承載荷載，其復合地基以褥墊層與基層相連，這樣一來無論是在何位置都能夠保證發揮作用，并且通過將樁身的一部分荷載傳遞到土層中有效的減少了樁身的荷載，從而在一定程度上增加了樁體的承載力。

1.1 樁體的置換作用

粉煤灰樁是以粉煤灰以及砂石、水泥等一系列材料混合以后通過其水化反應之后的凝結從而形成的一系列不溶于水的穩定結晶化合物，例如:氯酸鈣水化物、硅酸鈣水化物和鈣鋁黃長石等。這些結晶化合物形成纖維狀，不斷生長延伸到碎砂石的空隙之間，交織成一張網，將骨料之間的間隙變得更小，這樣一來便是的粉煤灰樁的強度得到了提高，是的其發生形變的可能降低。再加上粉煤灰樁的壓縮性是遠遠的大于樁間土的，這樣在附加應力是就會使應力集中到樁身上，減少樁間土的應力，復合地基。隨之具有較高的承載能力和較小的沉降量。這是粉煤灰樁相對于碎石樁的優點了，碎石樁其主題都是由碎石構成，相對于粉煤灰樁體而言其結構較為松散，強度遠遠不夠。粉煤灰樁樁身具有很強的粘結度，壓力大多由粉煤灰樁本身承擔，而樁體所受荷載通過樁周摩擦阻力和樁端阻力下傳至深層地基中，復合地基承載力的幅度得到較大提升。大量的工程實踐都證明，粉煤灰樁樁體大大優于碎石樁、石灰樁等。

1.2 褥墊層的調整均化作用

褥墊層的調整均化作用是粉煤灰樁具有加固效果的另外一個原因了，在承載荷載時，在重力作用下的樁身以及基層土受力分布不均勻。由于褥墊層的存在，CFG樁可以向墊層產生向上的刺入變形，使得CFG樁可以承擔更多的荷載，樁間土的承載力也得到充分的發揮，從而使CFG樁復合地基獲得了更高的承載力。傳統的設計思想過分依賴樁承擔垂直荷載和水平荷載，粉煤灰樁復合地基通過褥墊層把樁和基礎斷開，將這一思想徹底改變。總荷載是由樁間土先承擔，樁間土的承載能力充分利用后，由粉煤灰樁承擔不足部分，因此，粉煤灰樁的數量可以相應的減少，加上粉煤灰樁不配筋，工程造價也就得到了控制。

1.3 擠密和加筋作用

粉煤灰樁成樁過程中，粉煤灰在吸水以后會發生一系列的反應，其一方面會發熱，體積膨脹，并且會吸水，使得周邊土質層受到擠壓，密度上升。除此之外，粉煤灰樁不但可以使地基承載力得到提高，而且還可以使穩定軟土地基，提高抗剪強度。

2 粉煤灰樁復合地基的承載力計算

2.1 面積比公式

2.2 應力比公式

式中:pcf為指復合地基承載力，kPa;psf為天然地基極限承載力，kPa;Ppf為樁體極限承載力，kPa;k1反映復合地基中樁體實際極限承載力的修正系數，一般大于1.0;k2反映復合地基中樁間土實際極限承載力的修正系數，其值視工程情況確定;m為復合地基置換率;n為復合地基樁土應力比。

在計算應力比的時候，根據樁間土和樁體先發生破壞的順序選擇公式。如果樁間土先破壞，選擇公式一，如果樁體先發生破壞，則選擇公式二。如果兩者同時被破壞，則要兩個公式同時用，之后選擇計算結果偏小的值，保證安全。

3 工程實例

某市一個公寓住宅總體建筑面積約為5 000 m2，在設計時沒有計劃建設地下室。建筑所處區域地形較為不平，具有一定的坡度，經過人工填土以后再行施工，因為填土部分沒有全部按照相關的規定進行碾壓，因而部分地基達不到要求，無法作為地基基礎持力層，要求對于地基進行加固。

3.1 現場地基荷載試驗

(1)復合地基載荷試驗

在施工現場可以進行單樁復合地基載荷試驗，首先要選取8根樁，載荷板邊長d為2.5 m，面積 S=6.25 m2，根據試驗結果值可以看出，表示荷載和位移的QS曲線沒有出現陡降跡象，(如圖1)根據相對變形s/b=0.01來確定復合地基承載力，檢測結果合格，其標準值比設計要求的180 kPa要大。

圖1 荷載QS曲線

(2)輕便觸探試驗

在完工之后，布置9個輕便觸探點來試驗，得出加固前后樁聞土承載力的變化。對樁間土的測試結果表明，經粉煤灰樁處理后淺層樁間土的承載力基本值不低于120 kPa，比地基處理前的樁間土承載力有所提高。

3.2 工程評價

根據本工程相關結果數據表明，此方法的加固效果極為明顯，在加固以后在原來的曾在里基礎上高了一倍。另外，粉煤灰樁的原料是粉煤灰，粉煤灰為工業廢料，減少了1/3的工程造價，比其它樁基省時省力，有著施工速度快和質量優的特點。

粉煤灰樁復合地基改變了樁距、樁長、褥墊層厚度和樁體配比，所以復合地基的承載力具有很大的增加幅度。另外，粉煤灰樁擁有著施工簡單、造價低和沉降變形小的優勢，給施工企業和社會帶來了良好的經濟效益。同時它具有沉降變形小、施工簡單、造價低等特點，具有明顯的社會和經濟效益。現代城市，有很多高層建筑物，粉煤灰樁的優點被發現，不斷的運用到有著巨大荷載的高層建筑物之中，并且在對于高層建筑的地基處理中取得了較好的成效。

4 結束語

粉煤灰樁加固軟土地基的技術有著明顯的經濟和技術優勢，其受力明確，有著明顯的加固效果，而且工后沉降量比較小，工期也短。除此之外，粉煤灰樁不僅能夠加固軟土地基，對于建筑物荷載巨大，即使擁有較好地基也依然不能承載時，粉煤灰樁可以用來作為補足。因此，粉煤灰樁被越來越多的運用到各種建筑施工的軟土地基加固中。但是，在運用粉煤灰樁加固技術時，應該注意采取有效措施處理好邊角處和新老施工交接處不同加固類型界面的銜接過渡，保證工程質量的達標。

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U416.1

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1008-3383(2014)03-0032-02

2013-10-16

曾凡洪(1983-)，男，貴州鳳岡人，助理工程師，主要從事公路工程養護、施工方面的工作。