特殊地質環境下采用CM復合地基技術的問題探討

婁可義

摘 要：CM復合基地技術就是在普通基地基礎上發展而來的高科技處理技術。CM三維高強技術適用于許多特殊的地質環境，例如砂土、淤泥、雜填土和素填土等。主要討論了CM復合基地技術的特點、原理和設計原則等問題，以期為相關工作提供參考。

關鍵詞：CM復合地基技術；特殊地質環境；剛性素混凝土樁；亞剛性水泥土樁

中圖分類號：TU753.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.103

1 基本原理和特點

1.1 構成和作用機理

CM地基是由剛性素混凝土樁、亞剛性水泥土樁和砂石褥墊層混合配置而成的。其中，剛性素混凝土樁叫C樁，亞剛性水泥土樁叫M樁，CM地基就由此而來。CM地基是把剛性樁和亞剛性樁優化后進行設計配置，在地基中形成二維平面和三維空間都合適的剛度梯度。亞剛性樁施工加速了土的固結，在很大程度上改善了土的物理學性能。

依據CM地基的構成特點，結合其承載力估算公式分析，C樁的土應力比較高，同時，M樁可以加速土的固結，減少可液化土層，進而可以改善其力學性能，提高樁間的土強度系數。由于C樁和M樁的配置不同，密度會發生變化，所以，面積置換率的可調性也會增大。綜上所述，這三方面的提升幅度較大，所以，會獲得高強度的復合地基。設置砂層褥墊層能保證樁與土合作，減少不均勻沉降，改變其厚度，同時，還可以調整樁和土的應力比，所以說，它在復合地基中起到的作用非常重要，是CM地基的技術特點之一。CM地基與復合地基的原理基本相同——將剛性增強體加入天然地基中。由于C樁和M樁的剛度遠遠大于樁間土，基礎板下等量變形時地基應力就會分布開，樁身產生的應力就會相對集中，并且絕大部分荷載都是由樁體本身承擔的，所以，減小樁間的土應力，就會形成樁體效應。同時，土墊層可以均勻分布應力，擴大應力角度，形成墊層效應，所以，通過雙重作用就會形成高強度的復合地基。

1.2 技術特點

樁在平面上將C樁與M樁交叉布置，豎面上C樁長、M樁短，在樁的優化設計上，要合理配置兩樁，形成高強度的復合地基。通過檢測后，其最高的耐力可達800 kPa。CM地基優化配置的樁形成豎向剛度三層地基，有效地提高了變形模量，從而減少了地基沉降。在平面上形成3個剛度平面，對樁土協調變形極有利，并在豎向上形成3個剛度梯度，即第一剛度為C樁+M樁+土，第二剛度為C樁+土，第三剛度為天然土層。這樣的組合不僅能降低工程造價，還會減少變形。在設計CM地基時，將一層30 cm的砂石墊層嵌入到地基和基礎底板之間，極大地降低了地震對其的影響，而且加固后建筑的載荷影響可以基本消除可液化土層，降低了危害程度。

1.3 基本設計原則

在實際設計過程中，可以將C樁設計成摩擦樁，也可以是端承摩擦樁，可以選擇一些壓縮性低、承載力高的土層當作持力層，例如，密實的砂土活硬塑黏土等，但是，一般不選擇中風化巖層。M樁可以采用可塑或軟塑黏土當作持力層。如果將CM樁放在一定范圍內，CM樁之間應該間隔布置，呈現方形、三角形等。

在施工過程中，可以選用粗砂、中砂和碎石等作為褥墊材料。但是，直徑最大不超過20 mm，厚度為剛性樁1/2直徑。把C40混凝土填芯放在管樁頂端，不小于1 m，長度為樁體外徑的2倍。根據實際的基地地質條件等，合理優化基地形變、深度和強度等。

2 計算復合基地形變

根據國家相關規定，復合基地變形深度應該大于土層的深度。復合土層的分層實際上與天然地基基本相同，復合模量Esp實際上是樁間土體的模擬量和CM樁間模擬量的加權平均值。各模擬量如表1所示。

在C樁、M樁和土的共同作用下，CM基地上部的復合模擬量化為：

Esp=mmEm+mcEc+Es-mcEs-mmEs. （1）

式（1）中，Esp表示該地區的復合模量；Ec表示長樁的壓縮模量；Em表示短樁的壓縮模量；Es表示樁間土的壓縮模量；mc表示長樁的面積置換率；mm表示短樁的面積置換率。

在C樁和土的共同作用下，CM基地下部的復合模擬量為：

Esp=mcEc+Es-mmEs. （2）

3 計算復合基地承載力

結合實際工作經驗，通過多樁基地靜載試驗選定CM復合承載力的特征值。在初步計算CM復合基地承載力的過程中，在C樁、M樁和土的共同作用下，復合基地上部的承載力為：

fsp=ηcmcRac/Apc+ηmmmRam/Apm+ηsfs-ηsmcfs-ηsmmfs. （3）

式（2）中，fsp表示CM樁復合地基的承載力標準值；ηc表示剛性樁承載力修正系數；mc表示剛性樁面積置換率；Rac表示剛性樁單樁承載力特征值；Apc表示剛性樁單樁截面積；ηm表示亞剛性樁承載力修正系數；mm表示亞剛性樁面積置換率；Ram表示亞剛性樁單樁承載力特征值；Apm表示亞剛性樁單樁截面積；ηs表示樁間土承載力發揮程度系數；fs表示樁間土承載力標準值。

在C樁和土的共同作用下，復合基地下部承載力為：

fsp=ηcmcRac/Apc+ηsfs-ηsmcfs. （4）

4 需注意的問題

將C樁沿剪力墻布置的原因是：①單樁承載力不是很高；②在布置時，其結構與現用結構有一定的區別。

采用這種剪切方式的好處有兩點：①減少沉降差異、彎矩和剪切力，優化基地分布，降低制造成本；②提高單樁承載能力。

5 結束語

總而言之，CM復合基地技術是一種新型的高科技基地處理技術。在特殊的地質條件下，使用該技術所達到的效果比較好，不僅可以最大程度地調動土體，還可以降低基地沉降，提高承載力，從而最大程度地降低施工成本，推動經濟的發展。

參考文獻

[1]陳華龍.CM三維高強復合地基技術在長螺旋鉆孔壓灌樁復合地基中的補救應用[J].中華民居，2013（9）：359-360.

[2]張雨田.CM三維高強復合地基技術在施工中的維護措施[J].中華民居，2013（24）：106-107.

〔編輯：白潔〕