基于特殊地質條件的工程復合地基處理

姜國政

（六盤水住房和城鄉建設局　貴州　六盤水　553000）

基于特殊地質條件的工程復合地基處理

姜國政

（六盤水住房和城鄉建設局貴州六盤水553000）

對于深厚雜填土的地質條件，通常可以采用壓密注漿處理的方式，以此提高雜填土的密實度以及樁間土的承載力特征值。使用CM復合地基的增強體，能夠顯著提高復合地基的承載力，同時減少基礎沉降。對此，本文將根據實例，詳細探究基于特殊地質條件的工程復合地基處理。

CM復合地基；計算要點；地基處理

引言

CM三維高強復合地基指的是在普通的復合地基基礎上發展起來的一種新型高效的地基處理技術。CM復合地基適用于處理淤泥、淤泥質土、粉土、砂土、黏性土和自重固結已完成的素填土、雜填土等地基。

1　基于特殊地質條件的復合地基基本原理和特點

1.1CM復合地基的基本原理

CM地基指的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地基即由此產生。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。亞剛性樁施工能夠加速施工圖的團結作用，改善土體物理性能。

根據CM地基的構成特點，結合其承載力的計算方式，C樁的土應力較高，與此同時，M樁可以減少可液化土層，改善力學性能，提高樁間的土強度系數。設置砂層褥墊層能保證樁與土合作，能夠減少不均勻沉降，改變其厚度，同時，還可以調整樁和土的應力比，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樁的剛度比樁間土大，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比較集中，并且絕大部分荷載都是由樁體本身承擔的，因此，減小樁間的土應力，能夠形成有效的樁體效應。

1.2CM復合地基的技術特點

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。完成檢測后，其最高的耐力可達800kPa。CM地基優化配置的樁形成豎向剛度三層地基，有效提高變形模量，減少地基沉降。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，而且還能減少變形。在設計CM地基時，將一層30cm的砂石墊層嵌入到地基和基礎底板之間，能夠減少地震對其的不良影響，降低了危害程度。

1.3CM復合地基設計原則

CM復合地基中的C樁宜不僅可以設計為端承摩擦樁，而且可以設計為摩擦樁。樁端應該選擇承載力較高、壓縮性較低的土層，例如硬塑黏性土、中密或密實的砂性土等。當持力層下有軟弱下臥層時，樁端離軟弱下臥層頂面的距離應該高于樁徑的3倍。CM復合地基中的M樁的樁端持力層應該使用可塑的黏性土，褥墊層材料應該采用最大粒徑低于20mm的碎石，而且厚度應該采用剛性樁直徑的1/2。當C樁采用預應力管樁時，鋪設前，應在預應力管樁頂部采用C40混凝土填芯以及填芯長度為2倍樁體外徑，且不小于1m。

2　基于特殊地質條件的復合地基計算要點

2.1CM復合地基承載力計算

CM復合地基承載力特征值可以采用多樁復合地基靜載試驗確定，在進行初步設計時，可以根據以下公式計算CM復合地基承載力特征值：

在CM復合地基上部，C樁、M樁和土共同工作范圍內：

式中：fspk指的是復合地基承載力特征值（kPa）；fsk指的是處理后樁間土承載力特征值；mc、mm分別指的是C樁、M樁的面積置換率；ηc、ηm、ηs分別指的是C樁、M樁及樁間土的承載力調整系數，ηc、ηm一般可以取1.0-1.1，ηs一般可以取0.8～1.0；Apc、Apm分別指的是C樁、M樁截面面積；Rαc指的是C樁單樁承載力特征值（kN）；Ram指的是C樁單樁承載力特征值（kN）。

在CM符合地基下部，C樁和土共同工作范圍內：

2.2計算復合地基形變形計算

在CM復合地基上部，C樁、M樁和土共同工作范圍內：

在CM復合地基下部，C樁和土共同工作范圍內：

式中：Espi指的是第i層復合土層的復合壓縮模板（MPa）；Ec指的是C樁豎向壓縮模板（MPa），根據表1取值；Em指的是M樁材料的壓縮模板（MPa），Em=（100～120）倍樁身強度（MPa），樁較短或樁身強度較低者可取低值，反之可取高值；Esi指的是第i層樁間土的壓縮模量（MPa）；mc、mm分別指的是C樁、M樁的面積置換率。

表1　樁壓縮模量Ec（單位：MPa）

3　工程實例

3.1工程概況

某住宅小區位于屬于低山坡腳地貌單元。其中，29#和35#住宅樓的地基上部為5.9～10.2m厚的雜填土，雜填土主要由塊石、碎磚混少量粉質黏土填積，填齡約2～3年；下部主要為粉質黏土混雜少量碎石，局部為老設備基礎，填齡7～8年。其成分、狀態、密實度極不均勻，場地土層物理力學性質指標如表2所示。

表2　場地土層物理力學性質指標

3.2CM復合地基處理

3.2.1方案選擇

該工程場地上部深達10m的雜填土松散，由塊石、碎磚混少量粉質黏土填積而成，空隙較大，而且有老設備基礎，在填土層的下部就是承載力比較高的③粉質黏土、④殘積土和⑤-1A強風化泥巖、⑤-1B強風化泥灰巖，本工程地基處理的重點是深厚雜填土的處理。采用重型壓路機對淺層雜填土進行預壓處理，對填土層采用壓密注漿進行處理，以剛性的素混凝土樹根樁作為復合地基的增強體。

3.2.2CM復合地基現場試驗

為了有效驗證CM復合處理方案的可行性，在施工前期，應該進行現場施工試驗，設計3個試驗點，分別設置在29#樓的兩端及中部，每個試驗點共布置9個壓密注漿孔，孔距均為2.0m，樹根樁單樁靜載試驗結果如表3所示。壓密注漿孔直徑為100mm，注漿孔底部進入③粉質黏土內不小于1.0m。樹根樁的樁徑為300mm，樁身為C40素混凝土，樁端持力層為⑤-1-1A強風化泥巖、⑤-1B強風化泥灰巖。先施工壓密注漿，再施工樹根樁。全部施工完成30d后，進行靜載荷試驗，地基靜載試驗結果如表4所示。

表3　樹根樁單樁靜載試驗結果

表4　處理后地基靜載試驗結果

4　CM復合地基設計中需要注意的幾個問題

（1）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。

（2）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　結語

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，降低施工成本，推動經濟的發展。

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TU753

A

1673-0038（2015）44-0062-02

2015-9-20