CFG樁復合地基處理分析及工程應用

陳芳平

【摘 要】軟弱土層因其高含水率、高壓縮性及強度低等特點，在工程建設中需進行相應的處理，如換填、碎石、塊石置換及各類碎石樁等，文中通過計算分析，結合工程實例對軟弱路基段CFG樁處理進行分析，為類似工程提供一個方案設計及施工依據。

【關鍵詞】CFG樁；復合地基；軟弱夾層

中圖分類號： TU473.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0083-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.036

Analysis and Engineering Application of CFG Pile Composite Foundation

CHEN Fang-ping

（Guizhou Transportation Planning Survey & Design Academe Co. LTD， Guiyang Guizhou 550081， China）

【Abstract】Due to its high water content， high compression， and low strength， weak soil need to be treated in the construction of the project， such as replacement， gravel， block rock replacement， and various types of gravel piles. The paper through an engineering example to calculation and analysis the CFG piles application in soft subgrade section treatment， to provide a scheme design and construction basis for similar projects.

【Key words】CFG piles；Composite foundations；Weak mezzanine

0 引言

CFG樁屬于粘結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁身由水泥、粉煤灰、碎石、砂和水按一定比例拌和而成，因其施工較簡便、工程造價相對較低、有效改善軟土路基粘土性質等特點，常用于處理深層軟土路基。

1 計算模型

路基穩定考慮邊坡滑移和沉降控制，主要是確定復合地基的復合土體巖土參數和復合地基承載力。目前，國內一些研究比較普遍采用面積比法計算，復合地基土體粘聚力Csp和內摩擦角ψsp可采用以下公式計算[1]：

Csp=（1-m）Cs+mCp（1）

tanψsp=（1-m）tanψs+mtanψp（2）

其中m為CFG樁置換率，Cs、ψs；Cp、ψp分別為原路基粘土和CFG樁的粘聚力和內摩擦角，當復合土體存在多層粘土層時，復合土體的綜合強度指標可采用以下公式確定：

C=（3）

ψ=（4）

通過軟件模擬計算，可確定地基穩定系數及下滑力，確定最不利滑面從而采用相應的處置設計方案。

2 計算資料

本次勘察為某高速公路填方路基，路基長220m，中線最大填高為38.34m，填方邊坡最高度約54.47m。綜合地質調繪地質鉆探，場地巖土構成自上而下依次為鉆孔1：表層0～3.0m為可塑狀粘土，3.0～7.8m為軟塑狀粘土，7.8～11.20m為軟塑狀淤泥質粘土；鉆孔2：表層0～3.0m為可塑狀粘土，3.0～5.0m為軟塑狀粘土，5.0～7.8m為軟塑狀淤泥質粘土。

穩定性分析

由何廣訥[2]等研究表明一般軟土路基以軟弱土層底面為滑移界面進行相應處置。通過采用瑞典條分法計算可得，路基巖淤泥質粘土層（軟塑）底面滑移時安全系數最小，此時安全系數為0.618。

設計采用基底CFG樁處理，CFG樁樁徑為50cm，采用長螺旋鉆孔、泵壓混合料施工工藝。CFG樁采用正三角形交錯布置，樁間距1.50m，CFG樁樁頂設置50cm碎石墊層碎石最大粒徑<20mm。

由公式（1）、（2）可計算復合地基各巖土層粘聚力及內摩擦角。

其中，CFG樁樁體的內摩擦角一般取20°～30°，樁體粘聚力為水泥土無側限抗壓強度的0.2～0.3倍[3]，樁體抗剪強度隨抗壓強度的增加而提高，當抗壓強度Fcu=0.30～4.0MPa時，其粘聚力C=0.10～1.0MPa，一般約為Fcu的（10～30）%，本設計測定28天樁身無側限抗壓強度不小于10MPa，樁身粘聚力采用1.0MPa。

通過復合地基處理后，路基采用瑞典條分法計算安全系數為1.384，路基整體穩定。

由《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002規定，CFG樁處理復合地基承載力計算公式為：

fsp，k=mRa/Ap+β（1-m）fs，k（5）

其中：Ra為單樁豎向承載力特征值（KN）；Ap為樁的截面面積；β為樁間土承載力折減系數，一般根據經驗值取0.75～0.95，基礎承載力較高時取大值；fs，k為處理后樁間土承載力特征值。

Ra=up∑qsiLi+qpAp（6）

Up為樁的周長，qsi、qp為樁第i土層中的側阻力、端阻力特征值，Li為第i土層的厚度。

根據公式（5）、（6）可計算本路基單樁承載力特征值Ra=1611.6KN，處理后地基承載力Fsp，k為532.8KN，較原路基160KN提高約3.3倍。

3 結論

經計算可知，CFG樁處理復合地基在樁配合比，單樁形式及樁間距確定時，復合地基經承載力受CFG樁抗壓強度值影響較大，一般置換率為10%左右時，復合地基承載力能提高2-5倍，同時復合地基對地基土的粘聚力提高較大，對內摩擦角提高較小，CFG樁處理后能很好的控制路基的工后沉降問題。但由于CFG樁抗剪強度較小，故斜坡填方路基采用CFG樁處理抗滑移效果不是很明顯，應結合抗滑樁綜合設計。

【參考文獻】

[1]張永謀，閆強剛.復合地基穩定分析中一個公式的推導[J].甘肅科技，2010，（10）：108-140.

[2]何廣訥，肖專文，肖道一，馬振武.軟土夾層地基上土堤的穩定性分析[J].沈陽建筑工程學院學報，1993，4（9）：118-125.

[3]中華人民共和國行業標準.JGJ 79-2012建筑地基處理技術規范[S].北京.中國建筑工業出版社，2012.