剛柔復合樁處理大厚度濕陷性黃土地基實例分析

李鴻瑋

（甘肅第五建設集團公司，甘肅 天水 741000）

0 引言

甘肅天水地處濕陷性黃土地區，目前隨著城市化進程步伐的加快，可用土地資源越來越少，建設用地由河漫灘低階地逐步向高階地拓展，而高階地濕陷性黃土層較厚，可靠持力層埋藏較深，在此地基上建造高層建筑，地基處理一方面需要全部或大部分消除地基土的濕陷性，另一方面要使處理后的地基具有足夠高的承載能力，以滿足高層建筑對地基性能的要求。僅靠以往采用樁基直接穿過濕陷性黃土層，使樁尖進入可靠持力層（如砂卵石層，泥巖層等）的方法，對于大厚度黃土地基此方法因造價昂貴，變得越來越不大可能。因此，在現有地基處理方法的基礎上，能否試驗研究一種在大厚度濕陷性黃土地基，既安全可靠又經濟適用的地基處理方法，是工程技術人員需要解決的一個課題。

本文針對以上問題，首次提出采用“灰土樁+CFG樁”復合地基處理的解決方案，并通過現場試驗區進行了試驗研究，取得了該地基處理方法的施工參數和技術指標，最終用于工程實踐。該地基處理方法的成功應用，對同類地區地基處理設計施工具有一定的參考價值，推廣應用前景廣闊。

1 工程概況

某拆遷安置住宅小區，占地245畝，規劃設計建造25棟11～17層的高層住宅樓，總建筑面積22.6萬m2，剪力墻結構，筏板基礎，地下室及車庫底板埋深7.0 m。

2 場地工程地質條件

據場地巖土工程勘察報告所示，建設場地位于藉河南岸Ⅲ級階地上，屬第四系Ⅳ級自重濕陷性黃土場地，根據巖土性質土層自上而下分布為：

粉質粘土①：黃褐色，土質均勻，天然含水率在11%～22%之間，呈硬塑至可塑狀態，稍密。土層厚度19～21m。該土層具有濕陷性，總濕陷量為1096.5mm，自重濕陷量為757.2 mm，承載力特征值為125 kPa。

粉質粘土②：黃褐色，土質均勻，天然含水率在22%～28.4%之間，呈可塑至軟塑狀態，無濕陷性。承載力特征值為125 kPa，土層厚度16.5～17.5 m。

圓礫③：色雜，成份以石英巖、花崗巖、砂巖為主。磨圓度一般，局部含有厚度0.3～1.2m的粉質粘土夾層，呈透鏡體分布，本層厚度2.5～3.5m。承載力特征值為350 kPa。

泥巖④：新近系，灰綠色為主，泥質結構，層狀構造。表層0.5～0.9 m為強風化層，分布普遍，層頂埋深42.1～45.5 m。承載力特征值為500 kPa。

地下水埋深約30 m，系潛水類。

3 地基處理方案

針對場地工程地質條件，結合建筑物特點，選擇剛柔復合樁處理濕陷性黃土地基，即采用“灰土樁（柔性樁）+CFG樁（剛性樁）”復合地基。首先進行灰土擠密樁施工，消除地基土濕陷性，灰土擠密樁樁徑0.4 m；樁長13 m（扣除基坑開挖深度7.0 m后，濕陷性土層厚度為12～1 3m）；樁間距0.9 m；正三角形布置。其優點是施工簡單，造價低廉，以土治土，可減少基坑大量余土外運。缺點是處理后的地基承載力只能達到原地基土的2倍，即250 kPa左右，滿足不了高層建筑對承載力的要求?；彝翑D密樁施工完工15天后，再進行CFG樁的施工，用于提高地基承載力之目的用于消除地基濕陷性之目的，用于提高地基承載力之目。

4 施工

4.1 灰土樁施工

樁徑0.4 m；樁長13 m；樁間距0.9 m；正三角形布置；灰土比例3∶7；4.5噸柴油打樁機鋼管沖擊孔成，機械夯填?；彝翗妒┕ぐ础稘裣菪渣S土地區建筑規范》（GB50025—2004）要求進行。

4.2 CFG樁施工

待灰土樁施工完成15天后，按《建筑地基處理技術規范》（JGJ79—2012）要求進行。CFG樁施工參數：樁徑0.4 m；樁長18m，樁間距1.8 m×1.559 m，矩形布置（CFG樁約占灰土樁的25%）；C15混凝土，長螺旋鉆機成孔，泵送混凝土壓力灌注。施工工藝為：鉆機就位→穩定長螺旋鉆機、雙向校正→慢速鉆進→復查鉆桿垂直度→繼續鉆進→做好記錄，測量孔深→達到設計樁底標高止→接通動力頭上部高壓膠管與預先準備好的灌注膠管→邊壓灌邊逐步提拔鉆桿→繼續壓灌、逐步提拔鉆桿直至達到設計樁頂標高→停止壓灌、將鉆桿全部提出至鉆頭剛離開地面→停止動力頭上升→清除孔口渣土→鉆機移位。

5 試驗檢測

5.1 試驗檢測的內容及目的

1）3∶7 灰土和素土室內擊實試驗各一組，以確定灰土和素土最佳含水量和最大干密度，作為判定樁體灰土壓實系數和樁間土擠密系數的標準。

2）實測樁體灰土和樁間土干密度各6組，用于判定樁體灰土壓實系數和樁間土擠密系數是否達到規范要求，并以此間接判定地基土濕陷性是否消除。

3）CFG樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗前后，樁身完整性檢測。以判定CFG樁樁身施工質量等。

4）CFG樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗3個（根），以確定CFG樁單樁豎向抗壓承載力特征值。

5）“灰土樁+CFG樁”復合地基靜載荷試驗3個，以最終確定地基承載力特征值，能否滿足工程要求。

5.2 試驗檢測方法

本次全部試驗檢測項目，其試驗檢測方法均按現行國家規范標準進行。

5.3 試驗檢測結果

1）3∶7 灰土室內擊實試驗結果表明，最佳含水率為23.2%，最大干密度為1.53 g/cm3，素土室內擊實試驗結果表明，最佳含水率為17.6%，最大干密度為 1.61 g/cm3。

2)實測6組樁體灰土干密度最小為1.49 g/cm3，最大為1.51 g/cm3，計算樁體灰土壓實系數最小為0.974，最大為0.987，均不小于規范要求的0.97，樁體灰土質量符合要求。實測6組樁間土干密度最小為1.50 g/cm3，最大為1.52 g/cm3，計算樁間土擠密系數最小為0.932，最大為0.944，均不小于規范要求0.93。依據以往大量的試驗統計資料表明，當樁間土干密度不小于1.50 g/cm3（或樁間土擠密系數不小于0.93）時，可判定地基土濕陷性已消除。同時也證明選取的施工參數樁間距0.9 m是適宜的，大于0.9 m濕陷性不能消除，小于0.9 m施工困難，第三遍樁難以打入和拔出。

3）對試驗區CFG樁全數進行了低應變樁身完整性檢測，結果表明全部為Ⅰ類樁。并對3根做完靜載荷試驗的CFG樁又進行了樁身完整性檢測，結果為Ⅰ類樁。表明試驗前后樁身質量完好。

4）對3根CFG樁進行了單樁豎向抗壓靜載荷試驗，試驗結果表明，3根試驗樁豎向最大加荷量達到900 KN時，仍能達到相對穩定標準，總沉降量分別為9.41 mm、7.03 mm和6.16 mm，平7.53 mm，試驗終止時尚未達到破壞荷載，將最大加荷量900 KN，視為單樁豎向抗壓極限承載力，故CFG樁在自然含水量狀態下單樁豎向抗壓承載力特征值應評定為450 kN。

5）最后對“灰土樁+CFG樁”復合地基選取3個點進行了靜載荷試驗，采用1.8 m×1.559 m矩形承壓板，面積2.806 m2，試驗結果表明最大加荷量為700 kPa時，沉降仍能達到相對穩定標準，最大沉降量分別為8.91 mm，9.56 mm，10.42 mm，平均9.63 mm，由于試驗終止時尚未達到破壞荷載，只能將最大加荷量700KPa除以安全系數2等于350 kPa，將350 kPa作為“灰土樁+CFG樁”復合地基承載力特征值。

6 經濟分析

筆者用同一棟樓，采用機械成孔泥漿護壁灌注樁方案與采用“灰土樁+CFG樁”復合地基方案，對地基基礎部分進行了建造成本對比分析，結果表明，前者比后者地基基礎部分多支出成本每建筑平方米450元，采用后者整個小區建設（不包括地下車庫）可節省投資5000多萬元，經濟效益顯著。

7 結語

1）“灰土樁+CFG樁”復合地基在大厚度濕陷性黃土地區高層建筑中的成功應用，開辟了該地基處理方法在濕陷性黃土地區應用的先河。對同類地區地基處理設計施工具有一定的參考價值。

2）灰土樁復合地基是目前消除黃土地基濕陷性最成熟也是最有效的一種地基處理方法，其承載能力一般為原地基土的2倍。單純的CFG樁復合地基通過調整施工參數即可獲得理想的承載能力，兩種方法有機結合，前者消除濕陷性，后者提高承載能力，起到了優勢互補，強強聯合的作用。對用于提高承載能力的CFG樁的施工參數，宜通過現場靜載荷試驗來確定。

3）“灰土樁+CFG樁”復合地基，因工藝簡單，施工方便，綠色環保，造價低廉，社會經濟效益顯著，推廣應用前景廣闊。

4）開展對應用工程的持續跟蹤觀測，積累資料，進一步檢驗地基處理效果的可靠性。

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[3]龔曉南等.地基處理手冊（第三版）[M].北京：中國建筑工業出版社,2008.

[4]陜西省建筑科學研究院.GB50025-2004,濕陷性黃土地區建筑規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2004.

[5]JG579-2012,建筑地基處理技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2013.

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