CFG樁與夯實水泥土樁復合地基在工程中的應用

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隨著工程建設的飛速發(fā)展,地基處理手段也日趨多樣化,復合地基由于其充分利用樁間土和樁共同作用的特有優(yōu)勢和相對低廉的工程造價得到了越來越廣泛的應用。本工程應用CFG樁和水泥土樁復合地基,充分發(fā)揮了CFG樁的高承載力性能和水泥土樁的抗變形性能,并通過褥墊層的設置發(fā)揮樁間土的承載力。
    1. 基本原理
    CFG樁復合地基粘結強度樁是復合地基的代表,目前多用于高層和超高層建筑中。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱(即cement fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁,和樁間士、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎連接,無論樁端落在一般土層還是堅硬土層,均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大,在荷載作用下,樁頂應力比樁間士表面應力大。樁可將承受的荷載向較深的土層中傳遞并相應減少了樁間土承擔的荷載。這樣,由于樁的作用使復合地基承載力提高,變形減小,再加上CFG樁不配筋,樁體利用工業(yè)廢料粉煤灰作為摻和料,大大降低了工程造價,夯實水泥土樁是用人工或機械成孔,選用相對單一的土質材料,與水泥按一定配比,在孔外充分拌和均勻制成水泥土,分層向孔內回填并強力夯實,制成均勻的水泥土樁。樁、樁間土和褥墊層一起形成復合地基。夯實水泥土樁作為中等粘結強度樁,不僅適用于地下水位以上淤泥質土、素填土、粉土、粉質粘土等地基加固,對地下水位以下情況,在進行降水處理后,采取夯實水泥土樁進行地基加固,也是行之有效的一種方法。夯實水泥土樁通過兩方面作用使地基強度提高,一是成樁夯實過程中擠密樁間土,使樁周土強度有一定程度提高,二是水泥土本身夯實成樁,且水泥與土混合后可產生離子交換等一系列物理化學反應,使樁體本身有較高強度,具水硬性。處理后的復合地基強度和抗變形能力有明顯提高。
    復合地基設計中,基礎與樁和樁間土之間設置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層,是復合地基的一個核心技術?;A下是否設置褥墊層,對復合地基受力影響很大。若不設置褥墊層,復合地基承載特性與樁基礎相似,樁間土承載能力難以發(fā)揮,不能成為復合地基。基礎下設置褥墊層,樁間土載力的發(fā)揮就不單純依賴于樁的沉降,即使樁端落在好土層上,也能保證荷載通過褥墊層作用到樁間土上,使樁土共同承擔荷載。
    由基體(天然地基土體)和兩種增強體三部分組成的人工地基,既能發(fā)揮CFG樁高承載力和良好的排水作用的特點,又因CFG樁的插入而使水泥土樁的側限約束作用得到增強。同時,由于設置了夯實水泥土樁,地基土的變形能力可得到有效的改善,并同時提高了土體的抗剪強度,亦可使CFG樁避免產生刺入破壞的可能。
    2. 工程概況
    河南科技大學綜合實驗樓的主樓為12層,另才有1層地下室,副樓8層,均為框架結構。地基采用CFG樁與水泥土樁復合地基進行加固處理,兩種樁總樁數約為3600余根。復合地基承載力設計值350kpa。CFG樁采用長螺旋鉆成孔,樁身強度為20MPa;水泥土樁采用機動洛陽鏟成孔,樁身強度為5MPa:褥墊層采用5~10m礫石,厚度為0.2m。