CFG桩在湿陷性黄土处理中的应用
2013-02-04 来源：作者：闫先锋 来源：中国论文网
1、工程概况
某段工程，属黄土丘陵地貌，第四系中更新统黏质黄土（其PS=2020~2300kPa ），钙质结核层，厚5~30m;局部表层松软土厚0~26m （ ps =950~2300kPa），下伏第三系砾岩、泥岩、砂泥岩。地下水位埋深2~30 ，对混凝土无侵蚀性。工程勘察在3个探井内共采取不扰动土试样70件进行了室内黄土自重湿陷性试验，各探井自重湿陷量计算值自现地面起算，至其下非湿陷土层顶面止;地基湿陷量计算值自现地面下0.5m起算，累计至其下非湿陷土层顶面止。试验计算结果列于表1。
按《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004），进行的有关规定判定，勘察场地属自重湿陷性黄土场地，场地地基湿陷等级为IV级（很严重）。由荷载板试验，处理前场地地基的基本承载力为95kPa，不满足工程要求。
2、CFG桩设计与施工
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称（即Cement-FIy-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结强度桩，一般情况下可以全桩长发挥桩的侧阻作用，当桩端落在好土层时可很好地发挥端阻作用;CFG桩和桩间士、褥垫层一起形成复合地基。无论桩端落在一般土层还是坚硬土层，均可保证桩间土始终参与工作。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应力大，桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少了桩间土承担的荷载，使复合地基承载力提高，变形减小。CFG桩不配钢筋，再加上桩体利用工业废料粉煤灰作为掺合料，大大降低了工程造价。
2.1 CFG桩设计参数
本工程CFG桩设计参数为：桩径0.5m，桩间距1.05m，桩长15m，梅花形布置，面积置换率为20.6%，混凝土强度等级为C20。施工选用长螺旋钻孔、管内泵压混合料施工。 施工图如图1所示。
2.2 CFG桩施工
CFG桩的施工顺序为：
（1）场地”三通一平”，桩位放样定位;
（2）多台洛阳铲就位，同时钻孔，铲头垂直对准桩位;
（3）启动机械，利用铲头自重下落，提起后电控开合铲刃，下落翻斗车，人工运走。达到桩拟定深度;
（4）成孔后，从孔上端的投料漏斗加入拌合料，加混合料于孔内直至漏斗平口处，且边投料边振动棒振捣，使其密实;
（5）机械移位;
加强施工过程中的监测。在施工过程中，应加强监测.及时发现问题，以便针对性地采取有效措施.有效控制成桩质量，重点做好以下几方面的监测：
（1）施工桩位的平面控制及标高观测。施工前要测量场地的标高，并注意测点应有足够的数量和代表性。
（2）已打桩桩顶标高的观测。施工过程中注意已灌桩桩顶标高的变化，尤其要注意观测桩距最小部位的桩。因为在打新桩时，量测已打桩桩顶的上升量，可估算桩径缩小的数值，以判断是否产生缩径。
（3）对有怀疑的桩的处理。对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看，并做出必要的处理。质量要求：
（a）混合料搅拌：混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，上料顺序为：先装碎石，再加水泥、粉煤灰和外加剂，最后加砂，使水泥、粉煤灰和外加剂夹在砂、石之间，不易飞扬和粘附在简壁上，也易于搅拌均匀。每盘料搅拌时间不应小于60s。
从中可以看出， 15m深度范围内， 静力触探的端阻大于4.5MPa，桩间土的湿陷性基本消除，桩间土的压缩模量大于15MPa，满足设计的要求。
3、结论
CFG桩为处理湿陷性黄土地基的方法之一，为了满足某工程对地地基的高要求，在某湿陷性黄土地基段，采用CFG桩进行地基加固。CFG桩设计为，桩间距1.05m，桩长15m，梅花形布置，混凝土强度等级为C20。施工选用长螺旋钻孔、管内泵压混合料施工。从应用检测结果来看：
（1） CFG桩复合地基基本承载力均大于设计值200kPa，满足设计要求;单桩复合地基的变形模量为64.43～102.15MPa;平板载荷试验基床系数为80.65～135.02MPa/m。随着单桩复合地基变形模量的增大，平板载荷试验基床系数增大。
（2）CFG桩及桩间土检测结果为：
（a）全部处理深度内桩体平均压实系数λc≥0.97（轻型击实标准）;
（b）桩体的压缩模量大于100MPa;
（c）桩间土的压缩模量大于15MPa，可达到20MPa左右
（3） 从图中可以看出， 15m深度范围内， 静力触探的端阻大于4.5MPa，桩间土的湿陷性基本消除，桩间土的压缩模量大于15MPa，满足设计的要求。
总之，从目前的检测结果来看，采用CFG桩处理该段湿陷性黄土地基是可行的，效果较好。
