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２００６年第２ｌ卷第４期 （总第７７期） 文章编号：１００５—６５４８（２００６）０４—０４９７—０３ 电力 学报 Ｖｏ１．２１ Ｎｏ．４ ２００６ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ （Ｓｕｍ．７７） ＣＦＧ桩与碎石桩组合桩复合地基在工程中的应用 张瑞峰 （山西省电力基础工程公司，山西太原０３００１２） Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＦＧ Ｐｉｌｅ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ Ｐｉｌｅ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｒｕｉ—ｆｅｎｇ （Ｓｈａｎｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００１２，Ｃｈｉｎａ） 摘要： 介绍了ＣＦＧ桩与碎石桩组合桩复合地 按设计量把碎石灌入桩管内，启动桩机拔出桩管， 基加固处理软土地基的加固处理机理、适用范围、 把碎石留入桩内形成桩体。其主要用来消除场地 液化、加固地基，并和原地基土共同承受上部建筑 物荷载。 施工工艺及施工中为保证成桩质量采取的一些施 工措施。通过工程实例来证明ＣＦＧ桩与碎石桩组 合桩复合地基可明显提高地基承载力。同时，其简 ＣＦＧ桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，即由碎 单、快捷的施工工艺更使其具有良好的经济效益， 值得推广使用。 关键词： 复合地基；地基加固；ＣＦＧ桩；碎石桩 石、粉煤灰、石屑、水泥加水拌和，用振动沉管打桩 机施工而成的１种比混凝土桩强度低而比碎石桩 强度高的既非柔性又非刚性的亚类桩，其强度等级 一中图分类号：ＴＵ４７２ Ａｂｓｔｒａｃｔ：文献标识码：Ｂ 般在Ｃ６～Ｃ２０之间，特点是与被加固的桩问土形 Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉ— 成复合地基，共同承担上部建筑物荷载…Ｉ。 ｐｉｅ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｃｏｐｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｐｉｌｓ ｅｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ ｓｏｆｔ Ｓｏｉｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ＣＦＧ ｐｉｌｓ ｅａｎｄ ｇｒａｖｅｌ ｐｉｌｓ．Ｔｈｅ ｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇ ｅｘａｍｐｌｎｓ ｅｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ＣＦＧ Ｐｉｌｅ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ Ｐｉｌｅ ２组合桩复合地基的加固机理 ａ．碎石桩复合地基加固粘性土、粉土机理。碎 石桩加固粘性土、粉土地基的主要作用是置换作用 和排水固结作用，对于粉土还有挤密振实效应。 ｏｍｂｉＣｎｅｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｍａｙ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｂｅａｒｉｇ ｎｆｏｒｃｅ，ａｎｄ ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｂｒｉｅｆ ａｎｄ ｓｈｏｒｔｃｕｔ ｃｏｎ— ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎａｃｓ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ａｒｅ ｗｏｒｔｈｙ ｏｆ ｐｏｐｕｌｒｉａｚａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｒｅｉｎ— ｆｏｒＣｅｍｅｎｔ；ＣＦＧ ｐｉｌｅ；ｇｒａｖｅｌ Ｐｉｌｅ ｂ．ＣＦＧ桩复合地基加固机理。ＣＦＧ桩复合地 基主要是通过桩体效用和挤密效用来达到提高地 基承载力，改善地基变形特征，减小在荷载作用下 可能发生的沉降和不均匀沉降的目的【２Ｉ。 ３适用范围 碎石桩适用于一般粘土、粉土、砂土等饱和土 地基的加固，其优点是：对于处理承载力较低、有液 碎石桩是利用振动打桩机把桩管沉入到土体 内设计标高处，通过桩管上方露出地面的予留料孔 ・收稿日期：２００６—０６—０２ 修回日期：２００６—０８—１６ 化层存在的地基具有明显的消除液化、减少上部建 筑沉降作用。缺点是：对地基承载力提高作用不明 作者简介：张瑞峰（１９７０一），男，山西河曲人，工程师，电力工程地基处理。 维普资讯 http://www.cqvip.com
４９８ 电力 学报 ２００６矩 显，处理后的地基承载力仅能达到原地基承载力的 １．５倍以内。 ＣＦＧ桩适用于一般粘性土、粉土、砂土等软土 地基的加固，其优点是：能显著提高原地基承载力。 缺点是：不能消除地基液化，在施工过程中容易出 现断桩、缩颈等质量问题。 由ＣＦＧ桩、碎石桩的各自适用范围可看出，它 们所处理地基土的种类基本一致，因此其组合桩复 合地基仍可适用于以上各种土的地基处理工程。 两者结合施工则既可消除地基土液化，又可显著提 高原地基承载力，同时先进行碎石桩施工后，施工 ＣＦＧ桩还可避免出现断桩、缩颈等质量问题。 ４组合桩复合地基的施工 ４．１施工顺序 为确保组合桩复合地基的施工质量，在组合桩 复合地基处理中先进行碎石桩施工，后进行ＣＦＧ 桩施工。其目的是碎石桩体可形成良好的排水通 道，为下一步ＣＦＧ桩施工避免因孔隙水压力过高 造成桩体缩颈和断桩创造较好的施工条件。 ４．２施工工艺 ４．２．１碎石桩工艺（单打且用活瓣桩尖成桩工艺） ａ．清理平整场地、布设桩位； ｂ．桩位验收，打桩机就位，活瓣桩尖对准桩位； ｃ．启动振动锤使桩管沉人土中，直至达到设计 桩底标高； ｄ．从桩管上预留料孔中填人碎石，填满后启动 振动锤留振５～１０ ｓ后开始拔管，拔管速度宜控制 在１．５ ｍ／ｍｉｎ内； ｅ．１次加料一般不能满足设计充盈系数要求， 需拔管至一定高度停机，在空中加入剩余石料； ｆ．桩管拔出地面； ｇ．重复以上步骤，进行下一根桩施工。 ４．２．２ ＣＦＧ桩施工工艺（采用预制混凝土桩尖） ａ．清理平整场地、测量布设桩位； ｂ．校验桩位，把预制桩尖埋放在桩位上； ｃ．桩机就位，启动振动锤使桩管沉人到设计标 高处停止； ｄ．从桩管上预留料孔内填人按试验配合比混 合搅拌的ＣＦＧ拌和料； ｅ．填满桩管后启动锤头，留振５～１０ Ｓ后开始 拔管，拔管速度宜控制在１．２～１．５ ｍ／ｍｉｎ内； ｆ．拔管到一定高度后应停机进行空中补料； ｇ．桩管快拔出地面时要检查桩管内混合料的 下料情况看是否需要补料； ｈ．桩管拔出地面，对桩顶进行适当保护； ｉ．重复以上步骤，进行下一根桩的施工。 ４．３施工质量控制措施 ４．３．１碎石桩 ａ．严格按设计充盈系数要求填人碎石量，设专 人检查桩管内石料投人情况，及时反馈给桩机操作 人员，使桩体均匀、密实，避免出现断桩、缩颈现象； ｂ．拔管速度是控制碎石桩体质量的１个关键 施工步骤，拔管速度一般不宜大于１．２ ｍ／ｍｉｎ，有时 可随地层不同做适当调整。 ４．３．２ ＣＦＧ桩 ａ．施工前应进行工艺和混凝土配合比试验，以 确定设计参数和施工参数是否一致，如不合理要及 时调整； ｂ．施工过程中要严格控制拔管速度，拔管速度 应采用线速度，而不是平均速度，在粉土和粉质粘 土中拔管速度不超过１．２ ｍ／ｍｉｎ，淤泥质土中拔管 速度应控制在０．８～１．０ ｍ／ｍｉｎ内。在启动锤头拔 管前应先留振５～１０ Ｓ，以确保桩端的桩体密实； ｃ．加料时要严格按设计充盈系数计算出的量 投入，一次投料不能满足设计要求，需在空中进行 二次补料。二次补料时应严格控制拔管高度，避免 桩管拔出过高脱离一次加料料面而造成２次投料 之间形成泥土夹层出现断桩。 ５工程实例 以下是结合笔者负责施工的山西省孝义市金 达煤焦有限公司Ⅱ期焦炉改造洗煤车间地基处理 工程对ＣＦＧ桩与碎石桩组合桩复合地基的加固效 果及承载力提高等特性做进一步证明。 ５．１工程概况 该建筑物占地面积６７２ ｍ２，建筑物高度９ ｍ， 建筑结构为框架结构，建筑物安全等级为二级，抗 震烈度里氏７．２级。 ５．２场地地质条件 根据工程勘察资料，该场地勘察深度范围内的 土层大致分为４层：第１层为杂填土，底面埋深０．６ ～１．３ ｍ。平均厚度１．３０ ｍ，为松散状态；第２层为 粉土层，厚度变化较大，底面埋深４．１～８．９ ｍ不 维普资讯 http://www.cqvip.com
第４期 张瑞峰：ＣＦＧ桩与碎石桩组合桩复合地基在工程中的应用４９９ 等，属中等压缩性土，其承载力标准值 ＝１００ ｋＰａ；第３层为粉细砂层，该层主要穿插分布于第二 层粉土中，厚度变化较大，软塑很湿，属高压缩性 土，其承载力标准值ｆｋ＝１１４７ ｋＰａ；第４层为粉土 层，勘察未见底，含少量粉质粘土团块，且有粉质粘 土透镜体，属中等压缩性土。 ５．３设计主要技术参数 根据建筑物结构要求和场地地质条件，地基处 理需解决的主要问题为消除场地内的液化和提高 地面承载力。设计主要技术参数如下： ａ．ＣＦＧ桩与碎石桩桩径均为 ４００ ＩｎｌＴｌ，桩长 １０．２ ｍ： ｂ．碎石桩充盈系数１．１５，ＣＦＧ桩充盈系数 １．０８，要求ＣＦＧ单桩承载力达到３００ ｌ【Ｎ，组合桩复 合地基承载力不低于２２０ ｋＰａ； ｃ．工程量。ＣＦＧ桩２２４根，碎石桩６５３根。地 基处理面积为１ ０２１ ｍ２。 ５．４桩位布置示意图 设计布桩为ＣＦＧ桩与碎石桩在承台基础内隔 排共同布置，承台基础外全部为碎石桩，所有桩均 呈正三角形布置，桩距１．２ ｍ。图１为单个承台周 围碎石桩与ＣＦＧ桩布置示意简图。 ＝＝＝ …一。一毛卜一 ・—ｅ — 皇 一＿二 ＿啊啊＿… 图１单个承台周围砰石桩与ＣＦＧ桩布置示薏简图 ５．５复合地基施工 工程于２００６０３０８日开始施工，施工机械使用 ＤＺ６０型振动打桩机１台。施工步骤为先碎石桩施 工，后ＣＦＧ桩施工。整个地基处理工程于４月１６ 日完工，有效施工工期为３９ ｄ。 ５．６组合桩复合地基的测试 ２００６０５１１检测单位进场，碎石桩检验采用 Ｎ６３．５标贯试验检验１０组，其中５组为碎石桩体， ５组为桩间土；ＣＦＧ桩采用小应变检测２３根，大应 变检测３根；复合地基静载试验检测３处。检测结 论为： ａ．场内液化已基本消除； ｂ．ＣＦＧ桩小应变检测２３根中有２根轻微缩 颈，无断桩现象，满足规范允许要求；ＣＦＧ桩大应变 检测３根中，单桩承载力分别为３４６ ｋＮ、３３４ ｋＮ、 ３２５ ｋＮ，单桩承载力均满足设计要求。 ｃ．经计算，ＣＦＧ桩与碎石桩组合桩复合地基 的承载力标准值为２３７ ｋＰａ，平均沉降为６．４ ＩｎｌＴｌ， 满足设计要求和建筑物使用要求。 ６实施效果 根据以往施工的检测数据来看，在该场地内如 果仅使用碎石桩，地基承载力只能提高到原地基承 载力的１．５倍，明显不能满足建筑物的承载力要 求。如果仅使用ＣＦＧ桩，又使工程造价大幅度提 高，并且在不能消除场地内液化的条件下，ＣＦＧ桩 的施工质量不容易保证，成桩后桩体造成缩颈甚至 断桩的可能性很大。两者的有效结合既可保证处 理效果能达到建筑物对地基承载力的要求，又能节 约工程造价。以下为结合工程实例对两者结合施 工与单纯使用其中１种地基处理方式施工的效果 比较（见表１）。 表１不同施工工艺效果比较表 序 使用工艺 处理后最大承 工 造价／元 综合效果 号 载力值／ｋＮ 期／ｄ １ 碎石桩 原天然地基 ３２ ４３４ ７４６ 不能达到 承载力１．５侣 设计要求 ２ ＣＦＧ桩 ３５０ ５５ １ ０１４ ４Ｏ８ 基本能达到 设计要求 ３ 碎石桩、ＣＦＧ ２６０ ３９ ５８２ ８０１ 能达到 桩结合使用 设计要求 ７结束语 ａ．碎石桩、ＣＦＧ组合桩复合地基可充分发挥 两者间的互补优势，既能消除地基轻微或中等液 化，又能显著提高地基承载力幅度。 ｂ．碎石桩、ＣＦＧ桩施工机械一致，具有工艺简 单，施工方便、快捷的优点，同时利用工业废料粉煤 灰，可节约工程造价。 参考文献： ［１］ 曾斌，田峻．地基基础工程［Ｍ］．北京：中国建材工业出 版社，２００４：２６６—２８０，５１０—５１２． ［２］梁瑶．地基基础结构设计施工［Ｍ］．北京：中国电力出 版社，２００５：９８—１００． ［责任编辑：任云丽］
