二元复合地基在某高层建筑地基处理中的应用

2011-02-05苟小兵

四川建筑 2011年1期

苟小兵

(四川同炎防水加固工程有限公司，四川成都610031)

水泥土搅拌法是适用于加固饱和粘性土和粉土等地基的一种方法。它是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。根据固化剂掺入状态的不同，它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌，后者是用粉体和地基土搅拌。水泥固化剂一般适用于正常固结的淤泥与淤泥质土(避免产生负摩擦力)、粘性土、粉土、素填土(包括冲填土)、饱和黄土、粉砂以及中粗砂、砂砾(当加固粗粒土时，应注意有无明显的流动地下水，以防固化剂尚未硬结而遭地下水冲洗掉)等地基加固。在粘粒含量不足的情况下，可以添加粉煤灰。而当粘土的塑性指数Ip大于25时，容易在搅拌头叶片上形成泥团，无法完成水泥土的拌和。当pH值小于4时，掺入百分之几的石灰，通常pH值就会大于12。当地基土的天然含水量小于30%时，由于不能保证水泥充分水化，故不宜采用干法。水泥土的强度随龄期的增长而增大，在龄期超过28 d后，强度仍有明显增长，为了降低造价，对承重搅拌桩试块国内外都取90 d龄期为标准龄期，对起支挡作用承受水平荷载的搅拌桩，为了缩短养护期，水泥土强度标准取28 d龄期为标准龄期。

CFG桩复合地基实际是在碎石(卵石、砾石)、石屑(细砂、中砂)、粉煤灰，掺入适量的水泥和水，用各种成桩机具制成的具有可变粘结强度、可变桩径的复合地基。通过调整水泥掺量和配比，可使桩体强度等级在C5～C20之间变化。CFG桩是介于刚性桩与柔性桩之间的桩型，在外载作用下，大部分荷载由桩承受，桩周摩阻力得到充分发挥，端阻力随荷载作用的时间及桩侧阻力发挥的程度而逐渐增高。同时，桩顶褥垫层则发挥调节作用，使桩间土与桩身共同作用，逐渐形成复合地基。CFG桩具有可通过改变桩长、桩距、褥垫层厚度和桩体材料配比，使天然地基的承载力提高幅度有很大的可调性和使基础变形减小等能力，同时这种桩宜刚宜柔，具有提高承载力幅度大、施工简便、造价较低、噪音小、作业时不缩径不塌孔等诸多优点。

在多元复合地基中，可将桩身强度较高的桩称为主桩，将强度较低的桩称为次桩。多元复合地基通常可分为两类:在第一类多元复合地基中，主桩的作用是复合地基的主要部分，次桩起辅助作用。在第二类多元复合地基中，复合地基承载力的提高主要依靠次桩的作用，主桩仅布置在节点及重要位置，达到减小沉降的目的，特别是对于深厚软土上的建筑物地基处理。

1 实例工程概况

本工程位于成都市郫县安靖镇，拟建建筑物主要为高层住宅、物管用房及商业等。高层部位共5栋(1#～5#)，其中2栋(4#、5#)为18层，设一层地下室，拟采用框架剪力墙结构、筏板基础;3栋(1#～3#)为11层，拟采用框架剪力墙结构、复合地基筏板基础。物管用房及商业用房为1～3层，拟采用框架结构、独立基础。

1.1 场地地形地貌

场地为经初步平整后的场地，地势较开阔。勘探点孔口高程介于517.626～520.336 m，高差2.71 m，场地平均高程518.956 m。本工程设计±0.000 m对应于绝对高程520.60 m，基底设计高程为517.5m及517.2m。场地地貌单元属成都平原岷江水系一级阶地。

据钻探揭示，场地地层结构简单，主要由第四系全新统人工堆填(Q4 mL)杂填土、素填土、第四系全新统冲积(Q4al)粉质粘土、粉土、细砂和第四系全新统冲洪积(Q4al+pl)砂卵石层等组成，现自上而下分述如下:

(1)杂填土(Q4 mL):黑色，松散，湿，主要由建筑垃圾及生活垃圾组成，含少量粘性土。该层在场地内局部分布，层厚1.00～4.60 m。

(2)素填土(Q4 mL):灰黑色，松散，湿，主要由粘性土、粉土组成，含少许砾石、砖瓦碎片等，上部含较多植物根须。该层在场地内普遍分布，层厚0.40～1.80 m。

(3)粉质粘土(Q4al):灰黄色～黄褐色，可塑，湿～稍湿，主要由粘粒和粉粒组成，含少量铁锰质结核及钙质结核，局部地段富集铁锰质结核;无摇震反应，光泽反应稍有光滑，干强度中等，韧性中等。该层在场地内普遍分布，层厚0.60～3.00 m。

(4)粉土(Q4al):灰黄色～褐黄色，稍密，湿，含少量铁锰氧化物，干强度低，韧性低。该层在场地内分布普遍，局部地段缺失，层厚0.40～2.40 m。

(5)细砂(Q4al):黑色～灰黄色，湿，松散，主要由石英、云母、长石等组成。该层在场地内局部分布，层厚0.30～1.90 m。

(6)中砂(Q4al+pl):青灰色、灰白色，稍密，湿～饱和。矿物成分以石英、长石为主，夹少量云母片和铁质氧化物，在卵石层中以夹层或透镜体形式局部分布。层厚0.30～1.40 m。

(7)卵石(Q4al+pl):深灰～灰黄色，湿～饱和，松散～密实。卵石成分主要由岩浆岩等组成，多呈亚3圆形，一般粒径20～60mm，最大达220 mm，微～中风化，个别卵石呈强风化，充填物主要为中细砂。本次勘察未揭穿该层。

根据N120击数和卵石含量，卵石层按密实度分为四个亚层。

松散卵石:主要分布于卵石层顶板，卵石含量50%～55%，排列十分混乱，绝大部份不接触，N120锤击数2～4击/10 cm，层厚0.30～2.50 m。

稍密卵石:主要分布于卵石层上部及中部，卵石含量55%～60%，N120锤击数4～7击/10 cm，层厚0.30～3.40 m。

中密卵石:主要分布于卵石层下部及中部，卵石含量60%～70%，N120锤击数7～10击/10 cm，层厚0.50～3.20 m。

密实卵石:主要分布卵石层中下部，卵石含量大于70%，N120锤击数大于10击/10 cm，层厚0.50～4.60 m。

1.2 地基土的主要计算参数

综合钻探、原位测试和室内试验资料，各土层物理力学指标建议值见表1、表2。

2 地基处理设计

根据对地质勘察报告的分析，本工程场地土地质条件较差，结构设计对持力层要求较高(复合地基承载力为350 kPa，压缩模量为18 MPa)，仅采用CFG桩处理不良地质后不能满足要求，应采用二元复合地基处理对场地不良地质进行处理后才能作为基础持力层，经比较分析，本工程选择“水泥土搅拌桩+CFG桩”二元复合桩。